Комплекс дисциплины «экология и устойчивое развитие» для всех специальностей университета Составители

Вид материала

Конспект

Содержание Сновные парниковые газы Лос фреоны Парниковые газы характеризуются Второй по значению вклад в потепление вносит метан Кислотные дожди

Подобный материал:

• Хасанова Гульжан Шариповна Вметодических указаниях изложен перечень вопросов, составляющих, 382.55kb.
• Курсовая система и профессиональная переподготовка, 94.46kb.
• Книга учителя к курсу «Экология Москвы и устойчивое развитие», 5745.62kb.
• Проект «Устойчивое потребление – устойчивое будущее», 34.07kb.
• Программа учебного курса «экология москвы и устойчивое развитие» для 10 классов средних, 707.86kb.
• Учебно-методический комплекс для всех специальностей, кроме 080102 Мировая экономика, 681.34kb.
• Учебное пособие для учащихся 10 (11) классов «Экология Москвы и устойчивое развитие», 603.29kb.
• Учебное пособие для учащихся 10 (11) классов «Экология Москвы и устойчивое развитие», 603.23kb.
• Учебное пособие для учащихся 10 (11) классов «Экология Москвы и устойчивое развитие», 1496.04kb.
• Учебное пособие для учащихся 10 (11) классов «Экология Москвы и устойчивое развитие», 1495.64kb.

$$$002-006-900$ Лекция№6 Вопросы для самоконтроля


{ 1. Учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере.

2. Основные биогеохимические законы В. И. Вернадского.

3. Строение и свойства биосферы. Современная биосфера.}


&&&


$$$002-007-000$3.2.7 Лекция № 7 . Место и роль человека в экосистеме и биосфере

{1 Факторы риска и их классификация. Генетические факторы и здоровье человека. Состояние ОС и здоровье человека.

2 Условия и образ жизни и здоровье человека}


&&&

$$$002-007-001$3.2.7.1 Факторы риска и их классификация. Генетические факторы и здоровье человека. Состояние ОС и здоровье человека.

Проблема экологии человека возникли давно, а сама экология человека насчитывает несколько десятилетий. Экологическое благополучие сказывается на внутренней и внешней среде человека снижением иммунитета. В связи с этим экология развивается на разных уровнях - организменном, популяционном, видовом, биоценотическом, и экосистемном.

Человек может играть разную роль в составе биоценоза: от случайного присутствия до его ведущего члена (антропоценозы) делят на 3 группы:

1. натурценозы - при любом воздействии человека на природу, например, охотниками, грибниками, ягодниками

2. агроценозы - сельскохозяйственные угодья

3. урбаноценозы - промышленные зоны и города.

К проблеме экологии человека относятся вопросы адаптации человека к экстремальным условиям, состоящие в центре внимания различных медицинских направлений.

Вопросы адаптации организмов к тем или иным экологическим факторам имеют большое практическое, медицинское значение: например, адаптация болезнетворных организмов к лекарственным препаратам ослабляет их лечебное действие.

Важной проблемой экологии человека является проблема санитарно-гигиенического состояния питьевой воды, ее химический и бактериологический состав. Прогрессирующее загрязнение природных вод различными промышленными и коммунальными стоками и отбросами выдвигает большие задачи перед санитарией. Санитарная гидробиология и почвенная микробиология изучают организмы в качестве показателей загрязнения и исследуют их роль в процессе очистки загрязненных вод и почв. Практика применения биофильтров и дезинфекции целиком строится на данных экологии.

Особо актуальными становятся вопросы предохранения человека от вредных ионизирующих излучений и продуктов радиоактивного распада. Все виды загрязнения весьма опасны, и могут привести к массовому появлению слабых нежизнеспособных растений, животных и людей и нанести непоправимый ущерб будущим поколениям.


&&&


$$$002-007-002$3.2.7.2 Условия и образ жизни и здоровье человека}


{Питание - процесс поступления в организм и усвоения им веществ для покрытия энергетических и пластических затрат. Пищевые отношения между отдельными видами животных служат основой биогенного круговорота веществ, связывают их в сообщества, оказываются одним из важнейших регуляторов численности организмов и основным видом связи организмов со средой.

Питание человека - один из факторов внешней среды, существенно влияющий на его здоровье, работоспособность и продолжительность жизни. Неполноценное питание приводит к нарушению функций отдельных органов и систем и к общему ослаблению организма и его иммунитета и развитию болезней. Недостаточность питания особенно отрицательно сказывается на детях, задерживая их рост, физическое и психическое развитие, снижает сопротивляемость различным болезням. Недостаток витаминов в питании вызывает гиповитаминозы и авитаминозы.

Избыточное питание способствует развитие ожирения, атеросклероза, сахарного диабета, нарушению обмена веществ. Недостаток в пище белка может вызвать тяжелую дистрофию.

Рациональным называется питание, достаточное в количественном отношении полноценное в качественном. Основа такого питания - сбалансированность, т.е. оптимальное соотношение компонентов пищи. Насчитывают около 60 пищевых веществ, нуждающихся в сбалансированности.

Рациональное питание обеспечивает поступление пластических, энергетических и регуляторных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма.

К пластическим веществам относят белки, частично жиры и некоторые ,.» минеральные вещества (кальций, фосфор и др.), к энергетическим - микроэлементы, витамины и др., участвующие в обмене веществ и осуществляющие каталические и другие функции.

Однообразное питание, исключающее на длительный срок отдельные группы пищевых продуктов, нарушает сбалансированность пищевых компонентов, понижает усвояемость и синтез веществ.

Основа сбалансированности и полноценности питания - это соотношение белков, жиров, углеводов в пропорции 1:2:4.

Обеспечение суточной калорийности за счет правильного подбора белков (15% суточной калорийности, причем белки животного происхождения должны составлять не менее половины общего количества белка), жиров (30% суточной калорийности) и углеводов (55%). Животные жиры должны составлять 75-280% общего количества жира в питании, а растительные масла - 20-25%

Чтобы питание было рациональным, в пищевой рацион должны быть включены мясо, рыба, молочные продукты (основной источник белков и жиров), а также овощи, фрукты (источник углеводов, минеральных веществ, витаминов).

Молоко - наиболее «универсальный» продукт в пищевом рационе: оно содержит углеводы, белки и жиры в пропорциях, близких к оптимальным, и в хорошо усвояемой форме. Пищевой рацион различен для разных климатических зон и разных стран. Например, для европейской части России существуют следующие нормы: содержание жира в рационах жителей южных районов должно быть ниже, северных - выше, удельный вес белка в питании во всех климатических районах должен быть постоянным. Меняется нормирование углеводов, удельный вес которых в питании повышается для жителей южных районов и снижается для северных. В северных районах потребность в белках, жирах и углеводах составляет 14,35 и 51%, в центральных районах - 14, 30 и 56, в южных- 15,25 и 61 соответственно.

Для детей, учитывая физиологические особенности растущего организма, разработаны особые нормы.

Разработаны нормы и для пожилых людей. В этом возрасте рекомендуется некоторое ограничение питания. Так, для мужчин 60-70 лет калорийность пищи составляет 2350 ккал, белков - 80, жиров - 76, углеводов - 320 г. в сутки, для женщин этого возраста соответственно - 2100 ккал, 70,66, 228. Потребность пожилых людей в калориях и пищевых веществах повышается на 100-150 ккал при проживании в населенных пунктах с малоразвитым коммунальным обслуживанием, а также при активных формах отдыха.

Важен режим питания - ежедневный прием пищи в строго определенное время. На завтрак рекомендуется 25 % суточной калорийности, на второй завтрак - 15, на обед - 35. на ужин - 25}.


&&&


$$$002-007-900$ Лекция№7 Вопросы для самоконтроля


{1 Факторы риска и их классификация.?

2. Зависит ли здоровье человека от генетических факторов?

3. Зависит состояние ОС на здоровье человека?

2 Взаимосвязь условии и образа жизни на здоровье человека?}


&&&


$$$002-008-000$3.2.8 Лекция № 8 Развитие цивилизации и глобальные экологические проблемы.

{1.Начно-технический прогресс и глобальные экологические проблемы современности.Парниковый эффект

2. Проблемы озонового экрана. Кислотные дожди.}


&&&

$$$002-008-001$3.2.8.1 Начно-технический прогресс и глобальные экологические проблемы современности.Парниковый эффект


{Парниковый эффект (тепличный эффект, оранжерейный эффект) - эффект разогрева нижних слоев атмосферы у земной поверхности, вы­званный поглощением длинноволнового (инфракрасного - ИК) излучения земной поверхности, в которое превращается большая часть достигающей Земли световой энергии Солнца.

Это явление в 1824 г открыл французский математик и физик Ж. Фурье. В конце XIX в. шведский химик С. Аррениус указал на возможность изменения климата в связи с увеличением количества тепла, поступающего в атмосферу, и накоплением в ней диоксида углерода в результате деятельности человека, а в 1922 г. английский геолог Р. Шерлок отмечал, что эта деятельность влияет на климат.

Главной причиной этого естественного природного процесса служит содержание в атмосфере паров воды, углекислого газа и некоторых других газов (к ним относятся, в первую очередь озон, оксиды азота, метан), молекулы которых поглощают тепловое излучение Земли и которые называют парниковыми газами. СХЕМА №

О СНОВНЫЕ ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ




СО₂ Н₂О О₃ NO₂ N_XO_Y СН₄ ЛОС ФРЕОНЫ

7,2 С 20,6 С 2,4 С 1,4 С 0,8 С 4 С


Задержка тепла атмосферой - нормальный процесс, он шел и до появления человека Земле. Примерно 30% энергии, идущей от Солнца, отражается либо от облаков, либо от поверхности Земли, Остальные 70% поглощаются облаками и поверхностью Земли. Поглощенная энергия переизлучается Землей и атмосферой уже в ПК-диапазоне. Большая часть ИК-переизлучения, однако, задерживается парниковыми газами и облаками и возвращается к поверхности Земли. Так возникает парниковый эффект. Т.о., парниковый эффект – это удержание значительной части тепловой энергии Солнца у земной поверхности.

Благодаря присутствию парниковых газов в атмосфере средняя температура земной поверхности повышается на -33 °С,"достигая примерно 290 К, что и создает условия для существующего на Земле многообразия жизненных форм, включая человека и созданную им цивилизацию.

В эти 33 °С вносят вклад следующие компоненты: пары воды (20,6 °С), углекислый газ (7,2 С), озон (2,4 °С), оксиды азота (1,4 °С), метан (0,8 °С). В то время как содержание воды в атмосфере не зависит от человека, концентрации других газов определяются им в значительной степени.

К вышеуказанным парниковым газам в начале 60-х годов добавились хлорфторуглероды. (фреоны) - высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, применяющиеся производстве и быту в качестве хладагентов (холодильники, кондиционеры, рефрижераторы), пенообразователей, распылителей в аэрозольных упаковках и т.д., молекулы которых также обладают способностью поглощать тепловые излучения Земли.

Парниковые газы характеризуются:

1. высокой устойчивостью
   
2. длительным пребыванием в атмосфере
   

Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндустриальным периодом (конец XIX столетия) средняя глобальная температура воздуха в конце XX в. повысилась на 0,6-0,8 °С. В 2000 г. это повышение составило уже 1,2 °С, а к 2025 г. может дос­тигнуть 2,2-2,5 °С.

Озабоченность вызывает не сам факт изменения климата, а скорость этого процесса, которая кажется слишком высокой по сравнению с предыдущими эпохами. Весьма большие масштабы эмиссии СО₂ в развитых странах продолжают расти. Вклад различных стран (% от мирового) в увеличение концентрации парниковых газов в ос­новном за счет сжигаемого ископаемого топлива по углекислому газу составляет: США - 22, страны Западной Европы - 20, Китай - 10, Россия - менее 10, Япония - 4,5; по метану: США - 20, Западная Европа - 20, Китай - 6, Россия - около 6, Япония - 2; по хлорфторуглеродам - США - 40, Западная Европа - 37, Япония - более 10, Россия - около 8.

Проблема парниковых газов характерна и для Казахстана. Наиболее важным источником эмиссии диоксида углерода в Казахстане является деятель­ность, связанная с сжиганием топлива - 90% общей эмиссии пар­никовых газов - крупный источник эмиссии парниковых газов энергетика, на долю которой в 1990 г. пришлось около 50% выбросов.

Основным парниковым газом с точки зрения его влияния на изменение климата и с точки зре­ния естественных и антропогенных потоков в атмосфере является диоксид углерода.

Второй по значению вклад в потепление вносит метан - доля метана в парниковом эффекте по сравнению с углекислым газом составляла 6%, сейчас - уже 10%, а через полвека достигнет 14%.

С 1850 г. концентрация оксида азота (I) - другого парникового газа увеличилась на 15%.

Что касается фреонов, которые не обнару­живались в атмосфере до 1950-х годов, то они имеют исключительно антропогенное происхождение. В связи с их ролью в разрушении стратосферного озона, в соответствии с Монреальским протоко­лом (1987 г.), производство фреонов резко сокращено. Однако в силу продолжительного времени жизни в ат­мосфере (50-100 лет) их концентрация будет сокращаться постепенно в течение всего XXI столетия.

На климатические процессы влияют также атмосферная концентрация водяных паров и содержание озона в стратосфере. Т.О., суммарный вклад парниковых газов составля­ет +0,17 °С, т.е. 33% от экспериментально наблюдаемой величины.

Экологические последствия глобального потепления будут катастрофическими. В первую очередь это связано с предполагаемым повы­шением уровня Мирового океана, вследствие таяния полярных льдов, сокра­щение площадей горного оледенения. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5-2.0 м к концу 21 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 м к другим неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видит в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия. Повышение концен­трации углекислого газа в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосин­теза, а также возрастание увлажнение климата могут привести к увеличению продуктивности как естественных фитоценозов, так и агроценозов.


&&&


$$$002-008-002$3.2.8.2 Проблемы озонового экрана. Кислотные дожди.


{Озоновый защитный слой


Вторая не менее важная глобальная проблема - истощение озонового сдоя. Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располага­ется па высотах 20-40 км с максимальной концентрацией озона на вы­соте 20-25 км. Область максимальной концентрации озона - всего 8 ррт (8 частей на миллион частей воздуха) - получила название озонового слоя (озо­нового экрана или щита).

Озоновый слой появился вместе с появлением в земной атмосфере кислорода. Озона в атмо­сфере очень мало, всего 4х1^-7 об. % (3,3 млрд. т). Если собрать весь озон атмосферы в один слой, то при нормальных условиях, т.е. при давлении 1 атм. и температуре 0 °С он будет иметь толщину всего лишь 3 мм, при этом все другие газы, входящие в состав воздуха земной атмосферы, образуют слой толщиной 8 км.

Общее количество озона выражается е единицах Добсона (Dobson units) - D.u., при этом 1 D.u. = 2,7х 10 ²⁰ молекул/м². Обычно количество озона в атмосфере Земли, включая Антарктиду, близ­ко к 300 D.u., что соответствует тому трехмиллиметровому слою озона, о котором говорилось выше.

Минимальная концентрация наблюдается над экваториальным поясом, и она возрастает в направлении полюсов. Максимум - в Северном полушарии приходится на 65-75° с.ш.. а в Южном - на 60-65° ю.ш. При этом в стратосфере Северного полушария содержится больше озона, чем в стратосфере Южного полушария, а годовой ход изменения концентраций О₃ в них носит зеркальный характер. Что касается распределения концентрации О₃ по высоте, то наибольшие кон­центрации приходятся на высоты от 15 до 40 км с максимумом при 24-27 км над экватором и 13-15 км над полярными областями обоих полушарий.

В озоновом слое только одна молекула из 100 тыс. - молекула озона, однако этого количества вполне достаточно, чтобы говорить о защитных свойствах озонового слоя, поскольку озон обладает очень сильным поглощением. Он полностью поглощает всю энергию ультрафиолетовой (УФ) радиа­ции Солнца в полосе от 2900 до 2200 А, что совершенно исключает попадание на поверхность Земли губительных для всего живого солнечных лучей короче 2900 А. Кроме того, озон поглощает также инфракрасное излучение Земли, препятствуя ее охлаждению. Определяя верхний предел жизни в биосфере, озоновый защитный слой, естественно, привлекает к себе особое внимание. Естественное пространственно-временное распределение озона и химический состав стратосферы в целом определяется сложной совокупностью химических и геофи­зических факторов.

Впервые истощение озоновою слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г.. когда над Антарктидой было обнаружено простран­ство с пониженным (до 50%) содержанием озона - «озоновая дыра». С чех пор, замечено повсеместное уменьшение озонового слоя на всей планете.

Наиболее опасные для человека последствия истощения озонового слоя увеличение числа заболеваний раком кожи и катарактой глаз. Согласно официальным данным ООН, сокращение озонового слоя всею на 1% означа­ет появление в мире 100 тыс. новых случаев катаракты и 10 тыс. случаев рака кожи. Установлено также, что растения под влиянием сильного УФ излуче­ния постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жиз­недеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем. Т.о.. помимо негативного влияния па здоровье истощение озонового слоя приводит к усилению парникового эффекта, снижению урожайности, деградации почв, общему загрязнению ОС.

Наука еше до конца не установила, каковы же основные процессы, на­рушающие озоновый слой. Образование «озоновых дыр» связано и естест­венными и антропогенными факторами.

Из компонентов атмосферы, влияющих на разрушение озона, в первую очередь следует указать кислород, оксиды азота, водяной пар и фреоны. При этом протекают следующие реакции: СХЕМА 2

О₃ + О^. 2О₂

О₃ + NО  NO₂ + О₂ увеличивается скорость разрушения озона

О₃ +HО^. О₂ + HO₂^.

О₃ + Cl^. О₂ + ClO^.



Хлорфторуглероды, впервые полученные в 1892 г. бельгийским химиком Ф. Свартсом, нашли практическое применение, после того как в 1928 г. Т. Мидгли предложил использовать эти соедине­ния, запатентованные под названием "фреоны", в качестве хладагентов. Впоследствии сфера ис­пользования CFC расширилась - их стали применять в качестве пропеллентов в аэрозольных упа­ковках, вспенивателей и растворителей. Широким применением CFC обязаны уникальному сочета­нию свойств - они обладают высокой теплоемкостью, имеют низкие температуры кипения, и поэтому хорошо испаряются на воздухе, плохо растворимы в воде, не горючи и не токсичны, т.е. практически безопасны в быту. В силу специфики технического использования большая часть хлорфторуглеродов очень бы­стро попадает в атмосферу (до 90% их поступает в атмосферу в течение 1-2 лет после производст­ва).

В целях сохранения озонового экрана, в 1985 г. в Вене была принята Конвенция об охране озонового слоя, а в 1987 г. в Монреале подписан международный Протокол о сокращении выбросов озонразрушающих веществ, прежде всего фреонов, способных сохра­нятся в атмосфере до ста лет. Однако Протокол до сих пор не ратифицирован многими странами ЕЭС.

Несмотря на ограничительные меры, принятые мировым сообществом в рамках Венской конвенции и Монреальского протокола, озоновый слой продолжает истощаться с более высокой интенсивностью, чем предполага­лось: в пределах 0,5 - 0,7 % в год от общего содержания. Размер озоновой дыры над Южным полушарием в 1995 г. составил 10 млн. км", что по площа­ди равно Европе и в два раза больше дыры в 1993 - 1994 гг.

В число факторов, влияющих на общее содержание стратосферного озона, кроме выбросов галогенсодержащих компонентов из антропогенных источников, входят и естественные явления: сложные динамические процессы в верхних слоях атмосферы; вариации притока солнечной радиа­ции в УФ диапазоне спектра и притока протонов и электронов солнечного ветра; гетерогенные про­цессы на поверхности аэрозольных частиц.

Для сохранения озонового пояса Земли существуют как пассивные методы (уменьшение выбросов в атмосферу фреонов, замена их экологически безопасными веществами), так и актив­ные.

В качестве заменителей фреонов предложена целая серия галогенсодержащих органических соединений.

Активные методы можно условно разделить на две группы. В первую группу входят пред­ложения, которые направлены на очищение атмосферы Земли от тех вредных веществ, которые в нее уже выброшены, во вторую — те из них, которые направлены на выработку дополнительного ко­личества озона, компенсирующего его убыль. Дополнительно прочтете в учебнике Панина М.С. «Химическая экология».


Кислотные дожди


Кислотный (кислый) дождь - дождь (снег, туман, роса), подкисленный (рН<5,6) из-за растворения в атмосферной влаге промышленных выбросов (SO₂, NO_X, HCl и др.).

Термин "кислотные дожди" появился в 1872 г. Его ввел в практику английский инженер Р, Смит, опубликовавший книгу 'Воздух и дождь: на­чало химической климатологии". Детально научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов XX в. Впервые проблема кислотных дождей стала предметом обсуждения на XXVIII Генеральной ассамблее Международного Союза по теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), проходившей в Мадриде в сентябре 1975 г.

Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу - диоксид серы SO₂, оксиды азота NO_X (монооксид азота NO, диоксид азота NO₂ и др.) и летучие органические соединения (ЛОС), которые образуются из антропогенных и природных источников. СХЕМА 3