11115 (Круговорот речовин на Землі), страница 2

Джерело фосфору в біосфері - апатит, що зустрічається у всіх магматичних породах. У перетвореннях фосфору більшу роль грає жива речовина. Організми витягають фосфор із ґрунтів, водяних розчинів. Фосфор входить до складу білків, нуклеиновых кислот, лецитинов, фітину й ін. органічних сполук; особливо багато фосфору в костях тварин. Із загибеллю організмів фосфор вертається в ґрунт і в донні відкладення. Він концентрується у вигляді морських фосфатних конкрецій, відкладень костей риб, гуано, що створює умови для утворення багатих фосфором порід, які, у свою чергу, служать джерелами фосфору в біогенному циклі.

Схема круговороту фосфору

Круговорот сірки також тісно пов'язаний з живою речовиною. Сірка у вигляді трёхокиси (SO₃), двоокису (SO₂), сірководню (H₂S) і головним чином елементарної сірки викидається вулканами. Крім того, у природі є у великій кількості різні сульфіди металів: заліза, свинцю, цинку й ін. Сульфідна сірка окисляється в біосфері при участі численних мікроорганізмів до сульфатної сірки (SO''₄) ґрунтів і водойм. Сульфати поглинаються рослинами. В організмах сірка входить до складу амінокислот і білків, а в рослин, крім того, - до складу ефірних масел і т.д. Процеси руйнування залишків організмів у ґрунтах і в илах морів супроводжуються дуже складними перетвореннями сірки. При руйнуванні білків за участю мікроорганізмів утвориться сірководень, що далі окисляється або до елементарної сірки, або до сульфатів. У цьому процесі беруть участь різноманітні мікроорганізми, що створюють численні проміжні сполуки сірки. Сірководень може знову утворити "вторинні" сульфіди, а сульфатна сірка - покладу гіпсу. У свою чергу, сульфіди й гіпс знову піддаються руйнуванню, і сірка відновляє свою міграцію.

У цілому вся речовина літосфери інтенсивно піддається перетворенням, беручи участь у так званому малому й великому круговороті речовин. Під впливом променів Сонця, кисню, вуглекислого газу, води, живої речовини відбувається руйнування речовини поверхні Землі. Продукти руйнування несуться вітром або, будучи розчинені у воді, скидаються в моря й океани, де вони осаджуються, відкладаються на дні, ущільнюються, цементуються, утворять шаруваті осадові породи, а потім під впливом тиску перетворюються в кристалічні сланці. Цей круговорот речовини Землі називають малим.

Схема малого круговороту речовин на Землі

У великому круговороті речовин беруть участь кристалічні сланці й ін. породи, що утворяться в процесі малого круговороту речовин. У результаті подальшого занурення вони попадають у магматичну область Землі, піддаються дії тиску й високої температури, переплавляються й у вигляді вивержених магматичних порід можуть бути знову винесені на поверхню Землі. Вивчення круговороту речовин на Землі представляє глибокий практичний інтерес. Вплив людини на природні процеси стає усе значніше. Наслідку цього впливу стали порівнянні з результатами геологічних процесів: у біосфері виникають нові шляхи міграції речовин і енергії, з'являються багато тисяч хімічних сполук, колись їй не властивих. Створюються нові водні басейни; тим самим міняється круговорот води. У руках людини концентруються величезні запаси металів, фосфатів, сірки, синтезуються колосальні кількості азотсодержащих речовин для добрива полів і т.д. Міняється звичайний хід геохімічних процесів. Глибоке вивчення всіх природних перетворень речовин на Землі - необхідна умова раціонального впливу людини на середовище його перебування й зміни природних умов у бажаному для нього напрямку.

Літ.: Вернадський В. И., Нариси геохімії, 4 изд., М.- Свердловськ, 1934; Ферсман А. Е., Геохімія, т. 1-4, Л., 1933-39; Виноградов А. П., Геохімія рідких і неуважних хімічних елементів у ґрунтах, М., 1950; його ж. Введення в геохімію океану, М., 1967; Вільямс В. Р., Собр. соч., т. 6, М., 1951; Більша радянська енциклопедія, М., 2001.

1. Які небезпечні ущербообразующие геохімічні процеси Ви знаєте?

До ущербообразующим геохімічних процесів можна віднести наступні:

1. Зміна водного балансу між поверхневими, ґрунтовими й глибокими підземними водами. Найбільш звичайним його наслідком є підвищення рівня ґрунтових вод, викликуване двома односпрямованими процесами.

Перший процес - заміна природного ґрунтового покриву забудованими й заасфальтованими територіями, що практично виключає з водного балансу випар з поверхні ґрунту й протечки водопровідних і каналізаційних систем, круглогодично обеспечивающие можливість заповнення ресурсів ґрунтових вод (другий процес). Обоє ці обставини, у сполученні з повною або частковою ліквідацією природних дренажних систем, приводять до підйому дзеркала ґрунтових вод, подтапливанию підстав і фундаментів будинків і споруджень, зниженню несучої здатності ґрунтів підстави й, як наслідок, деформація, а в критичних ситуаціях - руйнування будинків і споруджень.

2. У цей час із всіх небезпечних процесів підтоплення має максимальне поширення, його наслідки можуть бути загрозливими або катастрофічними. З 1092 міст Росії підтоплене близько 70%. Підтоплення веде до підвищення сейсмічності забудованих територій на 1–2 бали. До забруднення ґрунтових вод важкими металами, нафтопродуктами, хлоридами, сполуками сірки, пестицидами, а в ряді випадків і радіонуклідами в результаті витоку стічних вод з каналізаційних мереж, інфільтрації атмосферних опадів у місцях складування промислових і побутових відходів. Техногенне підтоплення особливо небезпечно, тому що носить схований характер, його розвиток провокує виникнення зсувів, карсту й т.д.

Підтоплення, що активно розвивається в будь-яких кліматичних умовах, супроводжується масштабними екологічними наслідками й завдає шкоди здоров'ю населення. Гострота проблеми найбільш висока на сильно урбанизированных територіях, де концентрація населення сполучається з наявністю потужних джерел шкідливого впливу на навколишнє середовище. Так, підтоплення від 80 до 100% площі урбанизированных територій, характерне для Ярославської, Самарской, Саратовской, Краснодарської, Барнаульской і Новосибірської агломерацій, приводить до істотного росту витрат на забезпечення комфортного середовища проживання людини.

3. У випадках, коли виробляється промислова експлуатація глибоких обріїв підземних вод і виникає адекватна депрессионная лійка, за умови постійного заповнення ґрунтового водоносного обрію, про що сказане вище, підсилюється інфільтрація ґрунтових вод у глибокі обрії. Цей процес активізації вертикального руху підземних вод супроводжується розвитком процесів суффозии (виносу тонкоземистого матеріалу) або карсту (розчинення й выщелачивания карбонатного матеріалу вапняків з утворенням карстових порожнин).

4. Зміна геодинамической ситуації, викликане додаткової, і притім нерівномірної пригрузкой поверхні за рахунок привнесених мас матеріалів будівельних конструкцій, у межах території міста. Цей фактор додаткової пригрузки може супроводжуватися також одночасною відкачкою підземних вод, у випадку їхньому використанні для питних або технічних цілей. Як наслідок на тлі загального опускання поверхні міст (під дією ізостатичних сил і вилучення підземних вод з порового простору гірських порід підстави міста), активізуються місцеві, осередкові зсувні й солифлюкционные процеси, здатні в умовах міської забудови привести до деформації будинків, і комунікацій (зсуви).

5. Уваги заслуговує розвиток несприятливої інженерно-екологічної ситуації міст і селищ, розташованих у мерзлотних умовах. Узимку, коли поверхня землі починає замерзати, підземні води виявляються затиснутими між непроникними шарами (шаром багаторічної мерзлоти внизу й замерзлою поверхнею землі вгорі). Вода перебуває під сильним напором, ища собі виходу назовні, вона спучує ґрунт, образуя крижані бугри – гидролокалиты. Гидролокалиты й полою (коли вода замерзає на поверхні) широко поширені в Східному Сибірі, Забайкалье, Далекому Сході, Канаді й в інших районах поширення багаторічної мерзлоти.

6. Порушення геохімічного балансу поверхні, ґрунтів підстави й конструкцій будинків і споруджень - ще один геоэкологический процес, що відбувається в екстремальних кліматичних умовах і що робить вирішальний вплив на тривалу стійкості надземних будівельних конструкцій. Його суть полягає в тому, що в умовах коли випаровуваність перевищує кількість опадів, при стійкому підтопленні внутріквартальних територій і відсутності дренажу надмерзлотних вод, видалення якої те частини зайвої вологи з поверхні й із ґрунтів сезонно поталого шару відбувається в результаті її випару. Випар, у свою чергу, приводить до послідовного й безперервного зростання мінералізації надмерзлотних вод. Однак відомо, що чим вище мінералізація води, тим більше низькі температури потребны для її замерзання. Наслідок цього процесу - збереження залишкових або формування нових лінз рідкої води, що має негативну температуру, що існують круглогодично. Такі отрицательнотемпературные води одержали назву криопэги від латинського криос - холод, і пэги - води. При міграції лінз криопэгов у випадку, якщо лінза переміститься в підставу будинку може привести до деформації фундаменту й самого будинку.

1. Що загального можна знайти між функціональною структурою екологічної системи й організацією господарства, наприклад, фермерського?

Екологія (від греч. житло, місцеперебування й поняття, навчання) — наука, що вивчає взаємини організмів один з одним і із середовищем їхнього перебування. Уперше термін “екологія” увів в 1866 р. німецький біолог Эрнст Геккель. Екологія - це наука про виживання людства в умовах екологічної кризи, тобто в умовах напруженого стану у взаєминах суспільства з навколишнім середовищем через невідповідність виробничих сил і виробничих відносин суспільства природоресурсному потенціалу біосфери.

Екологічна система - закрита, функціонально єдина сукупність організмів (рослин, тварин і мікроорганізмів), що населяють загальну територію й здатних до тривалого існування при повністю замкнутому круговороті речовин (тобто при відсутності матеріального обміну через її границі). Принцип екологічної системи використовується в організації господарства, наприклад фермерського. Основу такої штучно створюваної екологічної системи становлять рослини, які за рахунок енергії світла в процесі фотосинтезу поглинають двоокис вуглецю й виділяють кисень, тобто здійснюють регенерацію атмосфери. Біомаса рослин використовується в їжу людиною й тваринами, які, у свою чергу, можуть входити в харчовий раціон людини. Невикористана біомаса рослин, продукти життєдіяльності людини й тварин розкладаються мікроорганізмами до води, двоокису вуглецю й мінеральних речовин, які знову використовуються рослинами. Таким чином, у фермерському господарстві виникає замкнута система круговороту речовин, що схожа на функціональну структуру екологічної системи.

2. Назвіть і опишіть основні джерела отрутних хімічних відходів.

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язаний з навколишнім світом. Але з тих пор як з'явилося высокоиндустриальное суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко підсилилося, розширився об'єм цього втручання, воно стало многообразнее й зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Найбільш масштабн і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй отруйними речовинами хімічного походження.

Джерела забруднення атмосфери:

Зараз існує три основних хімічних джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного із цих джерел у забрудненні повітря сильно різниться. Найбільше сильно забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають у повітря сірчистий і вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частки й сполуки ртуті й миш'яку; хімічні й цементні заводи. Шкідливі гази попадають у повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалення жител, роботи транспорту, спалювання й переробки побутових і промислових відходів. Основним джерелом пирогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні й хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70% добува_ щорічно твердого й рідкого палива. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є наступні:

а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному згорянні углеродистых речовин. У повітря він попадає в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн.т. Оксид вуглецю є сполукою, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери й сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.