9960-1 (707238), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Пресную воду люди используют не только для питья, но и в самых разнообразных техногенных процессах. Считается, что общее годовое потребление составляет около 3500 км³, т.е. на одного человека приходится порядка 800 м³ воды. Наличием пресных вод в еще большей мере, чем крупными скоплениями определенных минералов, обусловлены возникновения и развитие населенных пунктов. Практически все крупные города расположены на реках. Однако довольно часто русла рек приурочены к ослабленным зонам литосферы. В случае землетрясений по этим зонам происходят наибольшие смещения земной коры, вызывающие разрушения построек и гибель жителей. Это необходимо учитывать при организации безопасности жизнедеятельности жителей таких населенных пунктов.

Газовые смеси. Химические элементы, составляющие эту форму нахождения, образуют верхнюю оболочку Земли - атмосферу. Кроме того, значительное количество газов заполняет пустоты и полости в почвах и в горных породах, находится в сорбированном состоянии. Для всех живых организмов, в том числе и для людей, наиболее важны атмосферные и почвенные газы. Поскольку раньше условия жизнедеятельности людей определялись приземной атмосферой, то техногенные процессы влияли на атмосферу в основном на первых километрах от земной поверхности; теперь же этот показатель изменился и составляет уже десятки километров.

В первую очередь следует отметить, что процессы жизнедеятельности воздействуют на так называемый озоновый слой, вызывая его разрушение. Сам озоновый слой представляет собой особую оболочку в составе атмосферы с максимальной концентрацией озона на высоте около 20 км. Этот слой резко снижает интенсивность ультрафиолетовой радиации Солнца. В результате она минимальна у поверхности Земли. Таким образом, озоновый слой обеспечивает сохранность живых организмов и жизни на поверхности Земли в целом.

Коллоидная и сорбированная формы нахождения получили максимальное развитие в почвах, хотя они довольно широко распространены в гидросфере и атмосфере. В этих формах переносятся и отлагаются очень многие загрязняющие вещества. Следовательно, без учета коллоидов невозможно полно и комплексно охарактеризовать условия безопасной жизнедеятельности.

Коллоидные системы обычно неоднородные, гетерогенные, состоят не менее чем из двух фаз. При этом одна из них состоит из частиц размером 0,1...1,0 ммк и называется дисперсной фазой. Частицы этой фазы распределены в другой - дисперсионной среде. Вещества, составляющие разные фазы, отличаются рядом свойств и имеют реальную физическую поверхность раздела. Сорбция представляет собой концентрирование на поверхности частиц лишь определенных веществ из дисперсионной среды. Концентрация этих веществ может быть весьма существенной, а связь их с сорбентом - сильной и сохраняющейся продолжительное время.

В результате антропогенной деятельности масса коллоидов возрастает, особенно в атмосфере. По данным В.В. Добровольского, в 1 м³ воздуха содержание тяжелых металлов над континентами составляет n•10^-5 г. Будучи тонкодисперсными, они, попав в легкие человека, могут быстро и в значительных количествах переходить в кровь, что особо вредно, В очень больших количествах аэрозоли содержатся в атмосфере крупных городов. В работах В.А. Алексеенко (1993, 1994, 2000) показано, что основная их часть довольно быстро осаждается в пределах населенных пунктов. Это существенно ухудшает условия жизнедеятельности людей в местах их наибольшей плотности проживания.

Техногенные соединения, не имеющие природных аналогов, впервые были выделены автором в 1989 г. как самостоятельная форма нахождения химических элементов в земной коре. Количество соединений, созданных человеком и не имеющих природных аналогов, в последние десятилетия непрерывно и очень быстро растет как по их общей массе, так и по видовому разнообразию. Усиливается и их воздействие на организмы. Не учитывать геохимической (биологической) роли техногенных соединений становится невозможным.

Кратко рассмотрим основные группы таких соединений. К ним в первую очередь следует относить различные пластмассы, синтетические моющие средства; многие галогеносодержащие органические соединения, пестициды, полициклические ароматические углеводороды. Их бесконтрольное производство уже сейчас начинает угрожать безопасности жизнедеятельности. Можно уверенно предполагать, что в будущем эта проблема может войти в число основных, стоящих перед человечеством. Причин, позволяющих высказать такое предположение, довольно много. Кратко рассмотрим три из них, которые мы относим к основным:

1. Очень большое число техногенных соединений, не имеющих природных аналогов, относится к токсичным или становится таковым, вступая в реакции с другими веществами. При этом многие из этих соединений создаются не специально, а являются побочными продуктами различных производственных процессов.

2. Особое значение имеет проблема утилизации веществ, очень медленно разлагающихся в условиях биосферы. Это относится к различным пластмассам, диоксинам, синтетическим волокнам, фреонам и т. д. Учитывая опыт других стран, стоит задуматься, следует ли создавать многие пестициды, красивые и трудно разлагающиеся упаковки для различных товаров и многие другие соединения во вред развития живых организмов, включая, в конечном счете, человека.

3. Непосредственное воздействие (а особенно его поздно сказывающиеся последствия) рассматриваемых соединений на человека и другие живые организмы изучено явно недостаточно. Вероятно пройдут еще многие годы, прежде чем будет решена эта проблема.

К биогенной форме относятся химические элементы и их сочетания в земной коре, образующие все многообразие животных и растительных организмов. Впервые эта форма была рассмотрена В. И. Вернадским. Несмотря на сравнительно небольшое содержание живых организмов, обитающих в земной коре, без учета их деятельности невозможно правильно представить геохимические процессы, протекающие на поверхности Земли. Особо отмечая это, В.И. Вернадский писал: "...живое вещество в биосфере играет активную основную роль и по своей мощности ни с чем, ни с какой геологической силой не может даже быть сравнимо по своей интенсивности и направленности во времени". К живому веществу биосферы, по определению В.И. Вернадского, относится совокупность всех ее живых организмов. Не останавливаясь на многообразии процессов, протекающих под воздействием живого вещества, отметим только, что в результате жизнедеятельности и автотрофных бактерий (синтезируют из неорганических соединений органические, используя энергию Солнца), и гетеротрофных (используют органические вещества, созданные другими организмами) образуется вода. В результате процессов фотосинтеза выделяется свободный кислород.

Таким образом, ряд живых организмов создает условия, обеспечивающие жизнь и безопасность жизнедеятельности людей.

Живое вещество

Пока только на одной планете Солнечной системы - на Земле - известна жизнь. Формы существования живых организмов многочисленны, В настоящее время мы выделяем бесклеточное живое вещество (вирусы), бактерии (имеющие и не имеющие ядра), растения, грибы, животные. Изучение их элементного состава показало, что они состоят из тех же химических элементов, что и неживые (косные) естественные тела. Однако еще В.И. Вернадским было подчеркнуто, что "между живыми и косными естественными телами биосферы нет переходов - граница между ними на всем протяжении геологической истории резкая и ясная".

Суммарная масса живого вещества (в пересчете на сухой вес) равняется (2,4...3,6)• 10¹² т (Реймерс), т.е. очень мала по сравнению с массой земной коры (28,46• 10¹⁸ т). {Вспомним сравнение литосферы и живого вещества, сделанное В.М. Гольдшмидтом.)

Однако следует учесть, что определенная часть живых организмов постоянно отмирает, а на смену ей образуются новые организмы (по мнению В.И. Вернадского, общая масса живого вещества остается все время примерно одинаковой). Чтобы охарактеризовать течение этого процесса во времени, используют такой показатель, как ежегодная продукция живого вещества. Для Земли в целом он равняется 2,3 • 10¹¹ т. Выдающийся геохимик нашего времени А.И. Перельман подсчитал, что если последние 500 млн лет годичная продукция была близка к современной, то ее суммарное количество за это время превысило массу земной коры. Правда, вполне вероятно, что основная часть химических элементов, составляющих живые организмы, в процессе биологического круговорота снова попадает в организмы и существенного обмена между организмами и литосферой не происходит.

Каждый химический элемент, входя в организм, по В.И. Вернадскому, "проходит длинный ряд состояний, входит в ряд соединений, прежде чем выйти из него... Атомы, вошедшие в какую-нибудь форму живого вещества, захваченные жизненным вихрем, с трудом возвращаются назад в косную материю". В этой связи интересны данные, полученные при изучении миграции изотопов. Они позволяют считать, например, что выделяющийся при фотосинтезе кислород образуется преимущественно за счет воды, а кислород из углекислого газа идет на образование органических соединений. Всего же кислород составляет около 70% массы живого вещества. На долю углерода приходится 18%, а водорода- 10%. Таким образом, в сумме три этих элемента составляют свыше 98% всей массы живых организмов. Еще пять химических элементов (Са, К, N, Na, Si) содержатся (каждый из них) в организмах в десятых долях процента. Естественно, что все остальные химические элементы обычно образуют в живом веществе концентрации от n• 10^-2 % до n• 10^-12 %.

Считается, что в живом веществе резко преобладает фитомасса, а зоомасса не превышает 2% массы растений. Леса же составляют около 82% фитомассы.

При изучении живого вещества отдельной проблемой стоит его специфика - коренные отличия от косного, неживого вещества. Впервые этот вопрос довольно детально рассматривался В.И, Вернадским. К настоящему времени можно выделить ряд таких основных отличий;

1. Живое вещество биосферы характеризуется огромнейшей свободной энергией. В неорганическом мире с ней сопоставимы только незастывшие лавовые потоки. Но последние, очень быстро остывая, теряют ее.

2. В живом веществе скорость протекания химических реакций в тысячи (а иногда - в миллионы) раз выше, чем в неживой. При этом незначительные начальные порции масс и энергии могут вызвать трансформацию гораздо больших масс и энергий. Так, определенные виды гусениц перерабатывают в сутки в 200 раз больше пищи, чем их собственная масса.

3. Основные химические соединения, определяющие состав живого вещества (белки, ферменты и др.), устойчивы в природных условиях только в живых организмах.

4. Для живых организмов характерны две формы движения, выделенные В.И. Вернадским: пассивная, определяемая их ростом и размножением, и активная, осуществляемая за счет направленного перемещения. Первая из них характерна для всех организмов, вторая - в основном для животных.

Пассивное движение организмов отличают стремление заполнить большинство пространства. В.И. Вернадский назвал этот процесс давлением жизни. Его сила (т. е. скорость размножения) в целом обратно пропорциональна размерам организмов. Очень большим давлением обладают бактерии, вирусы, грибы. У отдельных видов бактерий новое поколение образуется через 22...23 мин. При отсутствии преград к размножению они почти за сутки заняли бы всю поверхность Земли. В этих же условиях гриб дождевик (каждый экземпляр дает около 7,5 млрд спор) уже во втором поколении имел бы объем, в 800 раз превышающий размеры нашей планеты. Слонам же для заселения поверхности Земли потребуется более 1000 лет. Рассмотренной особенностью пассивного движения объясняется распространение эпидемий, вызываемых бактериями и вирусами.

Движение второй формы происходит за счет собственного передвижения организмов. У раздельнополых оно осуществляется самками, приносящими потомство в новых районах.

5. Для организмов характерно гораздо большее морфологическое и химическое разнообразие, чем для неживой природы. Говоря о разнообразии размеров и морфологии, достаточно сравнить вирус со слоном или китом. Их размеры отличаются в миллиарды раз. Химический же состав живого вещества определяют более 2 млн различных органических соединений. Вспомним, что число природных минералов составляет всего около 2 тыс., т.е. в тысячу раз меньше.

Тела живых организмов могут состоять из веществ, находящихся одновременно в трех фазовых состояниях, и, несмотря на это, представлять Единое целое.

6. При огромном разнообразии химического состава организмов они построены в основном из белков, содержащих одни и те же аминокислоты. Передача наследственной информации идет у них по одному пути (ДНК - РНК - белок) с использованием одного генетического кода.

Характеристики

Список файлов реферата