Филиал НОУ ВПО «Московский институт предпринимательства и права» в г. Новосибирске
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине: Экология и защита окружающей среды
Тема: Биосфера. Антропогенное влияние на среду
Специальность: экономика
Студент: Телина Е.С.
Шифр зачетной книжки:05751
Преподаватель: Ляпина О.П.
Новосибирск
2009 год
Содержание
Введение ……………………………………………………………………......................3
I. Биосфера ………………………………………………………………………………...4
1. Биосфера как глобальная экосистема ……………………………….....................4
2. Свойства биосферы ………………………………………………………………..5
3. Границы и структура биосферы …………………………………………………..7
3.1 Атмосфера ……………………………………………………………………...8
3.2 Гидросфера ……………………………………………………………..............9
3.3 Литосфера ……………………………………………………………..............10
II. Антропогенное воздействие на среду …………………………………....................12
1. Воздействие на биосферу………………………………………………...............12
2. Воздействие на атмосферу……………………………………………………….13
3. Воздействие на гидросферу……………………………………………................15
4. Воздействие на литосферу………………………………………………………..17
Заключение ………………………………………………………………………………19
Список литературы ……………………………………………………………………...20
Задание № 2 ……………………………………………………………………………...21
Введение
Человек и природа неотделимы друг от друга и тесно взаимосвязаны. Для человека, как и для общества в целом, природа является средой жизни и единственным источником необходимых для существования ресурсов. Природа и природные ресурсы - база, на которой живет и развивается человеческое общество, первоисточник удовлетворения материальных и духовных потребностей людей. Человек - часть природы и как живое существо своей элементарной жизнедеятельностью оказывает ощутимое влияние на природную среду.
Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.
I
.
Биосфера
1. Биосфера как глобальная экосистема.
Биосфера (от греч. bios — жизнь, sphaira — шар) - область системного взаимодействия живого и костного вещества планеты. Она представляет собой глобальную экосистему - совокупность всех биогеоценозов (экосистем) нашей планеты. Первые представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли были высказаны в начале XIX в. Ж. Ламарком. В 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс впервые ввел в научную литературу современный термин «биосфера», понимая под ним область взаимодействия основных оболочек Земли: атмо-, гидро- и литосферы, где встречаются живые организмы. Заслуга создания целостности учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому. Используя этот термины, он создал науку «биосфера», ввел понятие «живое вещество» — совокупность всех живых организмов, а также отвел живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая деятельность организмов не только в настоящее время, но и в прошлом. Поэтому биосфера — это все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, т. е. где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.
Жизнь в биосфере зависит от потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами. Круговороты веществ называются биогеохимическими циклами. Существование этих циклов обеспечивается энергией Солнца. Наглядное представление о путях прохождения энергии дают пищевые цепи. Каждое их звено – это определенный трофический уровень. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т.д. Продуценты – это растения, цианобактерии (сине-зеленые «водоросли») и некоторые другие типы бактерий. Часть энергии, связанной продуцентами в процессе фотосинтеза, расходуется при собственном дыхании, другая часть сохраняется в их клетках и тканях и доступна для консументов. Организмы, не способные к фотосинтезу или хемосинтезу, – это гетеротрофы, или консументы. К ним относятся животные, грибы, большая часть бактерий и немногие растения, утратившие способность к фотосинтезу. Консументы зависят прямо (травоядные) или косвенно (хищники) от величины чистой первичной продукции как источника энергии и веществ. Прохождение энергии через живое вещество представляет собой путь от света к продуцентам, далее к консументам, а от тех и других – к теплу. Этот путь – поток, а не круговорот, поскольку в виде тепла энергия рассеивается в окружающей среде и не может снова использоваться для фотосинтеза. Таким образом, энергетический поток через живое вещество – это процесс потери накопленной организмами энергии. Поддержание динамического равновесия между биотическим и абиотическим компонентами биосферы является необходимым условием существования всех форм жизни. Воздействие человека на биосферу, сопровождающееся ухудшением качества воды, сведением лесов или выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, может создать угрозу жизни на Земле.
2. Свойства биосферы.
Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемам, более низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают ее функционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры. Рассмотрим основные из них.
· Биосфера - централизованная система.
Центральным звеном ее выступают живые организмы (живое вещество). Это свойство всесторонне раскрыто В.И. Вернадским, но, к сожалению, часто недооценивается человеком и в настоящее время: в центр биосферы или ее звеньев ставится только один вид - человек (антропоцентризм).
· Биосфера - открытая система.
Ее существование немыслимо без поступления энергии извне. Она испытывает воздействие космических сил, прежде всего солнечной активности. Впервые представления о влиянии солнечной активности на живые организмы (гелиобиология) разработаны А. Л. Чижевским (1897-1964), который показал, что многие явления на Земле и в биосфере тесно связаны с активностью солнца.
· Биосфера - саморегулирующаяся система
, для которой, как отмечал В.И. Вернадский, характерна организованность
. В настоящее время это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться в исходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов. Гомеостатические механизмы связаны в основном с живым веществом, его свойствами и функциями, рассмотренными выше.
· Биосфера - система, характеризующаяся большим разнообразием
. Разнообразие - важнейшее свойство всех экосистем. Биосфера как глобальная экосистема характеризуется максимальным среди других систем разнообразием. Последнее обусловливается многими причинами и факторами. Это и разные среды жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная); и разнообразие природных зон, различающихся по климатическим, гидрологическим, почвенным, биотическим и другим свойствам; и наличие регионов, различающихся по химическому составу (геохимические провинции); и, самое главное, объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.
Важное свойство биосферы - наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений.
При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого - углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные (углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений. Только благодаря круговоротам и наличию неисчерпаемого источника солнечной энергии обеспечивается непрерывность процессов в биосфере и ее потенциальное бессмертие.
3. Границы и структура биосферы.
Границы нео- и палеобиосферы различны.
Верхняя граница.
В большинстве случаев в качестве верхней теоретической границы биосферы указывают озоновый слой без уточнения его границ, что вполне приемлемо, если не обсуждать разницу между нео- и палеобиосферой. Иначе следует учитывать, что озоновый экран образовался всего лишь около 600 млн. лет назад, после чего организмы смогли выйти на сушу. Практически же максимальная высота над уровнем моря, на которой может существовать живой организм, ограничена уровнем, до которого сохраняются положительные температуры и могут жить хлорофиллосодержащие растения – продуценты (6200м в Гималаях). Выше, до «линии снегов», обитают лишь пауки, ногохвостки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений, микроорганизмами и другими органическими частицами, заносимыми ветром. Еще выше живые организмы могут попадаться лишь случайно.
Нижняя граница.
Нижняя граница существования активной жизни традиционно определяется дном океана 11 022 м (максимальная глубина Марианской впадины) и глубиной литосферы, характеризующейся температурой 100°С (около 6000 м, по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове). В основном жизнь в литосфере распространена лишь на несколько метров вглубь, ограничиваясь почвенным слоем. Однако по отдельным трещинам и пещерам она распространяется на сотни метров, достигая глубин 3000—4000 м. Возможно, пределы биосферы намного шире, так как в гидротермах дна океана на глубинах около 3000 м при температуре 250°С обнаружены организмы. Теоретически на глубинах 25 000 м относительно уровня моря должна иметь место критическая температура 460°С, при которой при любом давлении вода существует только в виде пара, а следовательно, жизнь невозможна. Осадочные породы, практически все претерпевшие переработку живыми организмами, определяют нижнюю границу былых биосфер, которая, тем не менее, не опускается на материках ниже самых больших глубин океана.
Структура биосферы.
Биосфера включает в себя:
- аэробиосферу — нижнюю часть атмосферы;
- гидробиосферу — всю гидросферу;
- литобиосферу — верхние горизонты литосферы (твердой земной оболочки). Рассмотрим немного подробнее каждую из составляющих.
3.1 Атмосфера
Атмосфера
(от греч. athmos
— пар, sphaira
— шар) — газовая оболочка планеты. На Земле сформировалась в результате геологической эволюции и непрерывной деятельности организмов.
Состав современной атмосферы — результат динамического равновесия, поддерживаемого процессами жизнедеятельности организмов и различными геохимическими явлениями глобального масштаба. Атмосфера имеет четко выраженное слоистое строение. Нижний, наиболее плотный слой воздуха — тропосфера.
В зависимости от широты Земли ее высота 10—15 км. Здесь содержится 80 % массы атмосферы и до 80% водяного пара, развиваются физические процессы, формирующие погоду и влияющие на климат различных районов нашей планеты. Над тропосферой до высоты 40 км расположена стратосфера.
В ней находится озоновый слой, поглощающий большую часть ультрафиолетовой радиации и предохраняющий жизнь на Земле. Выше находится ионосфера,
которая обладает повышенной ионизацией молекул газа. Этот слой высотой до 1300 км также оберегает все живое от вредного воздействия космической радиации, влияет на отражение и поглощение радиоволн. Далее до 10 000 км простирается экзосфера,
где плотность воздуха с увеличением высоты убывает, приближаясь к разреженности вещества в максимальном пространстве. Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ.
Параметры, характеризующие атмосферу (температура, давление, химический состав и др.), изменяются, прежде всего, с высотой относительно уровня моря, а характеризующие нижние слои зависят и от географической широты. Давление,
так же как и плотность газов атмосферы, связаны с изменением сил гравитации по мере удаления от поверхности планеты, а температура зависит от того, как взаимодействует излучение Солнца с разными газами в различных слоях атмосферы, а именно — как эти газы поглощают излучения разных длин волн. При этом все же большая часть излучения Солнца, имеющая длины волн вблизи максимума спектра, не поглощается атмосферой и доходит до поверхности Земли, согревая ее.
Поскольку атмосфера является наружной оболочкой Земли, она «разграничивает» планету и космическое пространство, ослабляя ряд поступающих из космоса излучений и сглаживая резкие колебания температуры в биосфере. Кроме того, она является средой распространения микроорганизмов, семян, плодов, а также местообитанием многих насекомых, птиц и млекопитающих.
Первичный состав атмосферы Земли определили газообразные продукты химических реакций, происходивших в первичном веществе под действием высоких давлений и температур; при этом в земной атмосфере оказалось так много паров воды, что большая их часть сконденсировалась, образовав первичный океан. Эти процессы продолжаются на Земле и сейчас, хотя уже совсем не так интенсивно, как в начале эволюции. И ныне обновляется земная кора, а вулканы выбрасывают разнообразные газы, присутствие которых в современной атмосфере незаметно.
3.2 Гидросфера
Гидросфера
(от греч. hydor
— вода, sphaira
— шар) — жидкая оболочка планеты. Как особая водная оболочка Земли, здесь рассматриваются лишь воды, находящиеся на поверхности планеты — материковые и океанические. Человек, являясь сухопутным обитателем, воспринимает Землю, прежде всего как сушу, однако при рассмотрении из космоса наша планета представляется планетой воды ибо более 3/4 ее занимают водные поверхности океанов, морей, континентальных водоемов и ледников, причем 3/4 — это нижний предел величины, т.к. площадь, покрываемая гидросферой, существенно меняется.
Понятие «гидросфера» включает все свободные воды Земли, которые не связаны химически и физически с минералами земной коры, т.е. могут двигаться под действием гравитационной силы либо теплоты. Гидросфера состоит из всех океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников, снежного покрова, включает атмосферную и почвенную влагу, а также биологическую воду (например, в организме человека содержится около 70% воды). Если условно воду всей гидросферы равномерно распределить по поверхности планеты, то она покроет ее слоем толщиной около 3000 м. Если земной шар уподобить яйцу, то земная кора будет соответствовать скорлупе, а гидросфера — тончайшей, менее микрона толщиной, пленке на ее поверхности. Тончайшая в масштабах нашей планеты пленка воды на ее поверхности оказывает стабилизирующее воздействие на условия среды, прилегающей к поверхности, в которой развивалась и существует биосфера.
Далеко не вся поступающая из недр Земли вода остается в составе гидросферы. Одна часть воды затрачивается на серпентинизацию вновь образующихся порций океанической коры, а другая вместе с осадочными толщами, накопившимися на ложе океана, погружается снова в недра Земли в зонах субдукции. В наши дни общий баланс прихода и расхода воды на Земле за счет геологического круговорота остается положительным и масса гидросферы непрерывно возрастает.
3.3 Литосфера
Литосфера
(от греч. lithos — камень, sphaira
— шар) — верхняя «твердая» (каменная) оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества. Она включает в себя земную кору и часть верхней мантии Земли.
Характерная особенность верхней мантии — ее расслоенность, установленная геофизическими методами исследований. На глубине около 100 км под материками и 50 км под океанами ниже подошвы земной коры находится астеносфера
(от греч. asthenes
— слабый, sphaira
— шар). В данном слое установлено резкое снижение скорости распространения упругих колебаний, что объясняют размягченностью вещества в нем. Предполагают, что вещество там находится в твердожидком состоянии; твердые гранулы окружены пленкой расплава. Выше астеносферы породы мантии находятся в твердом состоянии. Ниже астеносферы располагается слой, в котором плотность вещества возрастает, что увеличивает скорость распространения сейсмических волн. Слой назван в честь русского ученого Б.Б. Голицына, впервые указавшего на его существование. Предполагается, что он состоит из сверхплотных разновидностей кремнезема и силикатов. Верхняя часть земной коры, постоянно видоизменяемая под влиянием механического и химического воздействий погодно-климатических факторов, растений и животных, выделяется в отдельный слой, называемый корой выветривания.
Литосфера разбита на блоки — литосферные плиты, которые двигаются по относительно пластичной астеносфере. Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами. Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин cиаль
, происходящий от названия основных элементов горных пород Si
(лат. Silicium
— кремний) и Al
(лат. Аluminium
— алюминий). Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.
II
. Антропогенное воздействие на среду.
1. Воздействие на биосферу.
Человек, как и любой другой организм, с момента возникновения на Земле влиял на биосферу. Выделяют следующие основные этапы воздействия человека на окружающую среду:
• влияние на биосферу как биологического вида;
• сверхинтенсивная охота без изменения экологических систем в целом (в период становления человечества);
• изменение экосистем через естественно идущие процессы: пастьбу, усиление
• усиление влияния путем распашки земель и вырубки лесов;
• глобальное изменение структурных компонентов наиболее крупных экосистем, биомов и биосферы в целом.
Последний этап начался примерно 250 лет назад. Источниками антропогенного воздействия на биосферу, а, следовательно, и загрязнения являются промышленные предприятия, транспорт, сельское хозяйство, сфера потребления и быта — любая деятельность современного человека.
Воздействие на биосферу современного человека происходит по следующим основным направлениям:
• изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и водотоков и т.п.);
• изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах);
• изменение энергетического (в частности, теплового) баланса в пределах, как отдельных регионов земного шара, так и на планетарном уровне;
• изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция).
По состоянию на конец XX в. среди существующих источников воздействия выделяют:
• главные источники антропогенного загрязнения воздуха:
энергетику, транспорт, черную и цветную металлургию, химию и нефтехимию;
• основные загрязнители гидросферы:
предприятия целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и легкой промышленности. В последнее время значительно увеличилась доля загрязнений, поступающих в водоемы от индустриального сельского хозяйства;
• основная масса промышленных твердых и жидких отходов
образуется на предприятиях горнодобычи и горнопереработки, энергетики, металлургической и химической отраслей промышленности.
2. Воздействие на атмосферу.
Проблема чистоты атмосферы не нова. Она возникла вместе с появлением промышленности и транспорта, работающих на угле, а затем на нефти. Загрязнение атмосферы имеет естественное и искусственное происхождение.
Среди естественных
факторов выделяются:
а) внеземное загрязнение воздуха космической пылью и космическим излучением;
б) земное загрязнение атмосферы при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, возникающих от ударов молний, выносе морских солей.
Условно разделяют естественное загрязнение атмосферы на континентальное и морское, а также неорганическое и органическое. К источникам органического загрязнения относят аэропланктон бактерии, в том числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую пыльцу амброзии) и т. д.
На долю естественных факторов в конце XX в. приходилось 75% общего загрязнения атмосферы, остальные 25% возникали в результате деятельности человека.
Искусственное
загрязнение атмосферы разделяют на радиоактивное, электромагнитное, шумовое, дисперсное и газообразное, а также по отраслям промышленности и видам технологических процессов.
Главными и наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные транспортные и бытовые выбросы. По особенностям строения и характеру влияния на атмосферу загрязнители, как правило, подразделяют на механические и химические.
Воздух как природный ресурс представляет собой общечеловеческое достояние. Постоянство его состава (чистота) — важнейшее условие существования человечества. Поэтому любые изменения состава рассматриваются как загрязнение атмосферы. Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода (С), азота (N) и серы (S), углеводороды и взвешенные частицы (пыль).
Загрязняющие вещества, выброшенные в воздушный бассейн в виде газов или аэрозолей, могут:
• оседать под действием силы тяжести (крупнодисперсные аэрозоли);
• физически захватываться оседающими частицами (осадками) и поступать в лито- и гидросферу;
• включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота и пр.);
• изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться и т. п.) или химически взаимодействовать с другими компонентами воздуха, после чего пойти одним из вышеуказанных путей;
• находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь циркуляционными потоками в различные слои тропо- и стратосферы и в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).
В результате антропогенного воздействия на атмосферу возникают:
• локальная или региональная загазованность приземного слоя;
• трансграничный перенос загрязнений на значительные расстояния;
• различные глобальные (общепланетарные) эффекты, такие, как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя;
• загрязнение лито- и гидросферы как результат процессов естественного самоочищения атмосферы.
3. Воздействие на гидросферу.
Вода, как и воздух, является количественно неисчерпаемым природным ресурсом, но человеку и всему живому в биосфере нужна не просто вода как вещество с формулой Н2
0, а вода определенного качества, т.е. имеющая определенные прозрачность, температуру, сопутствующие примеси и т. п. Вода является главным фактором, определяющим климат на поверхности Земли.
Главная роль воды состоит в том, что она является средой и источником водорода для жизненных процессов. Практически все органические вещества биосферы представляют собой продукт фотосинтеза, при котором растения используют световую энергию для соединения двуокиси углерода с водой. Без воды, как известно, фотосинтез (процесс, которому обязана вся жизнь нашей планеты) не может происходить. Вода — единственный источник кислорода, выделяемый в атмосферу при фотосинтезе. Вода необходима для биохимических и биофизических процессов, обеспечивающих возможность жизни на Земле. Образно говоря, в капле воды заключена жизнь
Гидросфера — это естественный фильтр-аккумулятор загрязняющих веществ, поступающих в окружающую природную среду, что связано с циклом глобального круговорота воды и с ее универсальной способностью к растворению газов и минеральных веществ.
Статистика показывает, что 80% всех заболеваний в мире вызвано неудовлетворительным качеством питьевой воды. По мере развития цивилизации человеку требовалось все больше и больше воды. Считается, что уровень потребления воды характеризует уровень технического и культурного развития общества. На питье и приготовление пищи человек затрачивает не более 10% потребляемой воды, а в среднем бытовое потребление в развитых странах составляет 220—320 л/сут. Среди отраслей экономики нашей страны первое место по потреблению воды занимает сельское хозяйство. Второе место отводится промышленности. Ни одно промышленное предприятие не может функционировать, не используя воду из природных источников. Третье место по водоемкости занимает коммунальное хозяйство городов. Значительный объем чистой воды затрачивается на разбавление, обеззараживание стоков и отбросов промышленности, сельского хозяйства, строительства, населенных пунктов и транспортных путей, т. е. на борьбу с загрязнением гидросферы.
Все перечисленное ведет к дефицитности воды и, как следствие, к планированию ее расхода не по крупности потребителей, а по необходимости удовлетворения первоочередных потребителей.
Разнообразие сточных вод принято подразделять на следующие виды:
• технологические,
возникающие в технологических процессах предварительной мойки, промежуточной или финишной промывки, а также при использовании воды в качестве технологического растворителя либо носителя;
• хозяйственно-бытовые
(или коммунальные), образующиеся в жилищно-бытовом секторе, а также в сфере общественного питания и санитарно-гигиенического обслуживания на предприятиях;
• поверхностные,
формирующиеся за счет дождевых и талых снеговых вод, а также воды при мокрой уборке территорий с искусственными покрытиями (асфальтированными, бетонными и т. п.).
Вода — хранитель и распределитель на нашей планете солнечной энергии, главный творец климата, ежедневной погоды, аккумулятор тепла и, что особенно важно, необходимейшее условие жизни на планете. И нет на Земле ничего, к чему надо было бы относиться с большим вниманием и осторожностью, чем к столь привычной для нас воде. По образному выражению академика А. Л. Карпинского, «вода — это живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было».
4. Воздействие на литосферу.
Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли. Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный слой литосферы — почву, благодаря которой человечество удовлетворяет основную часть своих потребностей в продуктах питания. Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам, однако время, необходимое для их восстановления, т.е. формирования плодородного слоя, достаточного для сельскохозяйственного использования, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет. На нашей планете в качестве пашни обрабатывается около 10% суши. В начале нового тысячелетия человечество, вероятно, приблизится к полной реализации всех потенциальных земельных ресурсов.
Стремясь повысить урожаи выращиваемых культур, человек широко применяет удобрения, пестициды, строит оросительные и осушительные системы. При этом вносятся существенные антропогенные помехи в биогеохимические круговороты биогенных элементов. Основное условие формирования высоких урожаев —
наличие в почве питательных элементов в доступных формах и в должном соотношении. Основными биогенными элементами являются углерод, азот, фосфор, калий и т. д. Естественные биоценозы — это устойчивые саморегулирующиеся системы, тогда как агробиоценозы — это системы с разрушенными обратными связями, которые могут существовать только при целенаправленной регулирующей деятельности человека.
Интенсификация сельскохозяйственной деятельности человека и прежде всего химизация вызывают изменения в устоявшихся процессах превращения веществ и энергии в природе. Значительные потери веществ, например азота, происходят
в результате их улетучивания из почвы и вымывания. К началу нового тысячелетия, ожидаемые на планете потери азота, входящего в состав удобрений, составили более 40 млн. т/г. Обогащение биосферы азотом за счет удобрений опасно, т.к. это ведет к накоплению токсичных азотсодержащих органических соединений. Для земледелия особенно важен баланс фосфора в экологических системах.
Фосфор — важнейший биогенный элемент, и его дефицит резко снижает продуктивность растений. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Восполнение потерь возможно только путем внесения фосфорных и органических удобрений. В круговорот фосфора в биосфере вовлечены почва, вода и растения. При нарушении технологии использования удобрений их неблагоприятное воздействие на окружающую природную среду многосторонне сказывается на различных компонентах биосферы. При этом может происходить:
• нарушение круговорота и баланса питательных веществ, снижение плодородия почв;
• снижение урожаев сельскохозяйственных культур и качества продуктов;
• развитие грибковых и других заболеваний растений, рост сорняков из-за нарушения соотношения макро- и микроэлементов в почве;
• попадание питательных элементов удобрений и почвы со стоками в грунтовые воды, а далее в поверхностные водоемы, что вызывает их эвтрофикацию;
• проникновение в стратосферу оксидов азота, образующихся при денитрификации азотных соединений почвы и удобрений, способствует разрушению озонового слоя.
В результате интенсивного использования недр Земли облик планеты сильно изменился. В промышленно развитых районах сформировался антропогенный ландшафт
(
ландшафт, преобразованный хозяйственной деятельностью человека, при этом связь природных компонентов изменена в такой степени, что на месте ранее существовавшего природного комплекса складывается новый, развитие которого контролируется человеком). Считается, что в настоящее время антропогенные ландшафты занимают около половины территории суши.,
значительно отличающийся от природного.
Это привело к существенному изменению (упрощению) биоценозов, свойственных таким районам.
Заключение
Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения. Последствия вмешательства человека во все сферы природы игнорировать больше нельзя. Без решительного поворота будущее человечества непредсказуемо.
«Природа не храм, а мастерская, и человек в ней работник...». Великий русский писатель И. Тургенев, обладающий удивительным даром видеть и чувствовать природу, вложил в эту фразу особый смысл. Он глядел в будущее. Можно только восхищаться прозорливостью великого писателя. Да, природа - мастерская, где создаются все блага, необходимые для существования человека. Она требует бережного отношения к своим богатствам, которые, как известно, отнюдь не беспредельны.
Список литературы
1. Анкудимова И.А., Лебедева М.И. Экология, учебное пособие – Тамбов: Издательство ТГТУ, 2002;
2. Воронков Н.А. Основы общей экологии Учебник для студентов высших учебных заведений – М.: Агар, 1999;
3. Маглыш С.С. Общая экология Учебное пособие / С.С. Маглыш – М12 Гродно: ГрГУ, 2001;
4. Николайкин Н.И. Экология Учебник для ВУЗов / Н.И. Николайкин, Н.Е. Николайкина, О.П. Мелехова. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004;
5. Степановских а.С. Экология Учебник для ВУЗов. – М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001.
Задание № 2
На берегу озера площадью 5 км2
и средней глубиной 2 м расположено промышленное предприятие, использующее воду озера для технических нужд и затем сбрасывающее загрязненную воду в озеро.
Рассчитать каким будет загрязнение озера через 1 месяц, 1 год.
Сделать выводы о промышленном загрязнении водоемов и дать рекомендации по сохранению озера.
| № варианта |
Объем сброса сточной воды в ед. времени (л/сек) |
Фактическое содержание вредных примесей в сточной воде (мг/л) |
||
| мышьяк |
ртуть |
свинец |
||
|
|
20 |
0.22 |
0.095 |
0.71 |
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ (ВВ), сбрасываемых в озеро:
Мышьяк - 0.006 мг/л
Ртуть – 0.005 мг/л
Свинец – 0.05 мг/л
Решение.
1. Вычислим объем сточной воды, поступающей в озеро за 1 месяц, 1 год. Считаем сколько секунд в месяце (допустим в месяце 30 дней): 60 .
60 .
24 .
30 = 2 592 000 (сек). Следовательно, за 30-дневный месяц в озеро поступает 2 592 000 сек .
20 л/сек = 51 840 000 л сточной воды. За год (365 дней) это число составит: (60 .
60 .
24 .
365) сек .
20 л/сек = 630 720 000 л сточной воды.
2. Определим количество вредных веществ (ВВ), поступающих в озеро со сточной водой, пользуясь данными из таблицы исходных данных.
За месяц (30 дней):
Мышьяк (As) – 0,22 мг/л .
51 840 000 л = 11 404 800 мг
Ртуть (Hg) – 0,095 .
51 840 000 л = 4 924 800 мг
Свинец (Pb) – 0,71 мг/л .
51 840 000 л = 36 806 400 мг
За год (365 дней):
Мышьяк (As) – 0,22 мг/л .
630 720 000 л = 138 578 400 мг
Ртуть (Hg) – 0,095 .
630 720 000 л = 59 918 400 мг
Свинец (Pb) – 0,71 мг/л .
630 720 000 л = 447 811 200 мг
3. Вычислим фактическое загрязнение воды в озере каждым вредным веществом. Для этого вычислим объем воды в озере: V = 5 км2
.
2 м = 5 000 000 м2
.
2 м = 10 000 000 м3
= 10 000 000 л.
Считаем фактическое загрязнение воды (Сi
) в озере по формуле:
Сi
= кол-во ВВ в озере / объем воды в озере (мг/л)
За месяц:
СAs
= 11 404 800 мг / 10 000 000 л = 0,00114048 мг/л;
СHg
= 4 924 800 мг / 10 000 000 л = 0,00049248 мг/л;
СPb
= 36 806 400 мг / 10 000 000 л = 0,00368064 мг/л.
За год:
СAs
= 138 758 400 / 10 000 000 л = 0,01387584 мг/л;
СHg
= 59 918 400 / 10 000 000 л = 0,00599184 мг/л;
СPb
= 447 811 200 / 10 000 000 л = 0,04478112 мг/л.
4. Определим общее загрязнение озера предприятия по формуле
С = С1
/ПДК1
+ С2
/ПДК2
+ С3
/ПДК3
= ∑Сi
/ПДКi
,
Где Сi
– фактическое загрязнение воды ВВ, ПДКi
– ПДК этого ВВ.
За месяц:
С = 0,00114048 мг/л / 0,006 мг/л + 0,00049248 мг/л / 0,005 мг/л + 0,00368064 мг/л / 0,05 мг/л = 0,19008+0,098496 + 0,0736128 = 0,3621888;
За год:
С = 0,01387584 мг/л / 0,006 мг/л + 0,00599184 мг/л / 0,005 мг/л + 0,04478112 мг/л / 0,05 мг/л = 2,31264 + 1,198368 + 0,8956224 = 4,4066304.
Вывод.
Таким образом, через месяц озеро не «пострадает» от выброса предприятием вредных веществ, т.к. концентрация их не превышает допустимое значение, а через год без принятия каких-либо профилактических мер данное промышленное предприятие загрязнит озеро вредными веществами так, что фактическая концентрация каждого из загрязнителей будет превышать его предельно допустимую концентрацию.
Следовательно, чтобы сохранить данный водоем как природный объект, предприятию нужно:
· Снизить потребление чистой воды (создать замкнутые схемы промышленного водопотребления);
· Сократить сброс сточных вод по объему и количеству загрязняющих веществ в водоемы;
· Установить на территории предприятия очистные сооружения с установками для механической, физико-химической и биологической очистки.