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

Вид материала

Конспект

Содержание Компоненты кислотных дождей Специфическая особенность кислотных дождей Неисчерпаемые (неистощимые) ресурсы Исчерпаемые ресурсы Невозобновимые ресурсы Рекреационные ресурсы Энергетические ресурсы. Минеральные ресурсы. Водные ресурсы. Запасы продуктов питания. 1. Закон ограниченности (исчерпаемости) природ­ных ресурсов Производственные отношения «производственные силы « природно-ресурсный потенциал 3. Правило интегрального ресурса 4. Закон падения природно-ресурсного потенциала Правило территориального экологического рав­новесия Особо охраняемые природные территории (ООПТ

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.

КОМПОНЕНТЫ КИСЛОТНЫХ ДОЖДЕЙ




SO₂ СО₂ NO₂ N_XO_Y ЛОС HCl HF


ЛОС, в отличие от оксидов серы и азота, поступают в атмо­сферу главным образом из природных источников (65% от общего коли­чества). Основной природный источник этих веществ - растения, в ре­зультате жизнедеятельности которых образуются непредельные соеди­нения - терпеновые углеводороды и производные изопрена. Они активно участвуют в химических реакциях, протекающих в атмосфере, способны взаимодействовать с озоном и гидроксильными радикалами, инициируют химические реакции, в результате которых образуется целый ряд про­дуктов.

Количество ЛОС возрастает при повышении температуры и ин­тенсивности солнечного освещения, т.е. летом их значительно больше, чем зимой.

В некоторых районах, особенно в городских, загрязнения такого типа поступают в основном из антропогенных, а не из природных источ­ников: лесные пожары, транспорт, органические растворители, добыча нефти и т.д.

Процессы, протекающие в атмосфере и приводящие к обра­зованию кислотных дождей, можно разделить на следующие группы

• перенос выбросов ветром к зоне осадков при одновременном смешивании с незагрязненными воздушными массами;

• химические и физические процессы в газовой фазе, приводящие к изменению концентрации первичных соединений и химического состава воздушного потока;

• поглощение веществ антропогенного происхождения облаками и каплями дождя, их химические реакции в жидкой фазе и после­дующее выпадение загрязнений на поверхности в виде осадков:

• сухое выпадение (адсорбция на почве, кронах деревьев)

Атмосферу можно рассматривать как огромную окислительную систему с высоким содержанием основного окислителя - кислорода. Со­единения, содержащие атомы: С, Н, S и N природного и антропогенного происхождения, попадая в атмосферу, превращаются в стабильные долгоживущие соединения (например, СО₂) или в короткоживущие соедине­ния кислотного характера (оксиды азота и серы), которые участвуют в жидкофазных процессах с образованием кислот, удаляемых из атмосфе­ры с осадками. Это и есть кислотные дожди.

В этих превращениях кроме кислорода участвуют озон О₃, гидроксильный радикал, ОН, гидропероксидный радикал НО^.₂ и др. Наиболее реакционноспособен гидро-

ксильный радикал ^.ОН, он участвует в окислении оксидов азота и серы в азотную и серную кислоту - предшественников кислотных дождей.

Около 1/3 кислотных осадков приходится на долю аэрозолей азот­ной и азотистой кислот, которые могут образовываться и при взаимодей­ствии диоксида азота с водяным паром атмосферы:

2NO₂ + Н₂О -> HN0₃ + HNO₂ СХЕМА 4 (составление глоссария)

Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют 2/3 кислотных осадков.

Газообразная серная кислота образуется из диоксида серы также с участием гидроксильного радикала:

SO₂ + ^. ОН = НSO₃^.

Радикал НSO₃^.превращается в серную кислоту по реакциям:

НSO₃^. + О₂ = НО₂^. + SO₃

SO₃ + H₂O= H₂SO₄

Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не от­слеживаются мониторингом атмосферы. Находящийся в атмосфере хлор при соединении с метаном образует хлороводород, хорошо растворяю­щийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты:

Сl+СН₄ = Н₃С^.+НС1

Н₃С^.+С1₂-->СН₃Cl +Сl^.


Очень опасны выбросы фтороводорода (производство алюминия, стекольное), который хорошо растворяется в воде, что приводит к появ­лению в атмосфере аэрозолей плавиковой кислоты.

В обширных регионах с проявлениями кислотных выпадений среднегодовые значения рН осадков достигают 4,1- 4,3, а в отдельных дождях -до 2,1.

Следует отметить, что пониженные значения рН дождей (4,5 и ни­же) регистрируются и в фоновых регионах, удаленных как от техноген­ных, так и от природных (вулканы) источников газовых выбросов. Расче­ты показывают, что такой уровень кислотности может достигаться при отсутствии в чистой атмосфере над океанами аммиака и карбоната каль­ция (продукта эрозии горных пород и почв).

Специфическая особенность кислотных дождей - их трансгра­ничный характер, обусловленный переносом кислотообразующих вы­бросов воздушными течениями на большие расстояния - сотни и даже тысячи километров. Этому в немалой степени способствует принятая не­когда "политика высоких труб" как эффективное средство против за­грязнения приземного воздуха.

Кислотные дожди оказывают многоплановое влияние на окру­жающую среду.

В первую очередь отрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва и растительность.

Самый богатый животный мир присущ водам, рН которых лежит в нейтральной или слабощелочной области. Существенно, что при закислении водоемов происходит измене­ние их экологического состояния. Известно, что при снижении рН воды от оптимального уровня {6,8-8,5} в водной экосистеме развиваются призна­ки экологического и метаболического регресса: при рН<6,0 уменьшается видовое разнообразие, нарушаются пищевые цепи.

Первыми жертвами кислотных дождей стали озера и реки. Сотни озер в Скандинавии, на северо-востоке США и на юго-востоке Канады, в Шотландии превратились в кислотные водоемы.

Повышение кислотности приводит к появлению в воде высокоток­сичных ионов ТМ - кадмия, свинца и других, которые прежде входили в состав нерастворимых в воде соединений и не представляли угрозы жи­вым организмам.

"Мертвая вода" усиливает дефицит пресной воды, обусловлен­ный возрастающими масштабами хозяйственного и бытового использо­вания и ее загрязнением.

Что касается состояния рек и озер Казахстана, то каче­ство воды большинства водных объектов в течение последних лет не от­вечает нормативным требованиям из-за сильного загрязнения промыш­ленными сточными водами. Все основные реки Казахстана и их крупные притоки оцениваются как "загрязненные" или "сильно загрязнен­ные". При таком положении кислотные осадки мало изменяют качествен­ные характеристики воды}


&&&


$$$002-008-900$ Лекция№8 Вопросы для самоконтроля


{ 1.Какие газы вызывают увеличение "озоновых дыр"?

2. }

&&&

$$$002-009-000$3.2.9 Лекция № 9 Понятие о природно-ресурсном потенциале биосферы

{1 Природные ресурс и их, классификация


2.Рациональное природопользование}


&&&

$$$002-009-001$3.2.9.1 Природные ресурс и их, классификация


{Многочисленные аспекты кризиса окружающей среды включают в себя в качестве одного из ключевых проблему ограниченности некоторых ресурсов, под которыми пони­маются компоненты окружающей человечество среды, ис­пользуемые для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества (ресурсы животного мира, зе­мельные, лесные, водные, рекреационные, эстетические и др.).

Естественные (природные) ресурсы подразделяют на две группы — неисчерпаемые и исчерпаемые; последние, в свою очередь, делят на невозобновимые и возобновимые.

Неисчерпаемые (неистощимые) ресурсы — коли­чественно неиссякаемая часть природных ресурсов (сол­нечная, гравитационная, геотермальная, ветровая энер­гия, а также энергия океанических волн, текущей воды). Иногда сюда относят атмосферу и гидросферу, хотя при значительном загрязнении их антропогенными токси­кантами они могут переходить в категорию исчерпаемых (возобновляемых).

Исчерпаемые ресурсы - ресурсы, количество кото­рых неуклонно уменьшается по мере их добычи, или изъятия из природной среды.

Возобновимые ресурсы - чистый воздух, вода, плодородная почва, раститель­ность, животный мир.

Невозобновимые ресурсы - ис­копаемое топливо, металлическое минеральное сырье (железо, медь и др.), неметаллическое минеральное сы­рье (глина, песок, фосфаты и др.).

Рекреационные ресурсы - ресурсы, обеспечиваю­щие отдых и восстановление здоровья и трудоспособ­ности человека.

Эстетические ресурсы - сочетание природных фак­торов, положительно воздействующих на духовные бо­гатства людей.

Энергетические ресурсы. Важнейшим фактором, ограничивающим развитие промышленной деятельности человека, является энер­гетический лимит. Рост мирового потребления энергии во времени име­ет экспоненциальный характер (также как и рост чис­ленности населения Земли). Промежуток времени между освоением первых 10% и разработкой последних 10% запаса невозобновимого ресурса называют полезным периодом использования сырьевого источника. Про­веденные расчеты показали, что, например, для газа полезный период продлится 20 - 25 лет, для нефти - 30 - 40 лет, для угля - до 100 лет. Таким образом, в основу своей энергетической стратегии человечество по­ложило явно не тот вариант, который мог бы обеспе­чить достаточно продолжительное стабильное развитие человечества. В настоящее время альтернативным и, возможно, единственным выходом из сложившейся ситуации пред­ставляется разработка неисчерпаемых (и к тому же эко­логически чистых) источников энергии, потенциал которых весьма значителен. Энергетические потоки у зем­ной поверхности характеризуются следующими значе­ниями, ТВт: солнечная энергия - 180 000, диссипация ветровой энергии - 2000, диссипация энергии океани­ческих волн - 1000, гравитационная энергия всех осад­ков - 100, геотермальная энергия - 30, энергия рек - 3, энергия приливов океана - 1.

Минеральные ресурсы. Все возрастающее потребление минерально-сырье­вых ресурсов не оставляет места для оптимистических оценок. В период с 1900 по 1970 г. добыча полезных ископаемых увеличилась в 12,5 раза, а в 2000 г. добыча сырья по срав­нению с 1970 г. увеличилась трехкратно. Сегодня мировых запасов полиметал­лических руд, содержащих никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, олово, цинк, остается на 30 - 60 лет и менее. Запасов угля, железной, марганцевой и хромовой руд, фосфатного сырья должно хватить на 100 - 300 лет. Запасы нефти, угля и алюминия иссяк­нут предположительно к 2100 г., а в 2300 г. человече­ство станет полным банкротом в области добычи прак­тически всех полезных ископаемых.

Выход из положения может быть только один - бо­лее рациональное использование минеральных ресур­сов. Эту задачу можно решить следующими эффектив­ными методами:

· создание новых высокоэффективных способов гео­логической разведки полезных ископаемых;

· разработка ресурсосберегающих методов добычи;

· сокращение потерь сырья на всех этапах освое­ния и использования запасов недр, особенно на стадиях обогащения и переработки;

· комплексное использование минерального сырья;

· создание безотходных производств, работающих по замкнутому циклу, что является экологически целе­сообразным;

· создание новых веществ, органический синтез ми­нерального сырья.

Водные ресурсы. Пресная вода яв­ляется достаточно большой редкостью - всего лишь 3% от количества воды в гидросфере. Говоря о воде, доступной человеку для использования, необходимо учи­тывать следующее:

1) суммарный объем вод суши составляет примерно 900 тыс. км³ - 0,07% общего объема воды в гидросфере;

2) 75% пресной воды находится в виде льда;

3) недопустимо забирать из наземных и подземных источников воды больше, чем ее поступает на сушу еже­годно в виде осадков. Может возникнуть опасность исто­щения региональных запасов воды, - в результате фактический объем воды, который можно использо­вать, не опасаясь вредных последствий, соответствует количеству атмосферных осадков, формирующих по­верхностный и подземный стоки, т.е. всего лишь около 25 тыс. км³ в год.

Проблема пресной воды заключается также и в том, что ее распределение на планете весьма неравномерно.

Во всех промышленно развитых государствах в це­лях экономии расхода пресной воды ее постоянно очи­щают, пропускают через опреснители и другие устрой­ства водоподготовки (в известной английской шутке говорится, что та вода, которую потребляет англичанин, прошла, как минимум, через семь человек).

Запасы продуктов питания. Проблема питания - одна из острейших в современ­ном мире, хотя кризисные явления в этой области име­ют достаточно продолжительную историю. Сегодня в развивающихся странах 20% жителей недоедают, 60% страдают из-за недостатка белка в пище.

В сельскохозяйственных целях в мире используются 6 млрд. га земель, площадь сельскохозяйственных уго­дий составляет примерно 4,7 млрд. га, из которых на пашни приходится 1,4 млрд. га. Таким образом, на 1 человека приходится 0,39 га сельхозугодий (по экс­пертным данным, население мира в 1993 г. составило 5,6 млрд. человек).}


&&&


$$$002-009-002$3.2.9.2 Рациональное природопользование


{Основные законы природопользования

Природопользование - это теория и практика ис­пользования человеком природной среды и природных ресурсов; сфера общественно-производственной деятельности, направленной на удов­летворение потребностей человека в качестве и разно­образии окружающей среды, на улучшение использования естественных ресурсов биосферы.

Выделяют два типа природопользования:

Рациональное - это система дея­тельности, направленная на наиболее экономную эксплуа­тацию природных ресурсов, их эффективное воспроизвод­ство с учетом перспективных интересов человечества.

Нерацио­нальное - ведет к исчерпанию природных ресурсов, подрыву восстановительных сил биосферы, снижению оздоровительных и эстетических качеств среды, т.е. это система деятельности, не обес­печивающая сохранения природно-ресурсного потенци­ала планеты.

1. Закон ограниченности (исчерпаемости) природ­ных ресурсов: все природные ресурсы (и естественные условия) Земли конечны. Эта конечность возникает либо в силу прямой исчерпаемости, либо в результате возму­щения среды обитания, делающейся непригодной для сложившегося хозяйства и жизни человека.

Общепринятое деление природных ресурсов на исчерпаемые и неисчерпаемые является в известном смысле формальным, т.к. основано на сравнении ем­кости природных ресурсов с потреблением их челове­чеством и не учитывает действия правил 1 и 10 процентов, согласно которым порог выхода большин­ства экосистем из стационарного состояния не превы­шает 1 % от потока энергии («нормы» потребления), а порог саморазрушения составляет около 10% от этой «нормы». Более того, как показывают наблюдения, для глобальной энергетической системы выход из стаци­онарного состояния происходит в рамках 0,1 - 0,2% от возмущений общепланетарных процессов, т.е. зна­чительно раньше, чем наступают момент сбоя в дей­ствии принципа Ле Шателье - Брауна и заметные природные аномалии. Таким образом, при отнесении, например, солнечной энергии к неисчерпаемым ресур­сам следует помнить, что энергетику тропосферы нельзя возмущать более, чем на тысячные доли энер­гопотока поглощения атмосферой и земной поверх­ностью.

2. Ограниченность природных ресурсов, включая в это понятие и естественные условия развития челове­чества в историческом процессе, воздействует на про­изводительные силы общества, а через них - на со­циальные отношения. Взаимосвязанность этих про­цессов отражена в законе соответствия между раз­витием производительных сил и природно-ресурс­ным потенциалом общественного прогресса.


Производственные отношения «производственные силы « природно-ресурсный потенциал


Кризисные ситуации возникают при дисбалансе не только в правой, но и в левой половине этой динами­ческой системы. В конечном счете эта динамика слу­жит внешней причиной общественного развития, ко­торое неоднократно подвергалось испытаниям эколо­гическими кризисами.

3. Правило интегрального ресурса, конкурирующие в сфере использования конкретных природных систем отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг дру­гу тем сильнее, чем значительнее они изменяют совме­стно эксплуатируемый экологический компонент или всю экосистему в целом.

4. Закон падения природно-ресурсного потенциала в рамках одной общественно-экономической формации, способа производства и одного типа технологий при­родные ресурсы делаются все менее доступными и тре­буют увеличения затрат труда и энергии на их извлече­ние, транспортировку, а также воспроизводство.

5. В рамках закона падения природно-ресурсного потенциала действует закон снижения энергетической эффективности природопользования, с ходом исто­рического времени при получении из природных сис­тем полезной продукции на ее единицу затрачивается все больше энергии, а энергетические расходы на жизнь одного человека все время возрастают. Совершенно очевидно, что рост энергетических зат­рат не может продолжаться бесконечно, следовательно, можно рассчитать вероятный момент неизбежного пе­рехода на новые технологии промышленного и сельс­кохозяйственного производства, избежав тем самым теплового (термодинамического) кризиса и ослабив ход современного экологического кризиса.

6. Из рассмотренного ранее закона оптимальности, утверждающего, что с наибольшей эффективностью система функционирует лишь в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах, вытека­ет правило меры преобразования природных систем. Преобразование природных систем возможно лишь в рамках, ограниченных частными закономерностями и свойствами природных образований.

7. Закон оптимальности приводит также к правилу (неизбежных) цепных реакций «жесткого» управле­ния природой: «жесткое», как правило, техническое уп­равление природными процессами чревато цепными реакциями, значительная часть которых оказывается экологически, социально и экономически неприемлемы­ми в длительном интервале времени.

Действительно, техногенные изменения вызывают дей­ствие закона внутреннего динамического равновесия и зна­чительное увеличение энергозатрат согласно закону сниже­ния энергетической эффективности природопользования.

«Жесткое» техногенное управление природой вызы­вает действие принципа естественности, или правила старого автомобиля, с течением времени эколого-социально-экономическая эффективность технического устрой­ства, обеспечивающего «жесткое» управление природны­ми системами и процессами, снижается, а экономические расходы на его поддержание возрастают.

8 . Правило территориального экологического рав­новесия: максимальный эколого-социально-экономический эффект может быть получен при оптимальном со­четании площадей, преобразованных человеком, и ес­тественных экосистем.


Особо охраняемые природные территории (ООПТ) - участки земли, водной поверхности и воздушного пространства над ними, где располагаются природные комплексы и объекты, которые имеют особое природоохранное, научное, культур­ное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение, которые изъяты ре­шениями органов государственной власти полностью или частично из хозяйствен­ною использования и для которых установлен режим особой охраны. Особо охраняемые природные территории относятся к объектам общенационально­го достояния.

Различают следующие основные категории указанных территорий:

а) государственные природные заповедники, в том числе биосферные;

б) национальные парки;

в) природные парки;

г) государственные природные заказники;

д) памятники природы;

е) дендрологические парки и ботанические сады.

Особо охраняемые природные территории Казахстана

К настоящему моменту в Казахстане имеется 120 ООПТ республиканского значения различного типа, в том числе и так называемые "городские", представленные 5 ботаническими садами и 3 зоопарками. Реальная охрана дикой природы ведется на территориях, имеющих статус юридических лиц: в 10 заповедниках, 8 государственных национальных парках и 2 природных резерватах. Законодательство Казахстана в области ООПТ представлено большим числом документов, однако основным является Закон "Об особо охраняемых природных территориях". Наиболее характерной формой ООПТ для РК являются государственные природные заповедники (ГПЗ). Стержневая идея их создания - сохранение в первозданном виде экосистем и видов, их населяющих.

Первый заповедник в Казахстане ("Аксу-Джабаглы") был создан в 1926 г. В настоящее время их 10: Аксу-Джабаглинский, Алакольский, Алма-атинский, Барсакельмесский, Западно-Алтайский, Кургальджинский, Маркакольский, Наурзумский и Устюртский, Каратауский (2004 г.). В ближайшее время планируется создать Ерейментауский запаведник на базе одноименного государственного национального парка.

Заповедники выполняют свои функции и остаются достаточно надежными убежищами для многих редких и исчезающих видов растений и животных.

Общая площадь республиканских ООПТ в Казахстане - 13 527,1 тыс. га, ООПТ областного значения занимают 203.9 тыс. га (чуть более 5% от территории страны, должно быть 6 - 12%).

Для Казахстана наиболее актуально создание системы ООПТ в степной, пустынной и горной зонах, так как эти территории наименее устойчивы к антропогенезу. Но самая острая проблема - охрана Каспия, особенно актуально заповедание Тюленьих островов для сохранения всего комплекса биоты Каспия и в связи с угрозой со стороны корпораций, ведущих добычу углеводородов.

По мере развития современного производства с его масштаб­ностью и темпами роста все большую актуальность приобре­тают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.