ecology (Лекции по экологии), страница 5

Оксиды азота.

Оксиды азота поступают в атмосферу в основном с выхлопными газами автомобилей, а также в результате высокотемпературного сжигания топлива тепловых электростанций. Под воздействием ультрафиолетовых лучей оксид и диоксид азота превращаются друг в друга с образованием атомарного кислорода и азота. Атомарный кислород и озон вступают в соединение с углеводородами с образованием свободных радикалов – молекул, с незаполненными связями, вследствие чего обладающие высокой химической активностью. Свободные радикалы взаимодействуют друг с другом и с веществами, находящимися в атмосфере, образуя вторичные загрязнения – фотохимический смог.

Загрязнение гидросферы.

Гидросфера – это водная оболочка Земли. Пресная вода составляет только 2,5% от всех запасов воды (35 млн.км³). Примерно 70% пресной воды содержится в ледниках. Площадь всех озёр на земном шаре примерно 2 миллиона км², болот 3 миллиона км². Более 50% болот находится на территории нашей страны.

Ежегодно люди расходуют около 3000 км³ воды, из них 150 км³ – безвозвратно. Больше всего воды потребляет сельское хозяйство. Причём ¾ безвозвратно. Например: на производство 1 тонны пшеницы расходуется 1,5 тонны воды, на производство 1 тонны риса – 7 тонн воды, 1 тонны хлопка – 10 тонн воды.

В промышленности вода используется для следующих целей:

1. Приготовление растворов.

2. Охлаждение и нагрев жидкостей и газов.

3. Для теплоэнергетических целей.

4. Для очистки растворов и газовых смесей.

5. Для транспортировки сырья.

6. Для удаления отходов.

7. Для мытья сырья, оборудования, тары.

Средний химический комбинат ежедневно расходует около 2 миллионов м³ воды высокого качества.

Качество воды – это совокупность химических, физических, биологических и бактериологических показателей, обуславливающих пригодность воды для использования в промышленности, сельском хозяйстве или быту.

Источники загрязнения гидросферы.

1. Атмосферные воды, промывающие из воздуха массу загрязненителей.

2. Промышленные сточные воды.

3. Бытовые сточные воды.

Ежегодно в мире образуются около 1 триллиона м³ сточных вод. Из них примерно 20% сбрасываются без очистки.

При технологических процессах образуются следующие виды сточных вод:

1. Реакционные воды - образуются в процессе реакции с выделением воды. Загрязнены как исходными продуктами, так и промежуточными и конечными.

2. Воды, содержащиеся в сырье и исходных материалах в свободном или связанном виде. Загрязнены аналогично реакционным водам.

3. Промывные воды – образуются после мытья оборудования, сырья, тары.

4. Водные абсорбенты и экстрагенты.

5. Охлаждающие воды, не соприкасающиеся с технологичными водами и использующиеся в системах оборотного водоснабжения.

6. Бытовые воды.

7. Атмосферные осадки, стекающие с территории промышленных предприятий.

Загрязнение гидросферы существенно опаснее, чем загрязнение атмосферы по следующим причинам:

1. Процессы регенерации или самоочищения происходят в водной среде существенно медленнее, чем в атмосфере.

2. Источники загрязнения гидросферы более разнообразны.

3. Естественные процессы, протекающие в водной среде, более чувствительны к загрязнению сами по себе и имеют большее значение для обеспечения жизни на Земле, чем соответствующие процессы, протекающие в атмосфере.

Последствия загрязнения гидросферы

- нарушение устойчивости экосистемы
- прогрессирующая эвтрофикация
- появление красных приливов
- накопление химических токсикантов в биоте
- снижение биологической продуктивности
- возникновение мутагенеза и канцерогенеза в морской среде
- микробиологическом загрязнении прибрежных районов моря

Загрязнение водных экосистем представляет огромную опасность для всех живых организмов и, в частности, для человека.

Пресноводные экосистемы. Установлено, что под влиянием загрязняющих веществ в пресноводных экосистемах отмечается падение их устойчивости вследствие нарушения пищевой пирамиды и ломки сигнальных связей в биоценозе, микробиологического загрязнения, эвтрофирования и других крайне неблагоприятных процессов. Они снижают темпы роста гидробионтов, их плодовитость, а в ряде случаев приводят к их гибели.

Наиболее изучен процесс эвтрофирования водоемов. Этот естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, однако в последние десятилетия, в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко увеличилась.

Ускоренная, или так называемая антропогенная эвтрофикация связана с поступлением в водоемы значительного количества биогенных веществ — азота, фосфора и других элементов в виде удобрений, моющих веществ, отходов животноводства, атмосферных аэрозолей и т. д. В современных условиях эвтрофикация водоемов протекает в значительно менее продолжительные сроки — несколько десятилетий и менее.

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению синезеленых водорослей, вызывающих “цветение” воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции.

Процессы антропогенной эвтрофикации охватывают многие крупные озера мира — Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское и др., а также водохранилища и речные экосистемы, в первую очередь малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы синезеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же синезеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека.

Помимо избытка биогенных веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают и другие загрязняющие вещества: тяжелые металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено обеднение гидробионтов, уменьшение биомассы зоопланктона, гибель значительной части популяции байкальской нерпы и др.

Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющих веществ в Мировой океан в последнее время резко возросли. Ежегодно в океан сбрасывается до 300 млрд. м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Среди химических токсикантов наибольшую опасность для морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

До определенного предела морские экосистемы могут противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя накопительную, окислительную и минерализующую функции гидробионтов. Так, например, двустворчатые моллюски способны аккумулировать один из самых токсичных пестицидов — ДДТ и при благоприятных условиях выводить его из организма. (ДДТ, как известно, запрещен в России, США и некоторых других странах, тем не менее он поступает в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование в водах Мирового океана интенсивных процессов биотрансформации опасного загрязнителя — бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что микроорганизмы водоемов и донных отложений обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные формы.

В то же время в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) проявляются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода — планктон — рыбы — человек или вода — почва — растения — животные — человек, и др.

При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.

Загрязнения литосферы.

Литосфера – это верхняя твёрдая оболочка Земли, включающая в себя земную кору и верхнюю часть мантии Земли.

Литобиосфера – эта та часть литосферы, в которой присутствуют живые организмы. Наиболее сильно подвергаются загрязнению поверхностный слой литосферы (почва).

Существуют следующие источники загрязнения почвы:

1. Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязнений – бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор, отходы отопительных систем и т.д.

2. Промышленные предприятия сбрасывают твёрдые и жидкие отходы в т.ч. чрезвычайно токсичные (цианиды, тяжёлые металлы).

3. Теплоэнергетика. В числе отходов –несгоревшие частицы, шлак, сажа, оксиды серы.

4. Сельское хозяйство. В числе отходов – ядохимикаты, удобрения.

5. Транспорт. В числе загрязнителей – соединения свинца, углеводороды, оксиды свинца.

Самоочищения почвы практически не происходит. Поэтому ядовитые вещества накапливаются в ней, поглощаются растениями и далее передаются по трофическим цепям.

Последствия загрязнения литосферы

1. Изменение рельефа местности

2. Активизация опасных геологических процессов (карст, оползни), оседание и сдвиг горных пород.

3. Изменение физических полей, особенно в районах вечной мерзлоты

4. Химическое загрязнение почв, механическое нарушение почв

Ущерб от загрязнения окружающей среды.

Для поддержания качества окружающей среды требуются существенные затраты.

Качество окружающей среды – это степень соответствия окружающей среды потребностям живых организмов.

Так, согласно последним исследованиям, в промышленно-развитых странах на поддержание качества окружающей среды требуется не менее 2,5% от национального дохода.

Средства, идущие на сохранение окружающей среды можно разделить на три группы:

1. Затраты, связанные с уменьшением выбросов в окружающую среду – это затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений, санитарно-защитных зон, на разработку и внедрение замкнутых и малоотходных технологических процессов, на создание систем контроля и управления уровня загрязнения среды.

2. Затраты на компенсацию социальных последствий выбросов – это затраты, связанные с ухудшением качества среды. Они заключаются в снижении хозяйственной ценности природных ресурсов, потерь рабочего времени за счёт заболеваний. Ухудшение параметров функционирования естественных и антропогенных экосистем.

3. Затраты на потери сырья и продуктов с выбрасываемыми газами, сточными водами и твёрдыми отходами. Все выбрасываемые продукты могут быть вторичным сырьём на данном или других предприятиях.

Ущерб, наносимый природе, подразделяется на социальный, моральный и экономический.

Экономический ущерб – это фактические потери, нанесённые хозяйству вследствие загрязнения среды.