Ответы на вопросы: Ответы по экологии на экзамен

34.   «Парниковый эффект» в земной атмосфере

       Многолетние наблюдения показывают,  что  в  результате  хозяйственной деятельности   изменяется  газовый  состав  и   запыленность   нижних   слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются  в  воздух миллионы  тонн  частиц  почвы.  При  разработке  полезных  ископаемых,   при производстве цемента, при внесении удобрений и трении  автомобильных  шин  о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов  промышленных  производств  в атмосферу  попадает  большое  количество  взвешенных  частиц   разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере  Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет  назад.  Это,  безусловно, результат  хозяйственной  деятельности  человека,  а  также  вырубки  лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ.

       Еще в конце прошлого  века  великолепный  химик  и  серьезный  ученый Сванте  Аррениус  выдвинул  гипотезу:  поскольку  углекислый  газ  поглощает тепловое излучение, то  естественно  предположить,  что  чем  больше  его  в атмосфере,  тем  теплее  становится  на  Земле.  С  повышением  концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который  проявляется  в нагреве  внутренних  слоев  атмосферы  Земли.  Это  происходит  потому,  что атмосфера  пропускает  основную  часть   излучения   Солнца.   Часть   лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается  атмосфера. Другая часть  лучей  отражается  от  поверхности  Планеты  и  это  излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению  средней температуры  Планеты.  Действие  парникового  эффекта  анналогично  действию стекла в оранжерее или парнике (от  этого  возникло  название  "парниковый эффект").

        Газы, вызывающие своей повышенной концентрацией  парниковый  эффект, называют парниковыми газами. В основном это углекислый газ  и  водяной  пар, но существуют и  другие  газы,  поглощающие  энергию,  исходящую  от  Земли. Например, хлорфтор содержащие  углеводородные  газы,  например,  фреоны  или хладоны. Концентрация этих газов в атмосфере также увеличивается.

35.   Кислотные осадки и их последствия

КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ, дождь, снег или дождь со снегом, имеющие повышенную кислотность. Кислотные осадки возникают главным образом из-за выбросов оксидов серы и азота в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа). Растворяясь в атмосферной влаге, эти оксиды образуют слабые растворы серной и азотной кислот и выпадают в виде кислотных дождей.

Относительная кислотность раствора выражается индексом рН (кислотность определяется наличием свободных ионов водорода Н⁺; рН – это показатель концентрации ионов водорода). При рН = 1 раствор представляет собой сильную кислоту (как электролит в аккумуляторной батарее); рН = 7 означает нейтральную реакцию (чистая вода), а рН = 14 – это сильная щелочь (щелок). Поскольку рН измеряется в логарифмической шкале, водная среда с рН = 4 в десять раз более кислая, чем среда с рН = 5, и в сто раз более кислая, чем среда с рН = 6.

Обычная незагрязненная дождевая вода имеет рН = 5,65. Кислотными называются дожди с рН менее 5,65. На значительных территориях на востоке США, юго-востоке Канады и западе Европы среднегодовые значения рН атмосферных осадков колеблются от 4,0 до 4,5.

В восточных районах США кислотность атмосферных осадков приблизительно на 65% определяется присутствием серной кислоты (H₂SO₄), на 30% – азотной кислоты (HNO₃) и на 5% – соляной кислоты (HCl). Главными источниками оксидов серы (SO₂ и SO₃), обусловливающих образование серной кислоты, являются тепловые электростанции, работающие на нефти и угле, а также металлургические заводы. Оксид азота (NO) и диоксид азота (NO₂), из которых образуется азотная кислота, поступают в атмосферу примерно в равных количествах от тепловых электростанций, работающих на нефтепродуктах и угле, и с выхлопными газами автомобильных двигателей. Сравнительно небольшое количество соляной кислоты в атмосферных осадках образуется в результате аккумуляции газообразного хлора от различных природных и промышленных источников. Кислотные дожди могут также выпадать при поступлении в атмосферу серной кислоты и азотсодержащих газов (диоксида азота NO₂ и аммиака NH₃) от естественных источников (например, при извержении вулканов).

Последствия. Разные природные обстановки различным образом реагируют на повышение кислотности. Кислотные осадки могут привести к изменению химических свойств почвы и воды. Там, где вода в реках и озерах стала довольно кислой (рН менее 5), например, в горах Адирондак (шт. Нью-Йорк, США) или в южных районах Норвегии и Швеции, исчезает рыба. При нарушении трофических цепей сокращается число видов водных животных, водорослей и бактерий. В городах кислотные осадки ускоряют процессы разрушения сооружений из мрамора и бетона, памятников и скульптур.

36.   Ресурсный кризис

Ухудшение экологического положения стало особенно заметно со второй половины 20-го века.
Сейчас человек стоит перед решением двух важнейших проблем: предотвращение ядерной войны и экологические катастрофы.
Сопоставление не случайно: антропогенное давление на природную среду грозит тем же что и применение атомного оружия, - уничтожением жизни на Земле.

До недавнего времени считали, что природа в состоянии сама перерабатывать и нейтрализовывать все вредные промышленные выбросы. Эта точка зрения привела к экологической катастрофе.  Причиной этого стало то, что механизмы адаптации естественных систем и самого человека к быстрым изменениям природной среды, имеющим антропогенный характер, перестали срабатывать.

Вследствие чего  природные экосистемы деградируют, и это ударяет по самому человеку.

История свидетельствует, что и в прежние эпохи обострялись противоречия между человеком и природой и это приводило к экологическим кризисам. Но это были локальные и региональные кризисы Особенностью нашего времени является интенсивное и глобальное воздействие человека на окружающую среду, что сопровождается интенсивными и глобальными негативными последствиями. Противоречия между человеком и природой способны обостряться, помимо прочего, из-за того, что не существует предела росту материальных потребностей человека, в то время как способность природной среды удовлетворить их - ограничена.
Увеличение интенсивности человеческой деятельности, связанной с изменением окружающей среды остро ставит вопрос о гармонии взаимодействия человека и природы.
Первобытный человек и человек античности не противопоставлял себя природе, более того он сознавал свою неразрывную связь с природой, отождествлял себя с ней и обожествлял ее.
Всего четверть века назад слово "экология" было известно очень узкому кругу людей. Отношения между обществом и природой интересовали лишь отдельных философов и представителей географических наук.
На рубеже 60-70-х годов человечество узнало, что все большее загрязнение воздуха и водных источников, оглушающие городские шумы, бесчисленные свалки мусора, удручающее оскудение природных ландшафтов - отнюдь не локальные явления. Под угрозой находятся практически все естественные оболочки (сферы) нашей планеты, многие фундаментальные равновесия в биосфере Земли и даже за ее пределами. Подрыв этих равновесий чреват необратимыми и пагубными для жизни на планете последствиями.
Противоречия в системе "человек - общество - природа" приобрели планетарный характер. Породив невиданные в прошлом угрозы и опасности, они наложили заметный отпечаток на и без того сложную общую картину современного мира.

Виды ресурсов на земном шаре. Сейчас человек в своей хозяйственной деятельности освоил почти все доступные и известные ему виды ресурсов, как возобновимых, так и невозобновимых.

Минеральные ресурсы.

В отличие от возобновимых ресурсов, которые при их правильном использовании оказываются практически неистощимыми, полезные ископаемые можно использовать лишь один раз, после чего они исчезают. Эти ресурсы невозвратимы. Темпы их образования неизмеримо медленнее, чем темпы добычи.
О важности минеральных ресурсов можно судить по их разнообразию и многостороннему использованию в повседневной жизни.
Некоторые минералы столь же важны для жизни и здоровья людей, как воздух и вода. Поваренная соль, например, без которой не может обходиться человек, была объектом обмена на всем протяжении человеческой истории. Она стала и важнейшим промышленным сырьем ее запасы в земной коре и в океане очень велики и человечество располагает этим ресурсом в изобилии.
Иначе обстоит дело с минеральным топливом и металлами. Многие из них не являются ни изобильными, ни дешевыми и потому должны находиться под охраной как исчезающий вид ресурсов.
Темпы эксплуатации земных недр ускоряются из года в год, поэтому необходимо  обеспечить рациональное и полное их использование.

Земельные ресурсы.

Почва поверхностный плодородный  слой земной коры, созданный под совокупным влиянием внешних условий: тепла, воды, воздуха, растительных и животных организмов, особенно микроорганизмов. Почвенные ресурсы являются одной из самых необходимых предпосылок обеспечения жизни на Земле. Однако их роль в настоящее время недооценивается. Почва как элемент биосферы призвана обеспечить биохимическую среду для человека, животных и растений. Только почвой могут быть обеспечены полноценные условия для производства продуктов питания, корма для животных. Неотъемлемыми функциями почва как природного тела является накопления атмосферных осадков и регулирование водного баланса, концентрация элементов питания растений, образование и обеспечение чистоты подземных вод.
При интенсивном использовании земли необходимо одновременно заботиться и об увеличении плодородия почвы.  Земельный фонд России    составляет  1709,7   млн. га.   Около  1100   млн. га    земель находится в зоне вечной мерзлоты. Сельскохозяйственные угодья занимают только 13% площади земельного фонда страны и имеют   тенденцию   к    сокращению.  За   последние   25   лет площади сельхозугодий сократились на 33 млн. га, несмотря   на ежегодное вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель. Основными причинами уменьшения cельхозугодий являются появление эрозии почв, недостаточно регламентируемый отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, подтопление и заболачивание, зарастание лесом и кустарником. Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова (иногда и почвообразующих пород) потоками воды или ветром.

Водные ресурсы.

Вода основа жизни на Земле и ее родина. К сожалению, обилие воды только кажущееся, в действительности гидросфера самая тонкая оболочка Земли, потому что на воду во всех ее состояниях и во всех сферах приходится менее 0,001 массы планеты. Природа устроена так, что вода постоянно обновляется в едином гидрологическом круговороте и охрана водных ресурсов должна осуществляться в самом процессе использования вод путем влияния на отдельные звенья круговорота воды. Потребности в воде возрастают из года в год. Промышленное значение воды очень велико, так как практически все производственные процессы требуют большого ее количества. Основная масса воды в промышленности используется для получения энергии и охлаждения.

Лесные ресурсы.

Леса национальное богатство народа, источник получения древесины и других видов ценного сырья, а также стабилизирующий компонент биосферы. Они имеют очень большое эстетическое и восстановительное значение. Рациональное использование и сохранение лесов в настоящее время приобретает большое значение для европейской части России и Урала, где сосредоточены сравнительно небольшие лесные ресурсы и основные производственные мощности промышленных предприятий, а также большинство населения страны. Для упорядочения пользования лесами государственного значения и предупреждения истощения древесных запасов в малолесных районах леса разделены на три группы. К первой группе относятся леса, выполняющие преимущественно следующие функции: водоохранные, защитные (противоэрозионные), санитарно-гигиенические и оздоровительные (городские леса, леса зеленых зон вокруг городов).
Ко второй группе относятся леса в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей, имеющие защитное и ограниченно эксплуатационное значение, а также леса с недостаточными лесосырьевыми ресурсами, для сохранения защитных функций которых, непрерывности и неистощимости пользования им требуется более строгий режим лесопользования.
К третьей группе относятся леса многолесных районов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение и предназначенные для непрерывного удовлетворения потребностей народного хозяйства в древесине без ущерба защитных свойств этих лесов. В лесах третьей группы ведущее место занимает использование целевых ресурсов (в первую очередь древесины). В свете современных вопросов охраны окружающей среды и рационального использования лесных ресурсов большое значение приобретает освоение лесов третьей группы, совершенствование лесоэксплуатации и переработки древесины, дальнейшее повышение продуктивности насаждений, эффективное использование побочных продуктов леса. Быстро растет и рекреационное значение лесов, расположенных в местах с развитой промышленностью, около больших городов. Рекреационная ценность лесов порой превосходит стоимость получаемой от них древесины. При скоплении в лесах отдыхающих возникает рекреационная нагрузка. Это может оказаться опасным для продолжения естественного развития и нормального существования лесных массивов, биогеоценозов. Если участок леса сильно поврежден вытаптыванием почвы, его нужно исключить из пользования на 3-5 лет и более. Нужно тщательно выполнять все правила противопожарной охраны, запрещать прогулки, отдых и сбор грибов и ягод в молодых лесонасаждениях.

Суть ресурсного кризиса

Суть ресурсного кризиса, который имеет глобальный характер, можно увидеть из схемы, центральным звеном, которой являются промышленные предприятия. Создавая промышленное предприятие, его руководство сталкивается с тремя аспектами, на которые оно  должно ориентироваться:

· экономичность и безотходность технологии;

· экологичность технологии, т. е. минимизация вредных выбросов в окружающую среду;

· максимизация прибыли.

В нашей стране опираются лишь на последний аспект максимизацию прибыли. Так как покупать новейшие технологии, и вкладывать деньги в научно технический прогресс никто не хочет, а для минимизации вредных выбросов необходимо строить дополнительные очистные сооружения, что требует также больших затрат. Тем самым для человека важна лишь экономическая выгода, то есть денежный доход.
А так как сейчас тенденция к росту населения на всем земном шаре, и урбанизации, то можно говорить об экологической проблеме городов, главным образом наиболее крупных из них, связанной с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.

Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса урбанизации во многих странах. Процент городского населения в отдельных странах равен более 70: Аргентина, Уругвай, Австралия, США, Япония, Германия, Швеция. Помимо крупных городов-миллионеров быстро растут городские агломерации или слившиеся города. Таковы Вашингтон-Бостон и Лос-Анжелес-Сан-Франциско в США; города Рура в Германии; Москва, Донбасс и Кузбасс в СНГ.
Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.

Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы, а загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров. Объемы сточных вод достигают 1м2 в сутки на одного человека. Поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников.
Водоносные горизонты под городами сильно истощены в результате непрерывных откачек скважинами и колодцами, а кроме того загрязнены на значительную глубину.
Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городских территорий. На больших площадях, под магистралями и кварталами, он физически уничтожается, а в зонах рекреаций парки, скверы, дворы сильно уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует водной и ветровой эрозии.
Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Развитие зеленых насаждений городов протекает в искусственных условиях, постоянно поддерживается человеком. Многолетние растения в городах развиваются в условиях сильного угнетения.

Проблема загрязнения окружающей среды. Состояние воздушного бассейна

Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и интенсивное загрязнение атмосферы. По большинству загрязняющих агентов, а их в городе насчитывается сотни, можно с уверенностью сказать, что они, как правило, превышают предельно допустимые концентрации.
Существенной особенностью крупных городов с населением более 500 тыс. человек является то, что с увеличением территории города и численности его жителей в них неуклонно возрастает  дифференциация концентраций загрязнения в различных районах. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в периферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных промышленных предприятий и, в особенности в центральных районах. В последних, несмотря на отсутствие в них крупных промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах наблюдается интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что в центральных районах атмосферный воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных, это приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта) в общем загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70%.