Воздух. Атмосфера. Озоновый слой. Его роль в защите жизни на земле. Озоновые дыры и механизмы их образования

 

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

 

«КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ»

 

Кафедра товароведения и экспертизы продовольственных товаров

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Экология»

Вариант №12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:                                                   Проверила:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2012

 

 

Вопрос №1. Воздух. Атмосфера. Озоновый слой. Его роль в защите жизни на земле. Озоновые дыры и механизмы их  образования.

 

Во́здух — естественная смесь газов, главным образом  азота и кислорода, составляющая земную атмосферу. Воздух необходим  для нормального существования  подавляющего числа наземных живых  организмов: кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха методом сжижения получают инертные газы. В соответствии с Федеральным Законом «Об охране атмосферного воздуха» под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений».

Атмосфе́ра (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα —  шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Также существует определение атмосферы, как внешней геологической газовой оболочки Земли.

Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.

Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

В настоящее время  атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H₂O) и углекислого газа (CO₂).

Строение атмосферы

Тропосфера. Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза. Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера. Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза. Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы.

Мезопауза. Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия Кармана. Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. В соответствии с определением ФАИ, линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли. Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера. Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200—300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью Солнца.

Термопауза. Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство.

Озо́новый слой — часть стратосферы  на высоте от 12 до 50 км (в тропических  широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в  полярных 15—20), в которой под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца молекулярный кислород (О2) диссоциирует на атомы, которые затем соединяются с другими молекулами О2, образуя озон (О3). Относительно высокая концентрация озона (около 8 мл/м³) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и защищает всё живущее на суше от губительного излучения. Более того, если бы не озоновый слой, то жизнь не смогла бы вообще выбраться из океанов и высокоразвитые формы жизни типа млекопитающих, включая человека, не возникли бы. Наибольшая плотность озона встречается на высоте около 20—25 км, наибольшая часть в общем объёме — на высоте 40 км. Если бы можно было извлечь весь озон, находящийся в атмосфере, и сжать под нормальным давлением, то в результате вышел бы слой, покрывающий поверхность Земли толщиной всего 3 мм. Для сравнения, вся сжатая под нормальным давлением атмосфера составляла бы слой в 8 км.

Озо́новая дыра́ — локальное  падение концентрации озона в  озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие  антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя.

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона. Эти факторы особенно характерны для Антарктики, в Арктике полярный вихрь намного слабее в виду отсутствия континентальной поверхности, температура выше на несколько градусов, чем в Антарктике, а ПСО менее распространены, к тому же имеют тенденцию к распаду в начале осени. Будучи химически активными, молекулы озона могут реагировать со многими неорганическими и органическими соединениями. Главными веществами, вносящими вклад в разрушение молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород,моноксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор- и фторбромфреоны, которые выделяют атомы хлора иброма). В отличие, например от гидрофторфреонов, которые распадаются до атомов фтора, которые, в свою очередь, быстро реагируют с водой образуя стабильный фтороводород. Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как иодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере.

Ослабление озонового  слоя усиливает поток солнечной радиации на Землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

Хотя человечеством  были приняты меры по ограничению  выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов  путём перехода на другие вещества, например фторсодержащие фреоны, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий. Прежде всего, это обусловлено огромным объёмом уже накопленных в атмосфере фреонов, которые имеют время жизни десятки и даже сотни лет. Поэтому затягивание озоновой дыры не стоит ожидать ранее 2048 года.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос №2. Антибиотики. Возможные источники попадания в продукты питания. Их действие на организм человека.

 

Антибио́тики (от др.-греч. ἀντί — anti — против, βίος — bios — жизнь) — вещество микробного, животного или растительного происхождения, способное подавлять рост микроорганизмов или вызывать их гибель.

Антибиотики природного происхождения чаще всего продуцируются  актиномицетами, реже — немицелиальными бактериями.

Некоторые антибиотики  оказывают сильное подавляющее  действие на рост и размножение бактерий и при этом относительно мало повреждают или вовсе не повреждают клетки макроорганизма, и поэтому применяются в качестве лекарственных средств.

Некоторые антибиотики используются в качестве цитостатических (противоопухолевых) препаратов при лечении онкологических заболеваний.

Антибиотики не воздействуют на вирусы, и поэтому бесполезны при лечении заболеваний, вызываемых вирусами.

Антибиотики в растительных продуктах

Антибиотики используются в животноводстве, также антибиотиками  обрабатываются овощи и фрукты для  увеличения сроков их хранения. Интересно, что антибиотики попадают в растительные продукты как напрямую (при обработке  овощей и фруктов антибиотиками), так и косвенным путем - вследствие использования антибиотиков в животноводстве.

Антибиотики, уже использованные в животноводстве, по пищевым цепочкам оказываются в растениях, в частности, в овощах и фруктах, попадая к  нам на стол и, в конечном счёте, в желудок. Кроме того, антибиотики с продуктами жизнедеятельности попадают в землю и воду, рассеиваются ветром и переносятся водяными потоками. Строго говоря, каждый житель планеты является пассивным потребителем этих лекарств. Различна лишь получаемая людьми доза антибиотиков – чем ближе к крупным фермам, тем она больше. Относительно небольшое количество этих лекарств мы получаем из воды и вдыхаемого воздуха, значительно большее – из мясомолочных продуктов, овощей и фруктов.

Экспериментально установлено, что различные растения – такие как кукуруза, картофель, салат, другие овощи поглощают антибиотики, оказавшиеся в почве после внесения туда естественных удобрений типа обыкновенного навоза. Таковы, например, результаты исследования учёных из Университета Миннесоты. Подробное изложение полученных результатов опубликовано некоммерческой организацией США Environmental Health Sciences, а позже появилось на страницах известного журнала «Сайентифик американ». В публикациях отмечается, что по данным известной организации «Союз обеспокоенных учёных», до 70% всех существующих антибиотиков и производных лекарств в США постоянно используются в животноводстве и птицеводстве. Производители мяса и молока таким путём обеспечивают максимально возможное производство своей продукции. Однако невольно получается, что в продуктах питания становится всё больше антибиотиков, получаемых людьми уже давно не по своей воле.    Последние исследования показывают, что в организм человека антибиотики в значительных количествах попадают и посредством растительной пищи. Даже так называемые «органические» продукты, рекламируемые на Западе как экологически безопасные, содержат антибиотики и потому не могут считаться безвредными.

В качестве подтверждения  трансформации антибиотиков по пищевым каналам исследователи из Миннесоты в 2005 году провели натурный эксперимент. Они посадили кукурузу, зеленый лук и капусту в почву, обработанную навозом из крупной фермы, использующей современные достижения медицины – в том числе и антибиотики. Для того чтобы узнать, какое экологическое воздействие оказывает применение этих препаратов в животноводстве, через шесть недель растения подвергли анализу и обнаружили, что в них появилось определенное содержание хлортетрациклина - лекарства, широко применяемого для лечения животных и профилактического скармливания им. В другом эксперименте в почву, обработанную жидким свиным навозом, доставленным с крупной фермы после двухлетней выдержки, посадили кукурузу, салат-латук и картофель. Оказалось, что растения стали активно поглощать неразложившийся применяемый в хозяйстве сульфаметазин, причём с увеличением содержания антибиотика в почве росла концентрация этого вещества в растениях.

Исследования показали, что основная масса (до 80% в зависимости  от вида подопытных птиц и животных, методов введения и способа применения) введённого животному активного вещества выводится из организма в неизмененном виде.

Эксперименты показали, что примерно 90% получаемых животными  антибиотиков вывелись из организма  и оказались в навозе, большая часть которого вывозилась для удобрений сельскохозяйственных угодий и тепличных хозяйств. Всего через шесть недель после внесения в почву в теплице растения уже получили определённое количество антибиотиков и они фиксировались в листьях. Отметим, что шесть недель - это намного меньше, чем средний срок вегетации большинства сельскохозяйственных растений, и если продолжить эксперимент, то вредные вещества наверняка окажутся в съедобных частях растений. Подсчитано, что в растения попадает мизерная доля используемого препарата – примерно 0,1% антибиотиков, внесенных в почву. Но они ежедневно попадают с продуктами  в наш организм, и никто не знает, каким будет кумулятивный накопительный эффект для человека, получающего регулярно такие, казалось бы, незначительные дозы антибиотиков.