Geum.ru

Н. Н. Кувшинова экология учебное пособие

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


Раздел 2. Основные экологические проблемы современного мира
Нарушение озонового слоя
Парниковый эффект.
Кислотные дожди
Антропогенное загрязнение атмосферы.
Антропогенное загрязнение воды.
Загрязнение почвы.
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Раздел 2. Основные экологические проблемы

современного мира



2.1. Глобальные проблемы окружающей среды

Демографический взрыв. Изменения климата. Разрушение озонового слоя. Кислотные осадки. Загрязнение водных ресурсов. Загрязнение атмосферы. Загрязнение литосферы. Отходы. Истощение природных ресурсов. Радиационное загрязнение


Стремительный рост народонаселения планете иногда называют демографическим взрывом.

В демографическом переходе выделяют четыре фазы.

Первая соответствует ситуации, когда и смертность, и рождаемость быстро снижаются, но падение коэффициента смертности опережает падение коэффициента рождаемости, и поэтому прирост населения продолжает нарастать. Такая ситуация сейчас сложилась во многих развивающихся странах, развитые страны миновали первую фазу к середине 20века.

Во второй фазе смертность достигает минимума и больше не снижается, но рождаемость продолжает падать, из-за чего прирост населения замедляется.

Для третьей фазы перехода характерно повышение коэффициента смертности, обусловленное старением населения, и одновременно замедление падения рождаемости, т.е. население переходит к простому своему воспроизводству. Экономически развитые страны близки к этой фазе перехода. В четвертой фазе коэффициент смертности повышаясь, сближается с коэффициентом рождаемости, и процесс демографической стабилизации заканчивается.

Темпы роста численности населения в разных странах и в разные исторические периоды различны. Причины снижения смертности одинаковы во всех странах:

- использование инсектицидов, осушение болот способствовали тому, что такие заболевания, как малярия и желтая лихорадка, были побеждены;

- хлорирование и фильтрация воды, предназначенной для снабжения населения, поставили барьер на пути кишечных заболеваний (тиф, холера);

- антибиотики спасли жизни многих детей от пневмонии и скарлатины;

- вакцинизация предотвратила заболевания оспой, дифтерией, столбняком, коклюшем, полиомиелитом, корью.

Социальные последствия большой численности людей заключается в следующем:
  • Социальная дифференциация населения.
  • Снижения уровня занятости на производстве.
  • Рост преступности.
  • Рост иммиграции населения.
  • Этнический сепаратизм.
  • Межнациональные конфликты.
  • Рост числа самоубийств.

Увеличение численности населения усиливает процессы урбанизации.

Исторический процесс повышения роли городов в жизни общества, связанный с концентрацией и интенсификацией несельскохозяйственных функций, распространением городского образа жизни называется урбанизацией.

Наиболее общей и достаточной характеристикой взаимоотношений населения и биосферы является плотность населения – количество людей, проживающее на определенной территории, и, связанная с ней емкость территории – возможность территории выполнять функции по расселению людей и их пропитанию.

Необходимость учитывать экологические вопросы при решении градостроительных задач привела к появлению понятия демографической емкости – условного предела, предостерегающего от чрезмерного промышленного развития и позволяющего обеспечить сохранение экологического равновесия в регионе. Оптимальной принята демографическая емкость для городских поселений 300 чел/кв.км в среднем.

Нарушение озонового слоя. Озон - это одна из форм существования химического элемента кислорода в земной атмосфере, которая в основном состоит из азота и кислорода. До высоты 15 км и азот, и кислород существуют в форме молекул N и O . Однако на всех высотах в атмосфере идут процессы диссоциации или разрушения молекул, приводя к появлению атомов N и O.

Реально никакого озонового слоя нет, есть озон, но только в больших концентрациях и в примеси с другими газами на всех высотах, начиная с поверхности Земли и примерно до 100 км. Но когда говорят о слое, то имеют в виду максимум его концентрации на высоте от 15 до 30 км.

Толщина озонового слоя измеряется в единицах Добсона. Если мы возьмем столб атмосферы сечением I кв.м. и вытянем все молекулы Оз и осадим их на поверхность Земли в I кв.м., то толщина этого слоя окажется 0,001 см, эта доля и соответствует I единице Добсона. Обычно величина озона в стратосфере составляет 200-300 eд. Добсона. А это означает, что приведенная толщина всего озонового слоя 2-3 мм. Поистине тонок "озонный щит"! Общее количество озона изменяется в довольно широких пределах: от 120 - до 7б0 ед., при среднем значении по земному шару 290 ед.Д. В тропосфере содержится лишь небольшая доля общего количества озона, существующего в атмосфере. Эта доля составляет в среднем 10% (точнее, от 8 до 15%).

Наиболее серьезные пространственные вариации количества озона в приземном слое связаны с неравномерностью распределения по поверхности источников малых газовых примесей, которые формируют и разрушают озон. Этими источниками являются крупные города и индустриальные центры (антропогенные источники), а также естественные образования. Различные типы поверхности (леса, пустыни, вода) по-разному разрушают озон. Например, воздух над океаном всегда богаче озоном, чем над сушей, поскольку разрушение Оз над водной поверхностью происходит слабее.

Рассматривая фотохимические процессы, идущие в стратосфере, Крутцен и Джонстон обратили внимание на цикл из двух реакций:

O3+NO=NO2+O2

NO2+O=NO+O2

В левой части погибла одна молекула окиси азота и одна молекула двуокиси азота. А в правой части появилось по одной молекуле. Значит, расхода ни окиси, ни двуокиси азота в этих реакциях нет, эти вещества являются катализаторами.

Исчезли (вступили в реакцию) атом О и молекула Оз, а образовались две молекулы О2

О +О3=О2+О2

Эта реакция уничтожает и сами молекулы Оз и атомы О, которые нужны для создания озона.

Проблема сохранения озонного слоя относится к глобальным проблемам человечества. Остается лишь верить в то, что более глубокое осознание грозящей человечеству опасности подвинет правительства всех стран на принятие необходимых мер по уменьшению выбросов вредных для озона веществ.

Парниковый эффект. Суть его состоит в том, что поверхность Земли поглощает энергию падающего на нее солнечного излучения, (ближнего ультрафиолетового, видимого, инфракрасного - всего, которое до нее дошло, почти не поглотившись в воздухе) и переизлучает эту энергию в виде тепловых лучей уже в инфракрасной области. Если бы это инфракрасное излучение не поглощалось в атмосфере и уходило назад в космическое пространство, на Земле было бы невыносимо холодно. Большая часть излучаемой энергии не покидает нижних слоев атмосферы, а поглощается там облаками и различными малыми составляющими. Резкое увеличение количества углекислого газа в атмосфере приводит к задержку огромного количества тепла в тропосфере, что и вызывает появление «парникового эффекта». Однако существует так называемое окно прозрачности в полосе 8-13 мкм, где суммарное поглощение излучения указанными двумя составляющими (СО2 и Н20) мало. Озон имеет сильную полосу поглощения в области 9,6 мкм, которая и обеспечивает захват уходящего инфракрасного излучения в середине окна. У молекулы озона имеются и другие полосы поглощения в инфракрасной области (например, с длиной волны 13,8 и 14,4 мкм), но там они накладываются на сильные полосы поглощения Н2О и СО2 .

С помощью современных математических моделей можно оценить ожидаемое при увеличении количества СО2 изменение климата нашей планеты. Такие оценки ничего хорошего не сулят. При удвоении количества двуокиси углерода в атмосфере ожидаемое увеличение средней годовой температуры нижней атмосферы составляет 2-3°С в средних и низких широтах и 5-6°С в полярных областях. При удвоении количества углекислого газа в стратосфере, наоборот, должно произойти понижение температуры (на 10-15°С), поскольку молекулы СО2 принимают активное участие в процессах охлаждения стратосферного воздуха. Такое изменение климата Земли может иметь очень серьезные (а в ряде случаев - драматические) последствия для многих регионов земного шара.

Кислотные дожди

К основным источникам загрязнения атмосферы, которые являются источниками образования кислотных дождей, относятся диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения.

При производстве электроэнергии более 90 % выбросов диоксида серы образуется в результате работы тепловых электростанций, использующих уголь.

Значительным источником оксидов азота и летучих органических соединений являются транспортные средства. Наибольший вред окружающей среде наносят автомобили, работающие на бензине.

Антропогенное загрязнение атмосферы.

Процессы, протекающие в атмосфере 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 (адсорбация на почве, кронах деревьев).

Антропогенное загрязнение воды.

В последнее время в океан сбрасывают шламы из отстойников для канализационных вод.

В океанах наблюдается бурное цветение водорослей – феномен, получивший название «красные приливы». Негативное действие этого феномена во многом аналогично цветению водорослей в зарегулированных пресноводных водоемах. «Красный прилив» - это гигантские скопления фитопланктона ( с греч. фитон- растение, планктос - блуждающий). Образование «красных приливов» в первую очередь связывают с повышенным содержанием в морской воде фосфатов и нитратов, которые, как правило, даже при обработке сточных или загрязненных вод удаляются в незначительной степени и при попадании в воду стимулируют рост микроорганизмов. Кислотные дожди способствуют распространению этого явления.

Загрязнение почвы. В настоящее время для повышения урожайности применяют различные химические средства. Часть из них предназначена для борьбы с возбудителями грибковых заболеваний, бактериями, вирусами и нематодами (червями).

В экономически развитых странах широко развито производство пестицидов.

Различны и пути проникновения вредных веществ в почву и воду. При обработке поверхности листьев часть химикатов попадает в почву и водоемы, стекая с листьев в процессе обработки или при смывании дождем; возможно рассеивание их ветром. Испарившиеся химикаты поглощаются облаками и могут выпадать с осадками за сотни километров от места выброса. Отдельные гербициды, фунгициды, инсектициды и фумиганты вносят в почву или воду (например, при выращивании риса). При этом интенсивность смыва с листвы отдельных пестицидов усиливается под действием кислотных дождей.

Научные открытия и развитие физико-химических технологий в ХХ в. привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих большую потенциальную опасность для человечества и всей экосферы. Этот потенциал на много порядков больше естественного радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа.

Главную радиационную опасность представляют запасы ядерного оружия и топлива и радиоактивные осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов или аварий и утечек в ядерно-топливном цикле – от добычи и обогащения урановой руды до захоронения отходов.

Одна из наиболее острых экологических проблем в стране – проблема радиоактивных отходов. Переработка отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) и захоронение РАО – одна из наиболее сложных технологических стадий ядерного топливного цикла


Блок самоконтроля
  1. Чем характеризуется демографический взрыв?
  2. Почему происходит изменение климата?
  3. Какие причины разрушения озонового слоя?
  4. Как образуются кислотные осадки?
  5. Чем характеризуется загрязнение водных ресурсов, атмосферы и литосферы?
  6. Что является причиной радиационного загрязнения экосферы?


Литература
  1. Экология для технических вузов. Под общ. Ред. В.М, Гарина. – 2-е изд.доп. перераб. – Ростов н/Д, Феникс, 2003. – 377с.
  2. Экология: Учеб. Для техн. Вузов / Под ред. Л.И. Цветковой. – 2-е изд. Доп. И перераб. – СПб.: Изд-во АСВ, 2001, - 550 с.