Контрольная работа по "Экологии"

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Российский Государственный  Профессионально-Педагогический Университет»

Инженерно-педагогический институт

Кафедра общей химии

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине: «Экология»

Вариант 13

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент  группы ЗТГ- 517

                                                                        Гриценко Я.Н.

                                                                          Проверил:

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2012

Содержание

1. Задание № 14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Задание № 57 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
3. Задание № 74. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Список использованной литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Задание № 14. Биогеохимический круговорот фосфора и последствия воздействия на него антропогенной деятельности.

Круговорот  фосфора в природе сильно отличается от биогеохимических циклов углерода, кислорода, азота и серы, так как газовая форма соединений фосфора (например РН3) практически не участвует в биогеохимическом цикле фосфора. То есть фосфор к накоплению в атмосфере вообще не способен. Поэтому роль «резервуара» фосфора, из которого этот элемент извлекается и используется в биологическом круговороте, так же как и для серы, играет литосфера. ¹

Фосфор в  литосфере содержится в форме  фосфатных соединений (солей фосфорной  кислоты). Основная доля среди них  приходится на фосфат кальция –  апатит. Это полигенный минерал, образующийся в различных природных процессах – как в глубинных, так и в гипергенных (в том числе и биогенных). Фосфатные соединения способны растворяться в воде, и фосфор в составе иона РО43- может мигрировать в водных растворах. Из них фосфор и усваивается растениями.

Индекс биогенного обогащения почв по отношению к земной коре, а растений по отношению к  почвам составляет для фосфора, так  же, как и для азота 1000 и 10000 соответственно (Ковда, 1985). Для растений наиболее доступным  является фосфор неспецифических органических соединений и гумуса и именно он играет главную роль в малом (локальном) биологическом цикле фосфора.

Животные являются еще большими концентраторами фосфора, чем растения. Многие из них накапливают  фосфор в составе тканей мозга, скелета, панцирей.. Есть несколько способов усвоения фосфора организмами-консументами. Во-первых, прямое усвоение из растений в процессе питания. Во-вторых, водные организмы-фильтраторы извлекают фосфор из органических взвесей. В-третьих, органические соединения фосфора усваиваются организмами-илоедами при переработке ими биогенных илов.

¹ Бернард Н. Наука об окружающей среде. - М.: Мир, 1993, 214

3

Возврат фосфора  в окружающую среду происходит при  разложении

органического вещества. Но возврат этот оказывается  далеко не полным. В целом для соединений фосфора характерна тенденция выноса в форме водных растворов и взвесей в конечные водоёмы стока, в наибольшей мере – в Мировой Океан, где он и накапливается в составе осадочных отложений различного генезиса. Вновь вернуться в экзогенный круговорот эта часть фосфора может только в результате тектонических процессов, растягивающихся на сотни миллионов лет. В естественных условиях сохранение баланса обеспечивается сравнительно слабой подвижностью соединений фосфора, в результате которой фосфор, извлечённый растениями из почвы, большей частью возвращается в неё в результате разложения органического вещества. В почвах и породах фосфор достаточно легко фиксируется. Фиксаторами фосфора являются гидроксиды железа, марганца, алюминия, глинистые минералы (особенно, минералы группы каолинита). Однако, фиксированный фосфор может быть на 40-50% десорбирован и использован растениями. Этот процесс зависит от рН и Eh условий среды. Повышенная кислотность, образование угольной кислоты, способствуют десорбции фосфора, усилению миграции фосфорных соединений.²

В восстановительной  среде образуются соединения фосфора  с двухвалентным железом, что  тоже способствует выносу фосфора из почвы.

Миграция фосфора  возможна и за счет водной и ветровой эрозии. Поэтому биогеохимический цикл фосфора значительно менее замкнут и менее обратим, чем циклы углерода и азота, а загрязнение фосфором окружающей среды особенно опасно (рис. 1).

 

 

 

 

 

² Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. СПб., Знание, 1999, с.76

4

 

Рис. 1. Схема биогеохимического цикла фосфора

 

 

    Основными особенностями круговорота фосфора, таким образом, являются:

- отсутствие атмосферного переноса;

- наличие единственного источника – литосферы;

- тенденция к накоплению в конечных водоёмах стока. ³

При интенсивной сельскохозяйственной эксплуатации земель потери фосфора в ландшафте становятся практически необратимыми. Компенсация возможна только за счёт применения фосфорных удобрений. Известно, что фосфорные удобрения являются важным и необходимым звеном в получении высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Однако, все известные запасы месторождений фосфатов ограничены и по предсказаниям ученых могут истощиться уже в ближайшие 75-100 лет. В то же время, вредные соединения

³ Чернова Н.М., Былова А.М. Экология. СПб., Знание, 1999, с.89

5

фосфатов в  последнее время становятся одним  из важнейших факторов загрязнения  речных и озерных вод.

Таким образом, в последе время общая картина  распределения им миграции фосфора  в биосфере резко нарушена человеком. Вот слагаемые этого явления: во-первых, мобилизация фосфора из агроруд и шлаков, производство и применение фосфорных удобрений, во-вторых производство фосфорсодержащих препаратов и их использование в быту; в-третьих – производство фосфорсодержащих ресурсов продовольствия и кормов, вывоз и потребление их в зонах концентрации населения; в-четвертых – развитие рыбного промысла, добыча морских моллюсков и водорослей, что влечет за собой перераспределение фосфора из океана на сушу. В итоге наблюдается процесс фосфатизации суши, но процесс этот проявляется крайне неравномерно. Увеличивается содержание фосфора в окружающей среде больших городов. Напротив, страны, активно экспортирующие органические продукты и не применяющие фосфорных удобрений, теряют запасы фосфора в своих почвах.

 В течение XX в. в результате хозяйственной деятельности человека цепочка круговорота фосфора в биосфере оказалась нарушенной. Этому способствовали производство фосфорных удобрений и широкое их применение в сельском хозяйстве, получение в промышленных масштабах различных фосфорсодержащих препаратов, производство продовольствия и кормов, развитие рыбного промысла, добыча морских моллюсков и водорослей. Действия человека прямым образом отразились на круговороте вредных веществ и привели к перераспределению содержания их на суше и в гидросфере. Эрозия почв, смыв удобрений, органических отходов и экскрементов поверхностными водами, сбросы канализационных стоков приводят к сильнейшему загрязнению рек, озер и прибрежных областей Мирового океана. Происходит заражение почв, рек, водоемов суши, прибрежных участков морей, особенно в области дельт, заливов и эстуариев.

 

6

Вывод

    Фосфор принадлежит к числу довольно распространенных элементов, содержание его в земной коре составляет около 0,1 %.

    Вследствие высокой химической активности фосфор в свободном состоянии в природе не встречается. Но он играет исключительно большую роль во всех жизненных процессах.

    В круговороте фосфора посредником между почвой и растениями выступают бактерии.

    Считают, что фосфор - основной фактор, лимитирующий рост первичной продукции биосферы. Полагают даже, что фосфор - главный регулятор всех других биогеохимических циклов, это - наиболее слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает существование человека.

   Поскольку на Земле запасы фосфора - элемента, важного для функционирования экосистем, малы, то любые воздействия человека на биогеохимический круговорот фосфора имеет ряд отрицательных последствий.

    Круговорот фосфора в биосфере – одно из самых значимых явлений живой природы. Он необходим как растениям, так и животным, и человечеству.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

2. Задание № 57. Загрязнение гидросферы. Основные источники загрязнения вод и главные вещества – загрязнители. Экологические последствия загрязнения гидросферы. Эвтрофикация водоемов.

В настоящее  время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых  вод и т. д.) является наиболее актуальной, т. к. всем известно - выражение «вода - это жизнь». Без воды человек  не может прожить более трех суток, но даже понимая всю важность роли воды в его жизни, он все равно продолжает жестко эксплуатировать водные объекты, безвозвратно изменяя их естественный режим сбросами и отходами. ⁴

Загрязнение как  воздуха, так и водной среды происходило  на протяжение всей истории человечества: люди испокон веков использовали любую реку как сточную канаву. До последнего времени это не приносило большого вреда природе: органические отходы большей частью использовались в качестве удобрений, неорганических было сравнительно мало и они так или иначе использовались. Опасность для гидросферы возникла в XX вв с появлением крупных многомиллионных городов и развитием промышленности. За последние десятилетия большинство рек и озер мира было превращено в сточные канавы и отстойники нечистот. Несмотря на хорошие канализационные системы и гигантские поля орошения, о которых не слыхивали в XIX в. Несмотря на сотни миллиардные вложения в очистные сооружения, которые в состоянии предотвратить превращение реки или озера в зловонную жижу, но не в состоянии вернуть воде былую естественную чистоту: нарастающие объемы промышленных стоков и твердых отходов, растворяющихся в воде, оказываются сильнее самых мощных очистных агрегатов. 

Опасность загрязнения  воды в том, что человек в значительной мере состоит из воды и , чтобы оставаться человеком, он должен потреблять именно воду, которую в большинстве городов планеты трудно назвать пригодной для питья. Около половины населения развивающихся стран не имеет доступа к источникам чистой воды, вынуждена пить зараженную болезнетворными

⁴ А. О. Селиванов. Изменчивая гидросфера Земли. Москва, Знание, 1990. с. 117

8

микробами и  поэтому обречена на преждевременную  гибель от эпидемических заболеваний.

    Перестает быть водой и морская вода: множество побережий омывается жидкостью с совсем иным химическим составом, нежели тот, который имела морская вода несколько десятилетий назад. Симптомы деградации флоры и фауны Мирового океана замечены исследователями на большой глубине даже вдали от побережий. А ведь Мировой океан - колыбель жизни и “фабрика погоды” на всей Земле. Если и дальше продолжать загрязнять его, то это скоро приведет невозможности существования жизни на нашей планете.

Источники загрязнения вод и главные вещества загрязнители.

1. Загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к появлению нефтяных пятен, что затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.

2. Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, минеральными и органическими удобрениями в результате сельскохозяйственного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

3. Загрязнение ионами тяжелых металлов нарушает жизнедеятельность водных организмов и человека.

4. Кислотные дожди приводят к закислению водоемов и к гибели экосистем.

5. Радиоактивное загрязнение связано со сбросом в водоемы радиоактивных отходов.

6. Тепловое загрязнение вызывает сброс в водоемы подогретых вод ТЭС и АЭС, что приводит к массовому развитию синезеленых водорослей, так

называемому цветению воды, уменьшению количества кислорода  и 

9

отрицательно  влияет на флору и фауну водоемов.

   7. Механическое загрязнение повышает содержание механических примесей.

8. Бактериальное и биологическое загрязнение связано с разными патогенными веществами.⁵

 

Экологические последствия загрязнения гидросферы.

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 гид-робионтов, 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 эвтрофи-кация 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.