Курсовая: Проблемы загрязнения биосферы и ее экологическое значение

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:

промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников

в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас

общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное

производство.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом

выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические

предприятия, особенно цветной металлургии, кото рые выбрасывают в воздух

оксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора,

частицы и соединения ртути

и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попа дают в воздух в

результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы

транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно

в

атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних..

Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые

электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные

установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого

топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются

следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых

веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с

выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания

серусодержащего топлива или переработки сернистых руд

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении

сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или

раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет

заболевания дыхательных путей человека. Пирометаллургические предприятия

цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу

десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу

раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками

выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна,

сахара,коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.

д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются

предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты,

анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения

являютсяпредприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики,

стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в

виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция.

Соединения характеризуются токсическим эффектом.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических

предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды,

органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.

3.1 АЭРОЗОЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во

взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев

особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания.

В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы

или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при

взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром.

Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной

деятельности людей.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются

ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики,

металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Постоянными

источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы -

искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных

пород. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы.

При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления

вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над

источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более

холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс и

задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы

сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко

возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвнстного в

природе фотохимического тумана.

3.2 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ТУМАН (СМОГ)

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и

аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных

компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные

органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности

фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических

реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации

оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной

радиации и безветрия иличень слабого обмена воздуха в приземном слое при

мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Смоги - нередкое

явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами

Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека

они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной

преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой.

На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного

водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и

коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая

деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в

водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих

качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по

разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют

химическое,

физическое и биологические загрязнения, как неорганической (минеральные соли,

кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и

нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества,

пестициды).

Неорганическое загрязнение Основными неорганическими

(минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные

химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения

мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает

в воду в результате человеческой деятельности. К опасным загрязнителям водной

среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий

диапозон рН промышленных стоков ( 11,0 - 11,0). Среди основных источников

загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами

следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство.

Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем,

подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно

скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее

миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в

трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела

болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей,

употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который

бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши

растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не

только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Сточные

воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное

органическое вещество, пагубновлияютна состояние водоемов. Осаждаясь,

суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают

жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения

вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и

отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению

всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в

глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных

требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней

необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все

загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в

воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы -

образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между

водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.

Значительный объем органических веществ, большинство из которых не

свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и

бытовыми стоками.

Количество в мировом стоке загрязняющих веществ, 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 с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным

строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией

водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Бытовые отходы

опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней

человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для

своего разложения много кислорода.

4. Приоритетные загрязнители

4.1 ТЯЖЕЛЛЫЕ МЕТАЛЛЫ

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения

за которыми обязательны во всех средах.

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу

загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. В

различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение

этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых

металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности

используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность,

токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в

природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых

металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким (например, висмут) или

металлоидам (например, мышьяк).

В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и

экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам

относят более 40 металлов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой

свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb,

Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов

играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в

относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и

биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это определение (за

исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на

настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят

в состав многих ферментов. По классификации Н.Реймерса, тяжелыми следует

считать металлы с плотностью более 8 г/см3. Таким образом, к тяжелым

металлам относятся Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg.

Формально определению тяжелые металлы соответствует большое количество

элементов. Однако, по мнению исследователей, занятых практической

деятельностью, связанной с организацией наблюдений за состоянием и загрязнением

окружающей среды, соединения этих элементов далеко не равнозначны как

загрязняющие вещества. Поэтому во многих работах происходит сужение рамок

группы тяжелых металлов, в соответствии с критериями приоритетности,

обусловленными направлением и спецификой работ. Так, в ставших уже

классическими работах Ю.А. Израэля в перечне

химических веществ, подлежащих определению в природных средах на фоновых

станциях в биосферных заповедниках, в разделе тяжелые металлы

поименованы Pb, Hg, Cd, As. С другой стороны, согласно решению Целевой

группы по выбросам тяжелых металлов, работающей под эгидой Европейской

Экономической Комиссии ООН и занимающейся сбором и анализом информации о

выбросах загрязняющих веществ в европейских странах, только Zn, As, Se и Sb

были отнесены к тяжелым металлам. По определению Н. Реймерса отдельно от тяжелых

металлов стоят благородные и редкие металлы, соответственно, остаются только

Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. В прикладных работах к числу тяжелых

металлов чаще всего добавляют Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn.

Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В

зависимости от условий среды (pH, окислительно-восстановительный потенциал,

наличие лигандов) они существуют в разных степенях окисления и входят в

состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые

могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав

минеральных и органических взвесей.

Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что

связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием

полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными

лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и

доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в

водной экосистеме.

Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органикой; эти комплексы

являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах.

Большинство органических комплексов образуются по хелатному циклу и являются

устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа,

алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов,

относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и

слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать

в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для

маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых

образование других комплексов невозможно.

Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных

водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и

токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю

свободных и связанных форм металла.

Переход металлов в водной среде в металлокомплексную форму имеет три следствия:

1. Может происходить увеличение суммарной концентрации ионов металла за

счет перехода его в раствор из донных отложений;

2. Мембранная проницаемость комплексных ионов может существенно

отличаться от проницаемости гидратированных ионов;

3. Токсичность металла в результате комплексообразования может сильно

измениться.

Так, хелатные формы Cu, Cd, Hg менее токсичны, нежели свободные ионы.

Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в природных

водах, их химическую реакционную способность, биологическую доступность и

токсичность, необходимо знать не только валовое содержание, но и долю связанных

и свободных форм. Источниками загрязнения вод тяжелыми металлами служат сточные

воды гальванических цехов, предприятий горнодобывающей, черной и цветной

металлургии, машиностроительных заводов. Тяжелые металлы входят в состав

удобрений и пестицидов и могут попадать в водоемы вместе со стоком с

сельскохозяйственных угодий. Повышение концентрации тяжелых металлов в

природных водах часто связано с другими видами загрязнения, например, с

закислением. Выпадение кислотных осадков способствует снижению значения рН и

переходу металлов из сорбированного на минеральных и органических веществах

состояния в свободное. Прежде всего представляют интерес те металлы, которые в

наибольшей степени загрязняют атмосферу ввиду использования их в значительных

объемах в производственной деятельности и в результате накопления во внешней

среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической

активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк,

висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден

и мышьяк.

Биогеохимические свойства тяжелых металлов

Свойство	.Cd.	.Co.	.Cu.	.Hg.	.Ni.	.Pb.	.Zn .
Биохимическая активность	В	В	В	В	В	В	В
Токсичность	В	У	У	В	У	В	У
Канцерогенность	—	В	—	—	В	—	—
Обогащение аэрозолей	В	Н	В	В	Н	В	В
Минеральная форма распространения	В	В	Н	В	Н	В	Н
Органическая форма распространения	В	В	В	В	В	В	В
Подвижность	В	Н	У	В	Н	В	У
Тенденция к биоконцентрированию	В	В	У	В	В	В	У
Эффективность накопления	В	У	В	В	У	В	В
Комплексообразующая способность	У	Н	В	У	Н	Н	В
Склонность к гидролизу	У	Н	В	У	У	У	В
Растворимость соединений	В	Н	В	В	Н	В	В
Время жизни	В	В	В	Н	В	Н	В

В — высокая, У — умеренная, Н — низкая

4.2 СВИНЦОВАЯ ИНТОКСИКАЦИЯ

металлов.

С сожалением надо отметить, что в России отсутствует государственная политика

по правовому, нормативному и экономическому регулированию влияния свинца на

состояние окружающей среды и здоровье населения, по снижению выбросов

(сбросов, отходов) свинца и его соединений в окружающую среду, полному

прекращению производства свинецсодержащих бензинов.

Вследствие чрезвычайно неудовлетворительной просветительной работы по

разъяснению населению степени опасности воздействия тяжелых металлов на

организм человека, в России не снижается, а постепенно увеличивается

численность контингентов, имеющих профессиональный контакт со свинцом. Случаи

свинцовой хронической интоксикации зафиксированы в 14 отраслях промышленности

России. Ведущими являются электротехническая промышленность (производство

аккумуляторов), приборостроение, полиграфия и цветная металлургия, в них

интоксикация обусловлена превышением в 20 и более раз предельно допустимой

концентрации (ПДК) свинца в воздухе рабочей зоны.

Значительным источником свинца являются автомобильные выхлопные газы, так как

половина России все еще использует этилированный бензин. Однако

металлургические заводы, в частности медеплавильные, остаются главным

источником загрязнений окружающей среды. И здесь есть свои лидеры. На

территории Свердловской области находятся 3 самых крупных источника выбросов

свинца в стране: в городах Красноуральск, Кировоград и Ревда.

Дымовые трубы Красноуральского медеплавильного завода, построенного еще в

годы сталинской индустриализации и использующего оборудование 1932 года,

ежегодно извергают на 34-тысячный город 150 -170 тонн свинца, покрывая все

свинцовой пылью.

Концентрация свинца в почве Красноуральска варьируется от 42,9 до 790,8 мг/кг

при предельно допустимой концентрации ПДК=130 мк/кг. Пробы воды в водопроводе

соседнего пос. Октябрьский, питаемого подземным водоисточником, фиксировали

превышение ПДК до двух раз.

Загрязнение окружающей среды свинцом оказывает влияние на состояние здоровья

людей. Воздействие свинца нарушает женскую и мужскую репродуктивную систему.

Для женщин беременных и детородного возраста повышенные уровни свинца в крови

представляют особую опасность, так как под действием свинца нарушается

менструальная функция, чаще бывают преждевременные роды, выкидыши и смерть

плода вследствие проникновения свинца через плацентарный барьер. У

новорожденных детей высока смертность.

Отравление свинцом чрезвычайно опасно для маленьких детей - он действует на

развитие мозга и нервной системы. Проведенное тестирование 165

красноуральских детей от 4 лет выявило существенную задержку психического

развития у 75,7%, а у 6,8% обследованных детей обнаружена умственная

отсталость, включая олигофрению.

Дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к вредному воздействию

свинца, поскольку их нервная система находится в стадии формирования. Даже

при низких дозах свинцовое отравление вызывает снижение интеллектуального

развития, внимания и умения сосредоточиться, отставание в чтении, ведет к

развитию агрессивности, гиперактивности и другим проблемам в поведении

ребенка. Эти отклонения в развитии могут носить длительный характер и быть

необратимыми. Низкий вес при рождении, отставание в росте и потеря слуха

также являются результатом свинцового отравления. Высокие дозы интоксикации

ведут к умственной отсталости, вызывают кому, конвульсии и смерть.

Белая книга, опубликованная российскими специалистами, сообщает, что

свинцовое загрязнение покрывает всю страну и является одним из многочисленных

экологических бедствий в бывшем Советском Союзе, которые стали известны в

последние годы. Большая часть территории России испытывает нагрузку от

выпадения свинца, превышающую критическую для нормального функционирования

экосистемы. В десятках городов отмечается превышение концентраций свинца в

воздухе и почве выше величин, соответствующих ПДК.

Наибольший уровень загрязнения воздуха свинцом, превышающий ПДК, отмечался в

городах Комсомольск-на-Амуре, Тобольск, Тюмень, Карабаш, Владимир,

Владивосток.

Максимальные нагрузки выпадения свинца, ведущие к деградации наземных

экосистем, наблюдаются в Московской, Владимирской, Нижегородской, Рязанской,

Тульской, Ростовской и Ленинградской областях.

Стационарные источники ответственны за сброс более 50 тонн свинца в виде

различных соединений в водные объекты. При этом 7 аккумуляторных заводов

сбрасывают ежегодно 35 тонн свинца через канализационную систему. Анализ

распределения сбросов свинца в водные объекты на территории России

показывает, что по этому виду нагрузки лидируют Ленинградская, Ярославская,

Пермская, Самарская, Пензенская и Орловская области.

В стране необходимы срочные меры по снижению свинцового загрязнения, однако

пока экономический кризис России затмевает экологические проблемы. В

затянувшейся промышленной депрессии Россия испытывает недостаток средств для

ликвидации прежних загрязнений, но если экономика начнет восстанавливаться, а

заводы вернутся к работе, загрязнение может только усилиться.

10 наиболее загрязненных городов бывшего СССР

(Металлы приведены в порядке убывания уровня приоритетности для данного города)

1. Рудная Пристань (Примор. край)	свинец, цинк, медь, марганец+ванадий, марганец.
2. Белово (Кемеровская область)	цинк, свинец, медь, никель.
3. Ревда (Свердловская область)	медь, цинк, свинец.
4. Магнитогорск	никель, цинк, свинец.
5. Глубокое (Белоруссия)	медь, свинец, цинк.
6. Усть-Каменогорск (Казахстан)	цинк, медь, никель.
7. Дальнегорск (Приморский край)	свинец, цинк.
8. Мончегорск (Мурманская обл.)	никель.
9. Алаверди (Армения)	медь, никель, свинец.
10. Константиновка (Украина)	свинец, ртуть.

4.3 КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ

Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков - дождь,

снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем среднее значение

рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5.6). Выделяющиеся в

процессе человеческой деятельности двуокись серы (SO2) и окислы

азота (NОx) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие

частицы. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в

растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды. Впервые термин «кислотный

дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом. Его

внимание привлек викторианский смог в Манчестере. И хотя ученые того времени

отвергли теорию о существовании кислотных дождей, сегодня уже никто не

сомневается, что кислотные дожди являются одной из причин гибели жизни в

водоемах, лесов, урожаев, и растительности. Кроме того, кислотные дожди

разрушают здания и памятники культуры, трубопроводы, приводят в негодность

автомобили, понижают плодородие почв и могут приводить к просачиванию токсичных

металлов в водоносные слои почвы.

Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит

вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода

(СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется

слабая угольная кислота (CO2 + H2O —> H2CO

3). [5, с. 423-424] Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7,

в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности

может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности.

Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или

иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус ввел в обращение два термина -

кислота и основание. Он назвал кислотами вещества, которые при растворении в

воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (Н+).

Основаниями он назвал вещества, которые при растворении в воде образуют

свободные отрицательно заряженные гидроксид-ионы (ОН-). Термин рН

используют в качестве показателя кислотности воды. "Термин рН значит в переводе

с английского "показатель степени концентрации ионов водорода". [5, с. 428]

Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах

присутствуют как ионы водорода(Н+), так и гидроксид-ионы (ОН-

). Когда концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна

концентрации гидроксид-ионов (ОН-) в том же растворе, то такой

раствор является нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на

шкале от 0 до 14). Как вы уже знаете, при растворении кислот в воде повышается

концентрация свободных ионов водорода (Н+). Они то и повышают

кислотность воды или, иными словами, рН воды. При этом, с повышением

концентрации ионов водорода (Н+) понижается концентрация

гидроксид-ионов (ОН-). Те растворы, значение рН которых на

приведенной шкале находится в пределах от 0 до <7, называются кислыми. Когда

в воду попадают щелочи, то в воде повышается концентрация гидроксид-ионов

(ОН-). При этом в растворе понижается концентрация ионов водорода

(Н+). Растворы, значение рН которых находится в пределах от >7 до

14, называются щелочными.

Следует обратить внимание еще на одну особенность шкалы рН. Каждая последующая

ступенька на шкале рН говорит о десятикратном уменьшении концентрации ионов

водорода (Н+) (и, соответственно, кислотности) в растворе и

увеличении концентрации гидроксид-ионов (ОН-). Например, кислотность

вещества со значением рН4 в десять раз выше кислотности вещества со значением

рН5, в сто раз выше, чем кислотность вещества со значением рН6 и в сто тысяч

раз выше, чем кислотность вещества со значением рН9.

Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими

загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами

азота (NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным

транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и

электростанций, а также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с

водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой,

азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Последствия выпадения кислотных дождей наблюдаются в США, Германии, Чехии,

Словакии, Нидерландах, Швейцарии, Австралии, республиках бывшей Югославии и

еще во многих странах земного шара.

Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки,

заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает

флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН

между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от

точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных

водоема пищи. При кислотности рН6 погибают пресноводные креветки. Когда

кислотность повышается до рН5.5, погибают донные бактерии, которые разлагают

органические вещества и листья, и органический мусор начинает скапливаться на

дне. Затем гибнет планктон - крошечное животное, которое составляет основу

пищевой цепи водоема и питается веществами, образующимися при разложении

бактериями органических веществ. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает

вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают

выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует

более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий, кадмий,

ртуть и свинец из донных отложений и почв.

Эти токсичные металлы представляют опасность для здоровья человека. Люди,

пьющие воду с высоким содержанием свинца или принимающие в пищу рыбу с

высоким содержанием ртути, могут приобрести серьезные заболевания.

Кислотный дождь наносит вред не только водной флоре и фауне. Он также

уничтожает растительность на суше. Ученые считают, что хотя до сегодняшнего

дня механизм до конца еще не изучен, "сложная смесь загрязняющих веществ,

включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы...в совокупности

приводят к деградации лесов.

Экономические потери от кислотных дождей в США, по оценкам одного

исследования, составляют ежегодно на восточном побережье 13 миллионов

долларов и к концу века убытки достигнут 1.750 миллиардов долларов от потери

лесов; 8.300 миллиардов долларов от потери урожаев (только в бассейне реки

Огайо) и только в штате Минессота 40 миллионов долларов на медицинские

расходы. Единственный способ изменить ситуацию к лучшему, по мнению многих

специалистов, - это уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу.

4.4 ПЕСТИЦИДЫ - КАК ЗАГРЯЗНЯЮЩИЙ ФАКТОР

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от

различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной

науки. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском

хозяйстве, медицине почти повсеместно отличается снижение из эффективности

вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых"

вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены

пестицидами. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов,

дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. Очень важно создавать и

применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой

неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и

внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом

ещё не решена.

5. Экологические проблемы биосферы

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный

характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы,

происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельности

человека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня

биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные

последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже

не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы,

приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в

ряде регионов планеты.

Человечество существенно изменило ход течения целого ряда процессов в

биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции ряда элементов. В

настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная и количественная

перестройка всей биосферы планеты. Уже возник ряд сложнейших экологических

проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.

“Парниковый эффект”. По новейшим данным ученых, за 80-е гг.

средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с

концом XIX в. на 0,5-0,6 "С. По прогнозам, к началу 2000 г. средняя температура

на планете может повыситься на 1,2 "С по сравнению с доиндустриальной эпохой.

Ученые связывают такое повышение температуры в первую очередь с увеличением

содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это

приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли. Очевидно,

определенную роль в создании так называемого “парникового эффекта” играет и

тепло, выделяющееся от ТЭЦ и АЭС.

Потепление климата может привести .к интенсивному таянию ледников и повышению

уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого,

просто трудно предсказать.

Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы углекислого газа в

атмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода.

Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой

отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным

экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс

происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры.

Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для

живых организмов.

Основной причиной истощения озонового слоя является применение людьми

хлорфторуглеводородов (фреонов), широко используемых в производстве и быту в

качестве хла дореагентов, пенообразователей, растворителей. аэрозолей. Фреоны

интенсивно разрушают озон. Сами же они разрушаются очень медленно, в течение

50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось более 1300 тыс. т озоноразрушающих

веществ.

Под действием ультрафиолетового излучения молекулы кислорода (О2) распадаются

на свободные атомы, которые в свою очередь могут присоединяться к другим

молекулам кислорода с образованием озона (О3). Свободные атомы кислорода

могут также реагировать с молекулами озона, образуя две молекулы кислорода.

Таким образом, между кислородом и озоном устанавливается и поддерживается

равновесие.

Однако загрязнители типа фреонов катализируют (ускоряют) процесс разложения

озона, нарушая равновесие между ним и кислородом в сторону уменьшения

концентрации озона.

Учитывая опасность, нависшую над планетой, международное сообщество сделало

первый шаг к решению этой проблемы. Подписано международное соглашение, по

которому производство фреонов в мире к 1999 г. должно сократиться примерно на

50% .

Массовое сведение лесов - одна из наиболее важных глобальных экологических

проблем современности.

Вы уже знаете, что лесные сообщества играют важнейшую роль в нормальном

функционировании природных экосистем. Они поглощают атмосферные загрязнения

антропогенного происхождения, защищают почву от эрозии, регулируют нормальный

сток поверхностных вод, препятствуют снижению уровня грунтовых вод и

заиливанию рек, каналов и водохранилищ.

Уменьшение площади лесов нарушает процесс круговорота кислорода и углерода в

биосфере.

Несмотря на то что катастрофические последствия сведения лесов уже широко

известны, уничтожение их продолжается. В настоящее время общая площадь лесов

на планете составляет около 42 млн км2, но она ежегодно уменьшается на 2%.

Особенно интенсивно уничтожаются влажные тропические леса в Азии, Африке,

Америке и некоторых других регионах мира. Так, в Африке леса занимали раньше

около 60% ее территории, а сейчас - всего около 17%. Значительно сократились

площади лесов и в нашей стране.

Сведение лесов влечет за собой гибель их богатейших флоры и фауны. Человек

обедняет облик своей планеты.

Однако, кажется, человечество уже осознает, что его существование на планете

неразрывно связано с жизнью и благополучием лесных экосистем. Серьезные

предупреждения ученых, прозвучавшие в декларациях Организации Объединенных

Наций, других международных организаций, начали находить отклик. В последние

годы во многих странах мира стали успешно проводиться работы по

искусственному лесоразведению и организации высокопродуктивных лесных

плантаций.

Отходы производства. Серьезнейшей экологической проблемой стали отходы

промышленного и сельскохозяйственного производств. Вы уже знаете, какой вред

они наносят окружающей среде. В настоящее время делаются попытки уменьшить

количество отходов, загрязняющих окружающую среду. С этой целью

разрабатываются и устанавливаются сложнейшие фильтры, строятся дорогостоящие

очистные сооружения и отстойники. Но практика показывает, что они хоть и

снижают опасность загрязнения, все-таки не решают проблему. Известно, что

даже при самой совершенной очистке, включая биологическую, все растворенные

минеральные вещества и до 10% органических загрязняющих веществ остаются в

очищенных сточных водах. Воды такого качества могут стать пригодными для

потребления только после многократного разбавления чистой водой.

Подсчеты показывают, что на все виды водопользования тратится 2200 км3 воды в

год. На разбавление сто ков уходит почти 20% ресурсов пресных вод мира.

Расчеты на 2000 год показывают, что если даже очистка охватит все сточные

воды, все равно на их разбавление потребуется 30-35 тыс. км3 пресной воды.

Это означает, что ресурсы полного мирового речного стока будут близки к

исчерпанию. А ведь во многих районах такие ресурсы уже находятся в остром

дефиците,

Очевидно, решение проблемы возможно при разработке и внедрении в производство

совершенно новых, замкнутых, безотходных технологий. При их применении вода

не будет сбрасываться, а будет многократно использоваться в замкнутом цикле.

Все побочные продукты будут не выбрасываться в виде отходов, а подвергаться

глубокой переработке. Это создаст условия для получения дополнительной нужной

человеку продукции и обезопасит окружающую среду.

Сельское хозяйство. В сельскохозяйственном производстве важно строго

соблюдать правила агротехники и следить за нормами внесения удобрений. Так

как химические средства борьбы с вредителями и сорняками приводят к

существенным нарушениям экологического равновесия, ведутся поиски путей

преодоления этого кризиса в нескольких направлениях.

Ведутся работы по выведению сортов растений, устойчивых к

сельскохозяйственным вредителям и болезням: создаются бактериальные и

вирусные препараты избирательного действия, поражающие, например, только

насекомых -вредителей . Изыскиваются пути и способы биологической борьбы, то

есть ведется поиск Гидроэлектростанция и размножение естественных врагов,

уничтожающих вредных насекомых. Разрабатываются высокоизбирательные препараты

из числа гормонов, антигормонов и других веществ, способных действовать на

биохимические системы определенных видов насекомых и не оказывать ощутимого

действия на другие виды насекомых или иные организмы.

Производство энергии. Очень сложные экологические проблемы связаны с

получением энергии на теплоэлектро-энергетических предприятиях. Потребность в

энергии - одна из основных жизненных потребностей человека. Энергия нужна не

только для нормальной деятельности современного сложно организованного

человеческого общества, но и для простого .физического существования каждого

человеческого организма. В настоящее время в основном электроэнергию получают

на гидроэлектростанциях, тепловых и атомных станциях.

Гидроэлектростанции на первый взгляд являются экологически чистыми

предприятиями, не наносящими вреда природе. Так считали многие десятилетия. В

нашей стране построили много крупнейших ГЭС на великих реках. Теперь стало

ясно, что этим строительством нанесен большой урон и природе, и людям.

Прежде всего строительство плотин на больших равнинных реках приводит к

затоплению огромных территорий под водохранилища. Это связано с переселением

большого числа людей и потерей пастбищных угодий.

Во-вторых, перегораживая реку, плотина создает непреодолимые препятствия на

путях миграций проходных и полупроходных рыб, поднимающихся на нерест в

верховья рек.

В-третьих, вода в хранилищах застаивается, ее проточность замедляется, что

сказывается на жизни всех живых существ, обитающих в реке и у реки.

В-четвертых, местное повышение воды влияет на грунтовые воды, приводит к

подтоплению, заболачиванию, к эрозии берегов и оползням.

Этот список отрицательных последствий строительства ГЭС на равнинных реках

можно продолжить. Крупные высотные плотины на горных реках также представляют

собой источники опасности, особенно в районах с высокой сейсмичностью. В

мировой практике известно несколько случаев, когда прорыв таких плотин привел

к огромным разрушениям и гибели сотен и тысяч людей.

С экологической точки зрения АЭС являются наиболее чистыми среди других ныне

действующих энергетических комплексов. Опасность радиоактивных отходов

полностью осознается, поэтому и конструкция, и эксплуатационные нормы атомных

электростанций предусматривают надежную изоляцию от окружающей среды по

крайней мере 99,999% всех получающихся радиоактивных отходов.

Следует учитывать, что фактические объемы радиоактивных отходов сравнительно

невелики. Для стандартного ядерного энергоблока мощностью в 1 млн кВт" это 3-

4м в год. Ясно, что с кубометром даже очень вредного и опасного вещества все

же проще обращаться, чем с миллионом кубометров просто вредного и опасного,

как, например, с отходами тепловых электростанций, которые практически

целиком поступают в окружающую среду.

Не все знают, что уголь обладает небольшой природной радиоактивностью. Так

как на ТЭС сжигаются огромные объемы топлива, то ее суммарные радиоактивные

выбросы получаются выше, чем у АЭС. Но этот фактор второстепенный по

сравнению с главным бедствием от установки на органическом топливе, наносимом

природе и людям, - выбросами в атмосферу химических соединений, являющихся

продуктами сгорания.

Хотя АЭС экологически более чистые, чем просто электростанции, они таят в

себе большую потенциальную опасность в случае серьезных аварий реактора. В

этом мы убедились на примере Чернобыльской катастрофы. Таким образом,

энергетика ставит, казалось бы, неразрешимые экологические проблемы. Поиски

решения проблемы ведутся в нескольких направлениях.

Ученые разрабатывают новые безопасные реакторы для атомных станций. Второе

направление связано с использованием нетрадиционных возобновляемых источников

энергии. Это прежде всего энергия Солнца и ветра, тепло земных недр, тепловая

и механическая энергия океана. Во многих странах, в том числе и у нас, уже

созданы не только опытные, но и промышленные установки на этих источниках

энергии. Они еще сравнительно маломощные. Но многие ученые считают, что за

ними большое будущее.

Заключение

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный

характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы,

происходящие в биосфере. К счастью, до определенного уровня биосфера способна

к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия

деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в

состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы,

приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в

ряде регионов планеты.

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 использованной литературы:

1. Акимушкин И.И. Невидимые нити природы. - М.: Мысль, 1985.

- 287 c

2. Алимов А.А., Случевский В.В. Век ХХ: экология и идеология.

- Л.: Лениздат., 1998. - 109 c.

3. Банников А.Г., Рустамов А.К., Вакулин А.А. Охрана природы

: Учеб. для с.-х. учеб. заведений. - М.: Агропромиздат, 1995. - 287 c.

4. Бачинский Г.А. Социоэкология: теоретические и прикладные

аспекты. – Киев: Наук, 1991. - 151 c.

5. Бигон М. Экология. Особи, популяции и сообщества. - М.:

Мир, 1989. - 477 c.

6. Биоиндикация загрязнений наземных экосистем. - М.: Мир,

1998. - 348 c

7. Биохимическая экология. Экспериментальная и клиническая

биохимия : (Информ. материалы). - Свердловск.: УНЦ АН СССР, 1995. - 184 c

8. Введение в экологию. - М.: ИздАТ., 1992. - 111 c

9. Дедю И.И. Экологический энциклопедический словарь. –

Кишинев,1990. - 406 с

10. Дрейер О.К., Лось В.А. Развивающийся мир и экологические

проблемы. - М.: Знание, 1991. - 64 c.

11. Китанович Бранко. Планета и цивилизация в опасности / [Пер. с

серб.-хорв., предисл. и коммент. И. В. Вишняковой]. - М.: Мысль, 1995. - 240

c

12. Клауснитцер Бернхард. Экология городской фауны / Пер. с нем.:

И. В. Орловой, И. М. Маровой; [Предисл. Д. А. Криволуцкого]. - М.: Мир.,

1990. - 248 c.

13. Комаров В.Д. Социальная экология : Филос. аспекты. - Л.:

Наука, 1990. - 212,[3] c.

14. Корнеева А.И. Общество и окружающая среда. - М.: Мысль, 1995.

- 126 c.

15. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Социальная экология : Учеб. пособие.

- Уфа.: ВЭГУ., 1994. - 89 c

16. Никеров В.А. Экологический дом. - М.: Энергоатомиздат, 1992. -

135 c

17. Окружающая среда : 1500 терминов : Нем.-рус. словарь по охране

окруж. среды. - М.: Прогресс, 1993. - 640 c.

18. Харченко Н.А., Козлов А.Т. Справочник основных понятий и

терминов по экологии и этологии / Под ред. В. А. Ромашова. - Воронеж.: Изд-во

Воронеж. ун-та., 1992. - 110 с.

19. Хесле В. Философия и экология / [Пер. с нем. А. К. Судакова].

- М.: Наука, 1993. - 205 c.

20. Человек и экология : [Сборник / Ред. Н. Филипповский]. - М.:

Знание, 1990. - 96 c.

21. Чепурных Н.В., Новоселов А.Л. Планирование и прогнозирование

природопользования : Учеб. пособие. - М.: Интерпракс, 1995. - 286 c

22. Чибрик Т.С., Елькин Ю.А. Формирование фитоценозов на

нарушенных промышленностью землях (биологическая рекультивация). –

Свердловск: Изд-во Урал. ун-та., 1991. - 219 c.

23. Шилов И.А. Экология. - М.: Высш. шк, 1998. - 512 с

24. Экос : Охрана окружающей среды: Ежеквартал. ил. журнал. -

М.,1991. - 88 c.

25. ЭХО : Экология, хозяйство, окружающая среда. - М.: Прогресс,

1990. - 360 c.

Страницы: 1, 2