Курс лекций по "Экологии"

 

Важнейшие черты биосферы:

1. Биосфера – открытая система, т.е. происходит обмен энергии с окружающей средой.
2. Живые организмы могут существовать только в пределах биосферы – закон незаменимости биосферы.
3. Цикличность всех процессов, идущих в биосфере.
4. Живое вещество меняется все время в течение всех геологических периодов.

В пределах определенного  геологического периода количество живого вещества постоянно.

 

Функции живого вещества:

Живому веществу присуще  особые геохимические функции, имеющие  планетарный масштаб.

1. Энергетическая функция – связь жизни с космическим излучением (прежде всего, с солнечным). 1842*10¹⁵Дж/год
2. Газовая функция – живое вещество обеспечивает состав и динамику газов биосферы (O₂, CO₂, CH₄, H₂S, N₂O).
3. Накопительная (концентрационная) функция живого вещества – живые организмы могут извлекать из окружающей среды и накапливать в себе те или иные элементы (C, O, H, N).
4. Окислительно-восстановительная функция живого вещества.
5. Деструктивная функция – разложение организмов после их смерти
6. Информационная функция – накопление, сохранение и передача информации.

Информация: генетическая и сигнальная.

 

 

НООСФЕРА

Noos – нус – разум

Ноосфера – сфера разума. Разумная деятельность человека.

Ноосфера – высшая закономерная стадия развития биосферы, в которой преобладает разумная деятельность человека.

 

Критерии перехода человечества в ноосферу:

1. Человечество должно стать единой силой
2. Найдены и основаны новые источники энергии
3. Должно существовать единое информационное поле земли.
4. Должно быть равенство всех народов, классов и рас. Реальное равенство на основе благосостояния.
5. Отсутствие воин.

 

Концепция устойчивого  развития. 1992 г, конференция ООО КОСР-2, Рио-де-Жанейро.

Устойчивое  развитие: «Живущее поколение должно оставить ОС не только для себя, но и для будущих поколений».

 

Лекция №5.

(3.04.2010)

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОСТИ.

1. Виды загрязнения окружающей среды.

Загрязнение окружающей среды – любое нежелательное для этой системы изменение.

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество, биологический вид, если их концентрация превышает средние многолетние показатели.

Выводы:

Необходимо проводить экологический мониторинг – наблюдение за состоянием ОС.

 

Вещества, входящие в  состав окружающей среды, называются ингредиенты. Ингредиенты могут быть природными и антропогенными.

Человек использует 500 000 видов химических веществ.

40 000 видов – потенциально опасны.

12 000 видов – опасны для человека.

Токсикология – наука о загрязнениях.

Поллютант – загрязняющее вещество – вещество, находящееся не в том количестве, не в то время, не в том месте.

Токсикант – ядовитое вещество – губительно для здоровья человека и других видов в любых количествах.

Ксенобиотик – чуждое вещество – вещество не существует в природе, т.е. созданное человеком. Пластмасса.

 

Загрязнение окружающей среды бывает:

- Природное – происходит при наводнении, землетрясении, извержение вулканов

- Антропогенное – создано человеком (с/х, туризм, машиностроение).

 

Антропогенное загрязнение бывает 3 видов:

- Биологическое:

- Биотическое

- Микробиологическое

- Генетическое 

- Химическое – загрязнение или химическими элементами или химическими веществами

- Физическое (параметрическое) – физические параметры отклоняются от нормы:

- Тепловое

- Шумовое

- Световое

- Электромагнитное

- Вибрационное

- Радиационное

 

По объектам загрязнения  различают:

- Загрязнение поверхностных  и подземных вод

- Загрязнение почв

- Загрязнение атмосферного  воздуха

- Загрязнение околоземного  космического пространства

 

По масштабам загрязнения  различают:

- локальное

- региональное

- глобальное

 

2. Химическое загрязнение.

По степени опасности  поллютанты делят на несколько классов:

К наиболее опасным загрязнителям  относят:

- Тяжелые металлы

- Нефть и нефтепродукты

- Полициклические ароматические  углеводороды

- Диоксиды

- Пестициды

 

По воздействую  на организм человека:

- Мутагены – повышают количество мутаций

- Канцерогены – рост числа раковых заболеваний

- Тератогены – уродство у новорожденных

 

Тяжелые металлы – металлы с атомной массой более 40 – железо, цинк, свинец, магранец, магний.

Накопление тяжелых  металлов приводит к разнообразным  тяжелым заболеваниям.

Источники поступления тяжелых металлов – выбросы транспорта и цветная металлургия.

 

Тяжелые металлы приводят к:

- Церебральный паралич

- Размягчение костей

- Нарушение центральной нервной системы

- Болезнь Минамата  – вызвана избытком ртути

- Болезнь Итай-итай  – выбросы магния

 

По классам опасности  Тяжелые металлы делят на:

1 класс – свинец, кадмий, ртуть, талий, висмуд, олово, ванадий, (мышьяк)

2 класс – хром, медь, цинк, марганец, никель, кобальт, молибден

 

Нитраты и нитриты

Нитраты – соли азотной кислоты.

Нитриты – соли азотистой кислоты.

При избытке возможно удушье.

Нитраты -> нитриты -> (+Hb) метгемоглабин

N-нитрозамины – сильнейшие канцерогены

 

Диоксины  и пестициды – биоциды – убивают все живое

Пестициды – химические вещества, используемые для защиты леса от вредителей.

ДДТ – 1938 г. Пауль Мюлер. Запрещен в 70х годах.

 

По объектам назначения пестициды делят на:

- инсектициды – убивают  насекомых

- фунгициды – убивают  грибы

- гербициды – борьба  с сорняками

- акарициды – борьба  с клещами

- дефолианты – сброс листвы с растений

- репелленты – отпугивание насекомых

 

Диоксины  – суперэкотоксиканты – самые сильные яды. Максимальная действующая доза: 10^-6 мкг/кг. Очень стойкие. Накапливаются в жировых тканях. Выводятся из организма человека больше года. Образуются при сжигании топлива, мусора.

 

Полициклический ароматический углеводород. ПАУ накапливается в организме человека. Сильнейшие канцерогены. Образуются при нефтепереработке. Бенз(а)перен, фураны, полихлорбифинилы.

 

3. Физическое загрязнение.

Тепловое загрязнение происходит, потому что в окружающую среду поступает тепло от атомных электростанций, ТЭЦ. Этот выброс тепла нарушает тепловой режим биосферы. Локально воздействует на водные экосистемы.

Световое загрязнение возникает при освещении городов в темное время года или суток. Страдает и сам человек.

 

Вибрационное загрязнение происходит при разных видах промышленной деятельности, связанных с вибрацией. Распространяется только в твердой среде. Имеет локальный характер. Постоянная вибрация оказывает нарушение на весь организм человека.

 

Шумовое загрязнение.

Шум – любые звуки, приводящие к нарушению жизнедеятельности человека. Страдает нервная и сердечная система. Человек воспринимает звуки в диапазоне 16 – 20 000 Гц. Децибел – интенсивность звука. Диапазон слышимых звуков у человека 8 – 170 Дб. Звуковой дискомфорт достигается антропогенными источниками шума. Если шум превышает 60 Дб, такие источники вызывают жалобы со стороны человека. При 90 Дб и выше – нервно-психологический стресс. 120-130 Дб – нарушение слуха. При интенсивности более 145 Дб могут лопнуть барабанные перепонки.

Полное отсутствие звуков приводит мозг в состояние ненормальной ситуации.

Наибольшее звуковое загрязнение  оказывает автотранспорт.

 

Электромагнитное  загрязнение.

Источники повышенного Э/м загрязнения – линии электропередач, радиолокационные станции, радиотрансляционные станции и др.

 

 

 

Радиационное загрязнение.

Естественный радиационный фон, к которому была адаптирована природа, до 1933 составлял 8-9 мкР/ч. После 33 года –  повышение РФ – 11-12 мкР/ч.

Радиофобия – боязнь радиационного загрязнения.

 

4. Биологическое загрязнение.

- биотическое связано  с внедрение новых видов в  окружающую среду:

- случайное

- преднамеренное 

- микробиологическое  – возникает при работе предприятий  микробиологических, пищевой сферы

- генетическое – развитие генной инженерии

 

 

Лекция №5.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОСТИ.

 

5. Антропогенное воздействие на атмосферу.

С загрязнением атмосферы связаны  три глобальных экологических проблемы:

- парниковый эффект

- истощение озонового слоя

- кислотные осадки

 

Озоновый слой защищает атмосферу от влияния извне на землю. В атмосфере форми-руется климат земли и погода, атмосферным воздухом дышат все на земле.

 

Загрязнение:

1) Естественное

- извержение вулкана (быстро ликвидируется)

- выветривание горных пород

- массовое цветение весной ветроопыляемых растений

2) Искусственное (антропогенное)

 

По агрегатному состоянию вредных  веществ выбросы классифицируют на три группы:

- Газообразные – SO₂, CO₂, CO, CH₄, N_xO_y

- Жидкие – растворы кислоты щелочи

- Твердые – пыль, сажа

 

Главные полютанты (загрязнители) атмосферы: SO₂, CO₂, N_xO_y, пыль, радионуклоны – около 90%.

Очень вредны выбросы радионуклиов – остатки ядер радиоактивных  элементов. Кроме того особенно опасно тепловое загрязнение атмосферы.

 

Основные источники загрязнения атмосферы:

- В крупных городах – автотранспорт

- Атомная энергетика, тело-энергетика (ТЭЦ на втором месте по загрязнению в Омске).

- Черная и цветная металлургия

- Нефтедобыча (сжигание попутного газа), металлургия.

 

Загрязнение атмосферного воздуха  может действовать на человека немедленно, или может действовать медленно, и это происходит во всем мире.

 

Смог – ядовитая смесь выбросов, пыли, природного тумана.

 

Смог условно подразделяют на:

- Зимний тип (Лондонский смог – каминное отопление)

Возникает при отсутствии ветра + температурная инверсия (теплые слои воздуха находятся на высоте, а на поверхности земли располагается холодный воздух)

В 1952 году в Лондоне от смога  погибло 4000 человек

- Летний тип (Лос-анджелесский смог) фотохимический смог

Под воздействием солнечного света как катализатора от выбросов образуются еще более вредные вещества – азот (О₃) и оксиды азота(N_xO_y).

 

В Омске наблюдаются и зимний и летний типы смога.

 

 

Парниковый эффект.

 

Парниковый  эффект – явление повышение температуры приповерхностного слоя атмосферного воздуха из-за содержания в нем парниковых газов.

Главным парниковым газом являются пары воды, углекислый газ, оксиды азота, азот, фреоны – хлорофтористые азоты. Практически все деятельность человека.

Мировой океан служит стабилизатором парникового эффекта, но его пределы уже исчерпаны. Смерчи, тайфуны, таяние ледников, повышение уровня мирового океана происходит так же за счет потепления воды, острова уходят под воду.

 

Истощение озонового  слоя.

 

Озоновый слой находится в атмосфере на высоте 20-25 км. Защищает Землю от ультрафиолетового излучения.

В 20-х годах было отмечено уменьшение озонового слоя.

Фреоны, поступая в атмосферу, примерзают к облакам, движутся в зимнее время  года, к полюсам, весной они распадаются, выделяется активный хлор, он присоединяется к озону и разрушает его. Поэтому на землю поступает большое количество ультрафиолета, что вызывает болезни у людей – катаракта глаз, рак кожи, а так же под влиянием ультрафиолета погибает фитопланктон – нарушает равновесие в природе, уменьшается урожай.

В 1987 году возник Монреальский протокол – распланировал до 2010 года переобору-дование промышленности без использования фреона. Но не все страны смогли выполнить эти указания. Например, Россия – из-за перестройки. Фреон сохраняется в атмосфере многие десятки лет.

Колебания озонового слоя имеют  природный характер

 

Кислотные осадки

 

  Кислотные осадки могут выпадать в виде дождя, снега, инея, росы.

Нейтральный pH = 7. Если pH<5,5 это уже кислотные осадки. Природная (дождевая) вода имеет pH=5,6…5,8.

Органические кислоты 

 

В северной Европе в северо-западной части РФ, Канаде, севере США и  т.д. – наблюдаются 10 тысяч мертвых  озер, гибнут леса, почва. Потому что  выпадают кислотные осадки.

От кислотных осадков разрушаются не только природа, но и то, что сделал человек. Например: металлоконструкции, мрамор, что приводит к большим затратам.

Антропогенные выбросы соединений серы и азота есть практически  в каждой промышленности.

 

6. Антропогенные воздействия на гидросферу.

Загрязнение природных вод – глобальная экологическая проблема. При загрязнении вода теряет свои физические, химически, органолептические (цвет, запах, мутность, что можно определить органами чувств) свойства. В РФ 70% воды не пригодны для использования и нуждаются в отчистке. С водой передается много болезней – брюшной тиф, холера, менингит.