Глобальные экологические проблемы

титул

Содержание.

1. Содержание понятий экологические факторы и среда обитания.

Классификация экологических  факторов………………………………...3

2. Глобальные экологические проблемы
1. Парниковый эффект……………………………………………………7
2. Кислотные дожди……………………………………………………..11
3. Разрушение озонового слоя…………………………………………..13

     3.Нормирование  природопользования……………………………………...15

     Литература

     Среда обитания - это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном, меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.

     Среда обитания организма - это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям.

    Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни - сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.

     Воздействие среды воспринимается организмами через посредство факторов среды, называемых экологическими.

     Экологическими факторами называют любые внешние факторы, оказывающие прямое или опосредованное влияние на численность (обилие) и географическое распространение животных и растений.  
     Экологические факторы очень многообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторы среды подразделяют на три большие группы – абиотические, биотические и антропогенные. 
     Абиотические факторы – это факторы неживой природы, прежде всего климатические (солнечный свет, температура, влажность воздуха), и местные (рельеф, свойства почвы, соленость, течения, ветер, радиация и т.п.). Эти факторы могут влиять на организм прямо (непосредственно), как свет и тепло, либо косвенно, как, например, рельеф местности, который обусловливает действие прямых факторов (освещенности, увлажнения, ветра и др.). 
     Биотические факторы – это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга (например, опыление насекомыми растений, поедание одних организмов другими, конкуренция между ними за те или иные виды ресурсов – пищу, пространство, свет и т.д. – паразитизм и многое другое). Биотические взаимоотношения имеют чрезвычайный сложный и своеобразный характер и также могут быть прямыми и косвенными. 
     Антропогенные факторы – это те формы деятельности человека, которые, воздействуя на окружающую среду, изменяют условия живых организмов или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных. Одним из наиболее важных антропогенных факторов является загрязнение. 
      Условия среды. Условиями среды, или экологическими условиями называют изменяющиеся во времени и пространстве абиотические факторы среды, на которые организмы реагируют по-разному в зависимости от их силы. Условия среды налагают определенные ограничения на организмы. Количеством света, проникающим через толщу воды, ограничивается жизнь зеленых растений в водоемах. Обилием кислорода ограничивается число воздуходышащих животных. Температурой определяется активность и контролируется размножение многих организмов. 
К наиболее важным факторам, определяющим условия существования организмов, практически во всех средах жизни относятся температура, влажность и свет. Рассмотрим действие этих факторов подробнее. 
     Температура. Любой организм способен жить только в пределах определенного интервала температур: особи вида погибают при слишком высоких либо слишком низких температурах. Где-то внутри этого интервала температурные условия наиболее благоприятны для существования данного организма, его жизненные функции осуществляются наиболее активно. По мере того как температура приближается к границам интервала, скорость жизненных процессов замедляется, и наконец, они вовсе прекращаются – организм погибает. 
     Пределы температурной выносливости у разных организмов различны. Существуют виды, способные выносить колебания температуры в широких пределах. Например, лишайники и многие бактерии способны жить при самой различной температуре. Среди животных наибольшим диапазоном температурной выносливости характеризуются теплокровные. Тигр, например, одинаково хорошо переносит как сибирский холод, так и жару тропических областей Индии или Малайского архипелага. Но есть и такие виды, которые могут жить только в более или менее узких температурных пределах. Сюда относятся многие тропические растения, как, например, орхидеи. В умеренном поясе они могут произрастать только в теплицах и требуют тщательного ухода. Некоторые кораллы, образующие рифы, могут жить только в морях, где температура воды не нижи 21 °С. Однако кораллы отмирают и когда вода сильно перегревается. 
     В наземно-воздушной среде и даже во многих участках водной среды температура не остаётся постоянной и может сильно варьировать в зависимости от сезона года или от времени суток. В тропических областях годовые колебания температуры могут быть даже менее заметны, чем суточные. И на оборот, в умеренных областях температура значительно различается в различные времена года. Животные и растения вынуждены приспосабливаться к неблагоприятному зимнему сезону, в течение которого активная жизнь затруднена или просто невозможна. В тропических областях такие приспособления выражены слабее. В холодном периоде с неблагоприятными температурными условиями в жизни многих организмов как бы наступает пауза: спячка у млекопитающих, сбрасывание листвы у растений и т.д. Некоторые животные совершают длительные миграции в места с более подходящим климатом.  
     Влажность. На протяжении большей части своей истории живая природа была представлена исключительными водными формами организмов. Завоевав сушу, они тем не менее не утратили зависимости от воды. Вода является составной частью значительного большинства живых существ: она необходима для их нормального функционирования. Нормально развивающийся организм постоянно теряет воду и поэтому не может жить в абсолютно сухом воздухе. Рано или поздно такие потери могут привести к гибели организма. 
     В физике влажность измеряется количеством водяных паров в воздухе. Однако наиболее простым и удобным показателем, характеризующим влажность той или иной местности, является количество осадков, выпадающих здесь за год или иной период времени. 
     Растения извлекают воду из почвы при помощи корней. Лишайники могут улавливать водяной пар из воздуха. Растения обладают рядом приспособлений, обеспечивающих минимальную потерю воды. Все сухопутные животные для компенсации неизбежной потери воды за счет испарения или выделения нуждаются в ее периодическом поступлении. Многие животные пьют воду; другие, например амфибии, некоторые насекомые и клещи, через покровы тела всасывают ее в жидком или парообразном состоянии. Большая часть животных пустынь никогда не пьет. Они удовлетворяют свои потребности за счет воды, поступающей с пищей. Наконец, есть животные, получающие воду еще более сложным путем – в процессе окисления жиров. Примерами могут служить верблюд и некоторые виды насекомых, например рисовый и амбарный долгоносики, платяная моль, питающиеся жиром. У животных, как и у растений, существует множество приспособлений для экономии расходов воды. 
     Свет. Для животных свет, как экологический фактор, имеет несравненно меньшее значение, чем температура и влажность. Но свет совершенно необходим живой природе, поскольку служит для нее практически единственным источником энергии.  
     С давних пор отличаются светолюбивые растения, которые способны развиваться только под солнечными лучами, и растения теневыносливые, которые способны хорошо расти под пологом леса. Большую часть подлеска в буковом лесу, отличающемся особой тенистостью, образуют теневыносливые растения. Это имеет большое практическое значение для естественного возобновления древостоя: молодая поросль многих древесных пород способна развиваться под прикрытием больших деревьев. 
     У многих животных нормальные условия освещенности проявляются в положительной или отрицательной реакции на свет. Все знают, как ночные насекомые слетаются на свет или как разбегаются тараканы в поисках укрытия, если только в темной комнате зажигают свет. 
      Однако наибольшее экологическое значение свет имеет в смене дня и ночи. Многие животные ведут исключительно дневной образ жизни (большинство воробьиных), другие – исключительно ночной (многие мелкие грызуны, летучие мыши). Мелкие рачки, парящие в толще воды, держаться ночью в поверхностных водах, а днем опускаются на глубину, избегая слишком яркого света. 
     По сравнению с температурой или влажностью свет почти не оказывает непосредственного влияния на животных. Он служит лишь сигналом к перестройке протекающих в организме процессов, что позволяет им наилучшим образом отвечать на происходящие изменения внешних условий. 
     Перечисленными выше факторами вовсе не исчерпывается набор экологических условий, определяющих жизнь и распространение организмов. Важное значение имеют так называемые вторичные климатические факторы, например ветер, атмосферное давление, высота над уровнем моря. Ветер обладает косвенным действием: усиливая испарение, увеличивает сухость. Сильный ветер способствует охлаждению. Это действие оказывается важным в холодных местах, на высокогорьях или в полярных областях.  
     Антропогенные факторы. Загрязняющие вещества. Антропогенные факторы весьма разнообразны по своему составу. Человек воздействует на живую природу, прокладывая дороги, строя города, ведя сельское хозяйство, перегораживая реки и т.д. Современная деятельность человека все чаще проявляется и в загрязнении окружающей среды побочными, часто ядовитыми продуктами. Двуокись серы, летящая из труб заводов и теплоэлектростанций, соединения металлов (меди, цинка, свинца), сбрасываемые возле рудников или образующиеся в выхлопных газах автомашин, остатки нефтепродуктов, сбрасываемые в водоемы при промывании нефтеналивных судов – вот лишь некоторые из загрязняющих веществ, ограничивающих распространение организмов (особенно растений). 
В промышленных районах концепции загрязняющих веществ достигают подчас пороговых, т.е. смертельных для многих организмов, значений. Однако, несмотря ни на что, почти всегда найдется хотя бы несколько особей нескольких видов, способных выжить в таких условиях. Причина состоит в том, что даже в природных популяциях изредка попадаются устойчивые особи. С повышением уровня загрязнений устойчивые особи могут оказаться единственными выжившими. Более того, они могут стать основателями устойчивой популяции, унаследовавший невосприимчивость к данному виду загрязнения. По этой причине загрязнение дает нам возможность как бы наблюдать эволюцию в действии. Разумеется, свойство противостоять загрязнению, пусть даже в лице единичных особей, наделена далеко не каждая популяция.  
     Таким образом, действие любого загрязняющего вещества двояко. Если это вещество появилось недавно или содержится в очень высоких концентрациях, то каждый вид, ранее встречавшийся на загрязненном участке, бывает обычно представлен лишь несколькими экземплярами – именно теми, что в силу естественной изменчивости обладали изначальной устойчивостью или их ближайшими потоками.  
Впоследствии загрязненный участок оказывается заселенным намного плотнее, но как правило, куда меньшим числом видов, чем если бы загрязнения не было. Такие вновь возникшие сообщества с обедненным видовым составом стали уже неотъемлемой частью среды обитания человека.

     Парниковый эффект – глобальная экологическая проблема.    

 Накопление углекислого  газа в атмосфере – одна из основных причин парникового эффекта. Углекислый газ действует в атмосфере, как стекло в оранжерее: он пропускает солнечную радиацию и не пропускает обратно в космос инфракрасное (тепловое) излучение Земли. Содержание парниковых газов – СО₂, метана и др. – неуклонно увеличивается. Двуокись углерода в атмосфере действует как мощный поглотитель земного излучения, которое в противном случае рассеивалось бы в космическом пространстве. Поглощая и вновь отдавая эту энергию излучения, двуокись углерода делает атмосферу теплее, чем она была бы в противном случае.    

 Фотосинтез способствует  уменьшению двуокиси углерода. Растения  усваивают из воздуха СО₂ и строят из нее свою биомассу. Вся растительность  суши усваивает из атмосферы около 20-30 млрд. т. углерода в форме его двуокиси. Один квадратный метр тропического леса извлекает из воздуха 1-2 кг углерода. Около 40 млрд. т. углерода усваивают в год микроскопические водоросли, плавающие в океане.    

 Однако растительность  Земли не способна справиться  с всё увеличивающимся загрязнением атмосферы, что приводит к изменению климата. По сравнению с доиндустриальной эпохой содержание двуокиси углерода  в атмосфере увеличилось на 28%. Если не принять меры, чтобы сократить выбросы, то к середине ХХI века средняя глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1,5 – 4,5 ⁰С.    

 Это приведет к  перераспределению осадков, увеличению  числа засух, изменится режим  речного стока. Растает верхний  слой вечной мерзлоты, которая  занимает в России около 10 млн.  км².уровень Мирового океана может подняться к 2030 году на 20 см., что приведет к затоплению прибрежных территорий.    

 Анализ динамики  климатических данных показал,  что в 80-х – начале 90-х гг. среднегодовые температуры на  северной половине Восточно-Европейской  равнины возросли из-за теплых зим, отмечена сопряженность ареалов максимальной изменчивости климатических характеристик с географическим распределением загрязнений атмосферы.     

 В результате антропогенных  выбросов парниковых газов изменяется  климат, что ведет к негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека.     

 В России изменения  климата  отразятся на сельском, лесном и водном хозяйстве. В зоне вечной мерзлоты, (а это около 55% площади всей страны), в результате таяния льдов при потеплении климата станет разрушаться хозяйственная инфраструктура, будет нанесен ущерб добывающей промышленности, транспортным, энергетическим системам, коммунальному хозяйству. Подъём уровня Мирового океана приведет к затоплению береговой зоны, будут затоплены населенные пункты, пострадает лесное хозяйство, живой и растительный мир. Изменение климата повлияет и на здоровье человека, возможно распространение многих видов заболеваний.     

 В 1992 г. страны  – члены ООН подписали Конвенцию  ООН об изменении климата, которая ратифицирована Россией 4 ноября 1994 г. и вступила в силу 6 марта 1995 г. Цель Конвенции  - добиться стабилизации парниковых газов в атмосфере  на уровне, которое бы не допускало опасного антропогенного воздействия на климат Земли.    

 В 1996 г. правительство России приняло федеральную целевую программу ''Предотвращение опасных изменений климата и их отрицательных воздействий''.    

 Суммарные промышленные выбросы  углерода в России в 1990 г.  составили около 650-700 млн. т.  Наиболее загрязняющими  атмосферу отраслями являются топливно-энергетическая, нефтехимическая, металлургическая и транспортная.

Воздействие энергетики на состояние  воздушного бассейна определяются в  основном видом сжигаемого топлива. Выбросы электростанций, потребляющих уголь, составляют 139 млн.кг в год окислов серы, 21 млн. кг окислов азота, 5 млн. кг твердых частиц.    

 Черная металлургия – следующий  по интенсивности источник загрязнения  атмосферы. Огромную роль в  загрязнении атмосферы играют  выбросы сталеплавильных цехов.    

 Большое количество углеводородов  содержится в выбросах нефтеперерабатывающей  и нефтехимической промышленности. Выброс в атмосферу вредных  веществ на нефтеперерабатывающих  заводах происходит из-за недостаточной  герметизации оборудования.    

 Один из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом – автомобильный транспорт. Автомобиль можно назвать химической фабрикой на колесах. На долю автомобиля приходится 60% всех вредных веществ в городском воздухе. Автомобильные выхлопные газы – смесь примерно 200 веществ. В них содержатся  углеводороды, – не сгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если автомобиль работает на малых  оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т.е. во время заторов или у красного сигнала светофора.    

 Есть несколько путей борьбы  с этим видом загрязнений: техническое  совершенствование двигателей, топливной  аппаратуры, электронных систем  подачи топлива; повышение качества  топлива, снижение содержания  токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов; использование альтернативных видов топлива.     

 Отработанные газы автомашин  можно обезвредить с помощью  специальных устройств в системе  выпуска двигателя автомобиля, называемых нейтрализаторами. Пламенный нейтрализатор – устройство для обезвреживания

     Отработанных газов двигателя автомобиля дожиганием в открытом пламени. Термический нейтрализатор – термоаккумулирующее устройство для нейтрализации отработанных газов двигателя автомобиля методом беспламенного сжигания. Жидкостный нейтрализатор – устройство для обезвреживания отработанных газов автомобилей с помощью химического связывания жидкостными реагентами.    

 Избавит население от выхлопных  газов электрический транспорт.

Рядом экологов была выдвинута разумная идея ''налога на выделенную углекислоту''. Страна, не зависимо от уровня индустриального  развития, получит определенную квоту  на производство СО₂. Богатые страны смогут покупать квоты на выбросы углекислоты у более бедных стран. Такие рыночные отношения смогли бы помочь, например, Бразилии получить дополнительные средства на борьбу с уничтожением тропического леса. Этот налог помог бы повысить инвестиции в разработку альтернативных источников энергии.

     Первый налог на производство углекислоты был введен Швецией в 1990 г. Министерство по защите окружающей среды поставило задачу снизить к

2000 г. в стране эмиссию СО₂ на 2,5% .Введен так же налог на сжигание угля, нефти и природного газа.

     В России отрыт способ  утилизации углекислого газа с использованием новейших технологий. Двуокись углерода извлекается из дымовых газов. Операцию проводят методом газоразделения с помощью ионообменных мембран, при этом концентрация углекислоты доводится до 98-99%. Очищенный двуокись углерода закачивают в хранилища, откуда он поступает на дальнейшую переработку.     

 На следующей стадии углекислый  газ смешивают с парами воды  и подвергают элекрохимическому  разложению в процессе электролиза.  В результате реакции при высокой температуре (1100-1150⁰С) на аноде выделяется сверхчистый кислород, а на катоде – смесь окиси углерода и водорода, т.е. синтез-газ, служащий основным сырьем для производства углеводородных соединений, всего спектра современных искусственных материалов – от синтетического бензина и дизельного топлива до изделий из полимеров (пластмасс, лаков, красок, растворителей и т.п.). Эта технология для получения углеводородов из диоксида углерода не имеет мировых аналогов.    

 Введение новых технологий  снизит накопление углекислого газа в атмосфере, поможет создать альтернативное сырьё для синтеза органических веществ, а значит решить важные экологические проблемы.

     Под популярным названием «кислотные дожди» кроется сложный комплекс воздействий техногенных загрязнений воздуха на человека и природную среду, главные последствия которых - рост аллергических заболеваний дыхательных органов, потери урожайности сельскохозяйственных растений, усыхание лесов, безрыбные озера.

Проблема кислотных дождей возникла в Западной Европе и Северной Америке в конце 50-х годов. В последнее десятилетие она приобрела глобальное значение главным образом в связи с возросшими выбросами окислов серы и азота, а также аммиака и летучих органических соединений (ЛОС). По данным ЕЭК, двуокись (трехокись) серы поступает из теплоэлектростанций и других стационарных источников при сжигании ископаемого топлива (88%), при переработке сульфидных руд (5%), нефтепродуктов, производстве серной кислоты и др. (7%). Для окислов азота среди стационарных источников топливно-энергетический дает 85% выбросов, производство цемента, извести, стекла, металлургические процессы, сжигание мусора и др.-12%. Азотные загрязнения поступают из нестационарных источников и-аммиак-от животноводческих предприятий и удобрений. Основные источники ЛОС-химические производства, промышленные и бытовые растворители, нефтехранилища, бензоколонкн и т.д.

     Кроме этих первичных загрязнений, атмосферный воздух содержит ряд вторичных - озон и другие фотохимические оксиданты (образующиеся при действии солнечного света на смесь окислов азота и углеводородов), азотную и серную кислоты и др. Озон, содержание которого в приземном воздухе за последние десятилетия удвоилось, составляет основную часть фотохимического смога в атмосфере городов, загрязненной выхлопными газами. Озон разрушает легочную ткань и способствует развитию опухолевых процессов, хотя в то же время защищает от ультрафиолетового излучения, компенсируя сокращение стратосферного озонового слоя.

     Первичные и вторичные оксиданты вместе определяют «поллютный климат», который зависит от обычного климата и в то же время изменяет его. Важно подчеркнуть, что воздействие каждого из поллютантов на природные экосистемы и человека определяется «поллютным климатом» как системой.   Состояние этой системы зависит от непрерывно протекающих реакций различного происхождения поллютантов с радикалами гидроксила и между собой в газовой фазе, на аэрозолях, на поверхности листьев. При этом их воздействия нейтрализируются или взаимно усиливаются как в случае совместного выпадения двуокиси серы и аммиака.

     Окислители поглощаются почвой и биотой из атмосферного воздуха, кислотных дождей и капель тумана, которые содержат в два-три раза больше серы и азота, чем дожди.

     Первым экономически ощутимым следствием кислотных выпадений была утрата рыбных ресурсов: сотни озер в Скандинавии и на Британских островах стали безрыбными. Среди факторов, воздействующих на популяции рыб в связи с подкислением, называют нехватку кальция, осаждение алюминия на жабрах и, главным образом, нарушение репродуктивных процессов. Чувствительны к подкислению также амфибии, ракообразные, хирономиды, личинки поденок и веснянок, сокращение биомассы которых существенно сказывается на численности околоводных птиц.

     Подкисление водоемов происходит за счет вымывания анионов серной и азотной кислот из почвы-главного аккумулятора кислотных загрязнений.   Подкисление почвы приводит к изменению А1/Са и AI/Mg отношений, которые в Центральной Европе за последние двадцать лет возросли почти в два раза. Однако емкость почв по отношению к кислотным загрязнениям определяется их минеральным составом, катионным обменом, почвенным дыханием и другими факторами, которые в свою очередь зависят от геологического субстрата, климата и растительности. Существует несколько расчетных моделей оценки кислотности почв и ее картографического анализа, в ряде случаев выявляющих очень высокую степень корреляции с геологическим субстратом. Относительно недавно сформировавшиеся после отступления ледников почвы северной Европы обладают незначительной поллютной емкостью по сравнению со старыми почвами, обогащенными железом и алюминием.