Контрольная работа по "Экологии"

Содержание:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ № 1

Теоретические вопросы по основам экологии

Атмосфера. Ее состав и функции. Антропогенное загрязнение. Нормирование примесей в атмосфере

Атмосфера –  газовая оболочка, окружающая Землю  и вращающаяся вместе с ней. Масса  атмосферы нашей планеты ничтожна – всего лишь одна миллионная массы  Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафиолетового излучений. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них на режим рек, растительный покров и на процесс рельефообразования.

Современный газовый  состав атмосферы – результат  длительного исторического развития земного шара. Он представляет собой  в основном газовую смесь двух компонентов – азота (78,09%) и кислорода (20,95%).

В нормальных условиях в нем присутствуют аргон (0,93%), угле-кислый газ (0,03%), незначительное количество инертных газов (неон, гелий, криптон, ксенон), аммиак, метан, озон, диоксид серы и другие газы. Наряду с газами в атмосфере содержатся твердые частицы, поступающие с поверхности Земли (например, продукты горения, вулканической деятель-ности, частицы почвы) и из космоса (космическая пыль), а также различ-ные продукты растительного, животного и микробного происхождения.

Наибольшее  значение для жизни экосистем  имеют три газа, входящие в состав атмосферы: кислород, углекислый газ  и азот. Эти газы участвуют в  основных биохимических циклах.

Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства  живых организмов на нашей планете. Он необходим для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности фотосинтезирующих организмов. Под действием ультрафиолетовых лучей он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование озонового слоя в верхних слоях атмосферы. Озоновый слой, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов.

Современная атмосфера  содержит едва ли не двадцатую часть  кислорода, имеющегося на нашей планете.

Главные запасы кислорода сосредоточены в карбонатах, органичес-ких веществах и окислах железа, часть кислорода растворена в воде.

В атмосфере, по-видимому, сложилось приблизительное равновесие между производством кислорода  в процессе фотосинтеза и его потребле-нием живыми организмами. В последнее время появилась опасность, что в результате человеческой деятельности запасы кислорода в атмосфере могут уменьшиться. Особую угрозу представляет разрушение озонового слоя, которое наблюдается в последние годы. Большинство ученых связывает это с деятельностью человека.

Круговорот  кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступают в реакцию большое число органических и неорганических веществ, а также  водород, соединяясь с которым, кислород образует воду.

Углекислый  газ (диоксид углерода) используется в процессе фотосинтеза для образования органических веществ. Именно благодаря этому процессу замыкается круговорот углерода в биосфере. Как и кислород, углерод входит в состав почв, растений, животных, участвует в многообразных механизмах круговорота веществ в природе. Содержание углекислого газа в воздухе, который мы вдыхаем, примерно одинаково в различных районах планеты. Исключение составляют крупные города, в которых содержание этого газа в воздухе бывает выше нормы.

Некоторые колебания  содержания углекислого газа в воздухе  местности зависят от времени  суток, сезона года, биомассы растительнос-ти. Так, в тропических дождевых лесах наблюдаются локальные скопления углекислого газа, превышающие иногда атмосферную норму до 30 раз. В то же время известно, что с начала ХХ в. среднее содержание углекислого газа в атмосфере, хотя и медленно, но постоянно увеличивается. Ученые связывают этот процесс, главным образом, с деятельностью человека.

Азот – незаменимый биогенный элемент, поскольку он входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Атмосфера – неисчерпаемый резервуар азота, однако основная часть живых организмов не может его непосредственно использовать: он должен быть предварительно связан в виде химических соединений.

Частично азот поступает из атмосферы в экосистемы в виде окиси азота, образующегося  под действием электрических  разрядов во время гроз. Однако основная часть азота в воде и почве  – результат его биологи-ческой фиксации. Существуют несколько видов бактерий и сине-зеленых водорослей, которые способны фиксировать азот атмосферы. В результате их деятельности и благодаря разложению органических остатков в почве растения-автотрофы получают возможность усваивать необходимый азот.

Круговорот азота тесно связан с круговоротом углерода. Несмотря на большую сложность, чем круговорот углерода, он происходит быстрее.

Если вмешательство  человека в экосистемы незначительно, то в биосфере сохраняется равновесие. Однако усиливающееся влияние человека на природу – вырубка лесов, которые выделяют кислород и испаряют много воды, сжигание больших количеств топлива, содержащего углерод, уменьшение испарения с поверхности океана из-за загрязнения нефтью – нарушает круговороты веществ и приводит к глобальному ухудшению состояния биосферы.

Опасная перспектива  изменения биосферы – потепление климата под влиянием парникового  эффекта. Диоксид углерода, а также  метан, оксиды азота, некоторые другие газы и пыль в атмосфере по своему влиянию на тепловой режим планеты подобны полиэтиленовой пленке над парником. « Пленочное покрытие » пропускает к Земле прямые лучи солнца, но за-держивает тепло, отраженное ее поверхностью. Поэтому влияние загрязне-ния на изменения температуры в атмосфере называют « парниковым эффектом ». В результате хозяйственной деятельности человека концент-рация газов и пыли в атмосфере возрастает, и парниковый эффект усиливается. Если этот процесс не будет приостановлен, может начаться таяние льдов Антарктики и Арктики, горных ледников. Уровень Мирового океана может подняться на несколько метров. При повышении уровня Мирового океана на 1 м будут затоплены территории, на которых проживает 1 млрд человек, с лица Земли исчезнет большая часть таких государств, как Бангладеш и Нидерланды.

Не менее опасно для биосферы и разрушение озонового слоя, кото-рый расположен на высоте 15–50 км от земной поверхности и защищает живые организмы от опасных коротковолновых ультрафиолетовых лучей. Озоновый слой разрушается в результате попадания на него летучих хлор-фторорганических соединений, которые распадаются под действием сол-нечного света. Каждый атом хлора или фтора, попавший в озоновый слой, может разрушить до 105 молекул озона. Последствий разрушения озоно-вого слоя может быть множество. Обычно в первую очередь говорят о росте числа раковых заболеваний, прежде всего рака кожи, который вызывается увеличением на поверхности Земли ультрафиолетового излучения. По оценкам ученых, уменьшение толщины озонового слоя на 1% повысит интенсивность ультрафиолетового излучения на поверхности Земли на 2%, что увеличит уровень заболеваемости раком кожи на 3–6%. Ультрафиолетовое излучение, поступающее к Земле, при превышении некоторой критической дозы, угнетает фотосинтез растений. А это в свою очередь приводит к уменьшению кислорода в атмосфере, содержание которого и так падает из-за сжигания 15 млрд т топлива в год.

Возрастающее  ультрафиолетовое излучение губительно действует на молекулы ДНК и РНК, приводя к генетическим изменениям.

Повсеместное  загрязнение окружающей среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального существова-ния организма людей, представляет серьезную опасность для нашего здоровья и благополучия будущих поколений. Поэтому экологические проблемы нуждаются в незамедлительном решении. Необходимо ограни-чить пагубное влияние хозяйственной деятельности на окружающую среду, свести к минимуму выбросы вредных веществ в атмосферу.

Существует  два главных источника загрязнения  атмосферы: природное и антропогенное.

 Природные  источники – это вулканы, пылевые бури, лесные пожары, процессы разложения растений и животных. Наиболее значительными из выше указанных загрязнителей являются лесные пожары, особенно в наше время, когда из-за высокой температуры они приобретают угрожающие масштабы, особенно летом.

 К основным  антропогенным источникам загрязнения относят предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, разные машиностроительные и предприятия тяжелой промышленности.

 Наиболее  значительные из них:

1. Тепловые  электростанции загрязняют атмосферу выбросами, которые содержат сернистый ангидрид, двуокись серы, оксиды азота, сажу, пыль и золу, которые содержат соли тяжелых металлов.

2. Комбинаты  черной металлургии, которые включают  в себя доменное, сталеплавильное,  прокатное производство, агломерационные фабрики, коксохимические заводы и др.

3. цветная металлургия,  которая загрязняет атмосферу  соединениями цветных и тяжелых  металлов, парами ртути, сернистым  ангидридом, окисями азота, углевода и др.

4. Машиностроение  и металлообработка. Выбросы этих предприятий содержат аэрозоли соединений цветных и тяжелых металлов, в том числе паров ртути.

5.  Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность является источником таких загрязнителей атмосферы как сероводород, сернистый ангидрид, окись углерода, аммиак, углеводород и бензаперен.

 6. Предприятия органической химии. Выбросы большого количества органических веществ которые имеют сложный химический состав, соляной кислоты, соединений тяжелых металлов, содержат сажу и пыль.

 7. Предприятия неорганической химии. Выбросы в атмосферу от этих предприятий содержат окиси серы и азота, соединения фосфора, свободный хлор, сероводород.

 8.Автотранспорт. Географические закономерности распространения загрязнителей, которые от него поступают очень сложные и определяются не только конфигурацией сети автомагистралей и интенсивностью автотранспорта, но и большим количеством перекрестков, где транспорт стоит определенное время с включенными двигателями. Количество транспорта во всем мире составляет 630 млн единиц .

 Загрязнение  окружающей среды автотранспортом  – одно из наибо-лее небезопасных для здоровья человека, потому что выхлопные газы пос-тупают в атмосферу, где затруднено их рассеивание. В связи с огромным количеством автотранспорта он оказывает огромное влияние на состояние атмосферы и здоровье людей. Считается, что из-за выхлопных газов ежегодно умирают тысячи людей, а ущерб, который они наносят окружающей среде оценивают в миллиарды долларов. Выбросы выхлопных газов влияют на развитие многих болезней.

 Промышленные  выбросы оказывают негативное  влияние на здоровье людей,  разрушают материалы и оборудование, снижают продуктивность лесного  и сельского хозяйства.

 В наше  время ученые активно работают  над созданием технологий по  утилизации выбросов, экологически чистого производства, топлива. Созданы технологии по утилизации выбросов. для очищения выбросов необходимо сооружать очистительные сооружения. Если бы все химические предприятия собирали выбросы производства, они бы получили десятки тысяч тонн таких ценных веществ, как азотная и серная кислота, сернистый ангидрид, фтор и др.

 К сожалению,  созданные эффективные технологии  производства не применяются  на большинстве предприятий из-за  их дороговизны, а иногда, из-за  пренебрежения экологической проблемой.

 Выбросы  в атмосферу загрязняющих веществ  характеризуются по четырем признакам:  по агрегатному состоянию, химическому  составу, размеру частиц и массовому  расходу выброшенного вещества. Загряз-няющие вещества выбрасываются в атмосферу в виде пыли, дыма, тумана, пара и газообразных веществ. Наиболее распространенными загрязняющи-ми веществами, поступающими в атмосферный воздух от техногенных источников являются: оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, пыль, оксид углерода - самая распространенная и наиболее значительная примесь атмосферы, называемая в быту угарным газом.

Диоксид серы - бесцветный газ с острым запахом. До 70% его выб-росов образуются в результате сжигания выбросов, мазута - около 15%.

 Выбросы,  содержащие примеси в виде  частиц дыма, тумана или пара называются аэрозолями. Общее число разновидностей загрязняющих атмосферу аэрозолей исчисляется сотнями. Аэрозоли оказывают губительное влияние на озоновый слой атмосферы.

Для количественной оценки содержания примеси в атмосфере  используется понятие концентрации – количества вещества, содержаще-гося в единице объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

 Количество  атмосферного воздуха – это  совокупность его свойств, определяющих  степень воздействия физических, химических, биологичес-ких факторов на людей, растительный и животный мир, а также на мате-риалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферно-го воздуха считается удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимой концентрации (ПДК) – максима-льной концентрации примесей в атмосфере, отнесенные к определенному времени осреднения, которые при периодическом воздействии или на про-тяжении всей жизни человека не оказывает на него и на окружающую сре-ду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные пос-ледствия. Под прямым воздействием понимается нанесение организму че-ловека временного раздражающего воздействия, вызывающее ощущение запаха, кашель, головную боль. При накоплении в организме вредных ве-ществ выше указанной дозы могут возникать патологические изменения отдельных органов или организма в целом. Под косвенным воздействием понимаются такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на живые организмы, ухудшают обычные условия оби-тания: поражаются насаждения, увеличивается число туманных дней.