Природа

Экология – наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей
средой. В настоящее время экология распалась на ряд научных отраслей и
дисциплин, подразделяемых в соответствии с

Размерами объектов изучения: аут (о) экология (организм и его среда),
синэкология (экосистема и ее среда), популяционная, или демэкология
(популяция и ее среда) ландшафтная экология (крупные геосистемы с
участием живого и их среда), глобальная экология, промышленная экология,
или мегаэкология (учение о биосфере Земли);

Отношением к предметам изучения: экология микроорганизмов, экология
грибов, экология растений, экология человека, экология животных,
сельскохозяйственная экология, промышленная экология, общая экология;

Средами и компонентами: экология суши, экология пресных водоемов,
экология морская, экология Крайнего Севера, экология высокогорий,
экология химическая;

Подходом к предмету: аналитическая, динамическая;

Фактором времени: историческая, эволюционная.

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:
промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих
источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости
от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух
промышленное производство. Источники загрязнений – теплоэлектростанции,
которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ;
металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые
выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак,
соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и
цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания
топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,
сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные
загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в
атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних.
Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного
ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки
серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком
образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате
химических, фотохимических, физико-химических реакций между
загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие
вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на
планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические
предприятия, котельные установки, потребляющие более 70 % ежегодно
добываемого твердого и жидкого топлива.

В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными
газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа
поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является
соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и
способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового
эффекта.

Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты
в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания
дыхательных путей человека. Основными источниками выброса являются
предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,
коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В
атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются
медленному окислению до серного ангидрида.

Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия,
эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие
вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений –
фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения
характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются
сильными инсектицидами.

Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,
производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические
красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере
встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.
Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В
металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке
его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и
ядовитых газов.

Аэрозольные загрязнения.

Аэрозоли – это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном
состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев
особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические
заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде
дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется
при В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:
промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих
источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости
от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух
промышленное производство. Источники загрязнений – теплоэлектростанции,
которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ;
металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые
выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак,
соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и
цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания
топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,
сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные
загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в
атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних.
Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного
ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки
серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком
образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате
химических, фотохимических, физико-химических реакций между
загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие
вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на
планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические
предприятия, котельные установки, потребляющие более 70 % ежегодно
добываемого твердого и жидкого топлива.

Основные загрязнители воздуха:

Взвеси. Взвеси представляют собой крошечные частицы и капли, находящиеся
в воздухе во взвешенном состоянии. Мы наблюдаем их в виде смога или
дымки. Другие загрязнители присутствуют в газообразном или парообразном
состоянии и невидимы, за исключением буроватого диоксида азота. Взвеси
могут переносить другие загрязнители, растворенные в них или приставшие
к их поверхности.

Углеводороды и другие летучие органические соединения. Эта группа
включает в себя бензин, растворители для красок и растворы органических
чистящих веществ, переходящие в воздух в виде паров.

Угарный газ. Он очень ядовит.

Оксиды азота. Несколько газообразных соединений азота и кислорода.

Оксиды серы, в основном диоксид, т. е. сернистый газ. Он ядовит как для
растений, так и для животных.

Свинец и другие тяжелые металлы.

Озон и другие фотохимические окислители.

Кислоты, в основном серная и азотистая. Они чаще всего присутствуют в
виде капель жидкости, образующих кислотные дожди и туманы.

Аэрозольные загрязнения.

Производственный процесс выброс пыли, млн.т./год

Сжигание каменного угля 93,60

Выплавка чугуна 20,21

Выплавка меди
6,23

Выплавка цинка 0,18

Выплавка олова 0,004

Выплавка свинца 0,13

Производство цемента 53,37

Смог фотохимический сухой (Лос-анжелесского типа) – смесь продуктов
вторичного загрязнения воздуха, возникающих в результате разложения
загрязняющих веществ солнечными лучами (озон, оксиды азота, угарный газ,
органические вещества). Достигает максимального уровня около полудня при
температуре 24-32 С, низкой влажности и дополняется инверсией. Вызывает
раздражение глаз и снижает зрение.

Предельно допустимая концентрация – экологический норматив –
максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное
время не влияет на здоровье человека и его потомства, а также на
компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

Химическое загрязнение природных вод.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней
средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного
или подземного водного стока, разнообразные природные явления,
индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт,
хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний
является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ –
загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения , поступающие в
водную среду , классифицируют по-разному, в зависимости от подходов,
критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и
биологическое загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой
изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения
содержания вредных примесей как неорганической( минеральные соли,
кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы ( нефть
и нефтепродукты, органические остатки, поверностноактивные вещества,
пестициды).

Неорганическое загрязнение.

Основными неорганическими ( минеральными) загрязнителями пресных и
морских вод являются разнообразные химические соединения , токсичные для
обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути,
хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате
человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглащаются фитопланктоном, а
затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

Органическое загрязнение.

h e

?????оды пленку, которая препятствует газообмену между водой и
атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
Значительный объем органических веществ, большинство из которых не
свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными
и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков
наблюдается во всех промышленных странах.

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным
строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной
эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.
Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или
непроточных (водохранилища, озера). Располагаясь в водной среде,
органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода,
загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной
для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что
являются источником болезней человека( брюшной тиф, дизентерия, холера),
но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если
бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то
содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня,
необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Проблема загрязнения Мирового океана

( на примере ряда органических соединений)

Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-
коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит
преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических
углеводородов.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими
веществами в Мировом океане. К началу 80-х годов в океан ежегодно
поступало около 6 млн.т.нефти, что составляло 0,23% мировой добычи.
Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи.
Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод,
– все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на
трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в
морскую среду поступило около 2 млн.т.нефти. За последние 30 лет,
начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из
них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин
оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1
млн.т.нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и
ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0
млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т.нефти.
Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки,
образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее
толщину:

ВНЕШНИЙ ВИД ТОЛЩИНА,МКМ КОЛ-ВО НЕФТИ,

Л./КВ.КМ.

Едва заметна 0,038
44

Серебристый отблеск 0,076
88

Следы окраски 0,152
176

Ярко окрашенные разводы 0,305
352

Тускло окрашенные 1,016
1170

Темно окрашенные 2,032
2310

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в
воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет
1-10%(280 мм), 60-70% ( 400 мм ). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью
поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует
эмульсию двух типов : прямую « нефть в воде» и обратную «вода в нефти».
Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм,
менее устойчивы и характерны для нефти, содержащих поверхностно-
активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие
обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности,
переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

Синтетические поверхностно-активные вещества.

Детергенты ( СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих
поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих
средств ( СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со
сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС
содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также
ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов:
ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты ( персульфаты,
пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты
натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы
СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и
неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее
распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их
долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие
СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких
процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов
химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения
нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском
хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

Соединения с канцерогенными свойствами.

Канцерогенные вещества – это химически однородные соединения ,
проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать
канцерогенные, тератогенные( нарушение процессов эмбрионального
развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от
условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению
старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда
организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся
хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно,
полициклические ароматические углеводороды ( ПАУ). Максимальное
количество ПАУ в современных данных осадка Мирового океана ( более 100
мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах,
подверженным глубинному термическому воздействию. Основные
антропогенные источники ПАУ в окружающей среде – это пиролиз
органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и
топлива.

Тяжелые металлы.

Тяжелые металлы( ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к
числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они
широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому,
несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых
металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы
этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских
биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в
океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании
осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т.ртути. В
составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем
значительная часть – антропогенного происхождения. Около половины
годового промышленного производства этого металла 910 тыс.т./год)
различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых
промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно
повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в
высокотоксичную метил ртуть. Заражение морепродуктов неоднократно
приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году
насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили
отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на
которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть.
Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив
Минамата. Свинец – типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех
компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах,
атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в
окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это
выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных
предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.
Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными
стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает

(20-30)-10^3 т.свинца в год.

Сброс отходов в море с целью захоронения

( дампинг).

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение
различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при
дноуглубительных работах , бурового шлака, отходов промышленности,
строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,
радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей
массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для
дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого
количества органических и неорганических веществ без особого ущерба
воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг
рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества
несовершенству технологий. В шлаках промышленных производств
присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых
металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества)
32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка;
0,85% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия. Во время сброса прохождения
материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в
раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и
переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды.
Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию
кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению
взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению
сероводорода.

Тепловое загрязнение.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий
возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и
некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих
случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8
градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может
достигать 30 кв. км. Более устойчивая температурная стратификация
препятствуют водообмену поверхностным и донным слоем. Растворимость
кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом
температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающихся
органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и
всей флоры водорослей.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты
антропогенного воздействия на водную среду проявляется на индивидуальном
и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие
загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

Кислые атмосферные выпады на сушу.

Одна из острейших глобальных проблем современности и будущего – это
проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного
покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное
плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них
низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод
и верхних горизонтов почвы. Кислотность с нисходящими потоками воды
распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное
подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате
хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией
колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы,
поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют
с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой,
азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде « кислых дождей» на
сушу.

Заключение.

Охрана природы – задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова
и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор
многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением
цивилизации и полагают, что мы еще успеем справится со всеми
выявившимися затруднениями. Однако воздействие человека на окружающую
среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение,
понадобится целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и
действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь
в том случае, если мы накопим надежные данные о современном
взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые
методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Сабир Магнитогорск. 30,12,03

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter