Контрольная работа по "Экологии"

    Прогнозы, сделанные с учетом данных о прошлых выбросах ОРВ  и максимальных уровней сокращения выбросов ОРВ согласно Монреальскому протоколу, показали, что полное восстановление озонового слоя может произойти лишь к середине XXI века, причем только при условии соблюдения всех договоренностей о сокращении выбросов ОРВ. Максимального разрушения слоя озона следует ожидать в течение первых двух десятилетий XXI века.                                                                           

    Проблемы  озона стали важной частью ряда международных исследовательских программ: Всемирной программы исследований климата, Международной геосферно-биосферной программы, а также отдельных проектов по озону. Основные результаты, полученные за последние годы и представленные в отчете WMO/UNER-19981, свидетельствуют о следующем:

    1.  скорость спада стратосферного озона в средних широтах замедлилась, поэтому реальные потери озона оказались меньше, чем прогнозируемые в 1994 году;

    2. антарктическая озоновая дыра весной сохранялась каждый год при спаде общего содержания озона, обычно составлявшем 40 - 55% в сентябре-октябре, но в отдельные недели возраставшем до 70%. Максимальный спад имел место в 1998 году;

    3. в умеренных широтах северного полушария тренд спада общего содержания озона был максимальным в слое 15-40 км (больше 7% за 10 лет) и минимальным (2% за 10 лет) на высоте около 30 км. Основная доля спада общего содержания тропосферного озона пришлась на слой между тропосферой и высотой 5 км. В понимании причин и роли изменений озонового слоя все еще существуют определенные неясности. Проведенные после извержения вулкана Пинатубо в 1991 году измерения привели к выводу о существенном влиянии этого важного события на стратосферный озон. Подтверждены новыми исследованиями данные о воздействии дозвуковых и сверхзвуковых самолетов на тропосферный и стратосферный (нижнего слоя) озон. Выбросы в атмосферу газов, обусловленные спутниками и сверхзвуковыми летательными аппаратами (один из наиболее важных компонентов - за счет твердотопливных ракет), являются на больших высотах единственным видом прямых антропогенных выбросов.

    Совершенно  очевидно, что озон влияет на ультрафиолетовую и длинноволновую радиацию, на атмосферную  циркуляцию, оказывает прямое воздействие  на растения и животных. Более того, озон является главным компонентом химических процессов с участием следовых газов, протекающих как в тропосфере, так и в стратосфере. Существуют связи между химическими, радиационными и динамическими процессами, ответственными за изменения озона, неполный учет которых вносит существенные неопределенности в оценке воздействий на слой озона.

    Поведение озона очень сложно, и ряд явлений  объяснить пока не удается. Пока, например, непонятен наблюдаемый в средних  широтах незначительный рост ультрафиолетового  излучения со временем. Замедление разрушения озонового слоя в атмосфере Земли над Северным полушарием, зарегистрированное в последнее время специалистами ВМО, объясняется естественными процессами - глобальным потеплением в стратосфере над Арктикой и изменением направления преобладающих воздушных потоков. Однако в Южном полушарии истощение озонового слоя в 2000 году (в октябре) тем не менее достигло рекордной отметки.

    Некоторые специалисты полагают, что восстановление озонового слоя в атмосфере Земли  может иметь неприятные последствия  для человечества: загрязнение земной атмосферы усилится из-за снижения концентрации ОН-групп, которые, связываясь с S и СН4, выводят их из атмосферы.

    Совершенно  иную роль играют изменения концентрации озона в приземном слое атмосферы, составляющего около 10% от общего содержания озона. Хотя эта роль пока окончательно не ясна, оценки показали, что с начала промышленной революции до настоящего времени произошло существенное увеличение содержания озона в тропосфере. Установлено, что он является важным парниковым газом, и вносит определенный вклад (10 - 20%) в потепление климата. Изучается вопрос о  влиянии тропосферного озона на химию свободной тропосферы. Важной особенностью является связь тропосферного озона с образованием фотохимического смога.

    Изменения стратосферного и тропосферного озона по-разному влияют на климат и экосистемы. Специфика их влияний создала определенную основу для того, чтобы считать, что стратосферный озон играет положительную роль, а тропосферный - отрицательную. В то же время есть точка зрения, что опасность, обусловленная наблюдаемым снижением содержания стратосферного озона, преувеличена. 
 
 
 
 
 
 

    Часть II. Загрязнение воды и пищи ртутью

    Введение

    Ртуть — химический элемент, переходный металл, группа IIB тяжёлая жидкость серебристо-белого цвета.

    Ртуть – один из семи металлов, известных  с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень  мало (7·10–6% в земной коре, примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном  состоянии в виде вкраплений в горные породы. Кроме того, ее очень легко выделить из основного минерала – сульфида (киновари). Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/см3), что ведро со ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.

    Сейчас  ядовитость ртути общеизвестна. Из всех ее соединений особенно опасны легкорастворимые соли, например, хлорид HgCl2 (сулема –  раньше ее широко использовали как  антисептик); смертельная доза сулемы при попадании в желудок составляет от 0,2 до 0,5 г. Опасна и металлическая ртуть, особенно при регулярном ее поступлении в организм. Но это – малоактивный металл, с желудочным соком не реагирует и выводится из желудка и кишечника почти полностью. В чем же ее опасность? Оказывается, ртуть легко испаряется, а ее пары, попадая в легкие, полностью задерживаются там и вызывают впоследствии отравление организма, хотя и не такое быстрое, как соли ртути. При этом происходят специфические биохимические реакции, окисляющие ртуть. Ионы ртути, прежде всего реагируют с SH-группами белковых молекул, среди которых – важнейшие для организма ферменты. Ионы Hg2+ реагируют также с белковыми группами –СООН и NH2 с образованием прочных комплексов – металлопротеидов. А циркулирующие в крови нейтральные атомы ртути, попавшие туда из легких, также образуют соединения с белковыми молекулами. Нарушение нормальной работы белков-ферментов приводит к глубоким нарушениям в организме, и прежде всего – в центральной нервной системе, а также в почках.

    Другой  возможный источник отравления – органические производные ртути. Эти чрезвычайно ядовитые производные образуются в результате так называемого биологического метилирования. Оно происходит под действием микроорганизмов, например, плесени и характерно не только для ртути, но и для мышьяка, селена, теллура. Ртуть и ее неорганические соединения, которые широко используются на многих производствах, со сточными водами попадают на дно водоемов. Обитающие там микроорганизмы превращают их в диметилртуть (CH3)2Hg, которая относится к числу наиболее ядовитых веществ. Диметилртуть далее легко переходит в водорастворимый катион HgCH3+. Оба вещества поглощаются водными организмами и попадают в пищевую цепочку; сначала они накапливаются в растениях и мельчайших организмах, затем – в рыбах. Метилированная ртуть очень медленно выводится из организма – месяцами у людей и годами у рыб. Поэтому концентрация ртути вдоль биологической цепочки непрерывно увеличивается, так что в рыбах-хищниках, которые питаются другими рыбами, ртути может оказаться в тысячи раз больше, чем в воде, из которой она выловлена. Именно этим объясняется так называемая «болезнь Минамата» – по названию приморского города в Японии, в котором за несколько лет от отравления ртутью умерло 50 человек и многие родившиеся дети имели врожденные уродства. Опасность оказалась так велика, что в некоторых водоемах пришлось приостановить лов рыбы – настолько она оказалась «нашпигованной» ртутью. Страдают от поедания отравленной рыбы не только люди, но и рыбы, тюлени.

    Для ртутного отравления характерны головная боль, покраснение и набухание десен, появление на них характерной темной каймы сульфида ртути, набухание лимфатических и слюнных желез, расстройства пищеварения. При легком отравлении через 2–3 недели нарушенные функции восстанавливаются по мере выведения ртути из организма (эту работу выполняют в основном почки, железы толстых кишок и слюнные железы).

    Если  поступление ртути в организм происходит малыми дозами, но в течение  длительного времени, наступает  хроническое отравление. Для него характерны, прежде всего, повышенная утомляемость, слабость, сонливость, апатия, головные боли и головокружения. Как видно, эти симптомы очень легко спутать с проявлением других заболеваний или даже с недостатком витаминов. Поэтому распознать такое отравление непросто. Из других проявлений ртутного отравления следует отметить психические расстройства. Раньше их называли «болезнью шляпников», так как для размягчения шерсти, из которой изготовляли фетровые шляпы, использовали нитрат ртути Hg(NO3)2.

    А вот лампы дневного света представляют определенную опасность: каждая из них  содержит до 0,2 г жидкой ртути, которая, если трубку разбить, начнет испаряться и загрязнять воздух.

    Ртутный «бум»

    Несколько лет тому назад в г. Минимата (Японии) была зарегистрирована эпидемия отравления ртутью. Ртуть была обнаружена в  консервированном тунце, который в  качестве пищи употребляли жертвы этого  отравления. Выяснилось, что один из заводов сбрасывал в Японское море отходы ртути как раз в том районе, откуда появились отравленные люди. Поскольку ртуть использовалась в краске для судов, ее и раннее постоянно обнаруживали в мировом Океане в небольших количествах. Однако японская трагедия позволила привлечь внимание общественности к этой проблеме. Маленькие дозы, которые и сейчас обнаруживаются в рыбе, в расчет не принимались, так как в маленьких концентрациях ртуть не аккумулируется. Она выделяется через почки, толстую кишку, желчь, пот и слюну. Между тем ежедневное поступление этих доз может иметь токсические последствия. Производные ртути способны инактивировать энзимы, в частности цитохромоксидазу, принимающую участие в клеточном дыхании. Кроме того, ртуть может соединяться с сульфгидрильными и фосфатными группами и, таким образом, повреждать клеточные мембраны. Соединения ртути более токсичны, чем сама ртуть.

    Угрозу  может представлять и питьевая вода - отходы предприятий, внесенных в  список объектов первоочередного внимания, почти в половине случаев содержат ртуть, - а также дымы мусоросжигателей на заводах, где используется этот металл. Впрочем, окончательных данных о роли этих двух возможных путей отравления ртутью пока нет.

    В поверхностные воды соединения ртути  могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь, метациннабарит, ливингстонит), в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со сточными водами электролизных производств, предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. Тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные объекты.

    Понижение концентрации растворенных соединений ртути происходит в результате извлечения их многими морскими и пресноводными  организмами, обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, а также в результате процессов адсорбции взвешенными веществами и донными отложениями.

    В поверхностных водах соединения ртути находятся в растворенном и взвешенном состоянии. Соотношение  между ними зависит от химического  состава воды и значений рН. Взвешенная ртуть представляет собой сорбированные соединения ртути. Растворенными формами являются недиссоциированные молекулы, комплексные органические и минеральные соединения. В воде водных объектов ртуть может находиться в виде метилртутных соединений.

    Содержание  ртути в речных незагрязненных и  слабозагрязненных водах составляет несколько десятых долей микрограмма  в 1 дм3, средняя концентрация в морской  воде 0,03 мкг/дм3, в подземных водах 1-3 мкг/дм3.

    Недавние  сообщения о высоком содержании ртути в тунце, подаваемом в вездесущих суши-ресторанах Нью-Йорка, были встречены в Японии коллективным зевком. Укиути спокойно относится ко ртути, которая, между прочим, при высокой концентрации может вызвать серьёзные повреждения головного мозга, потому что японское правительство исключило тунца из своих ограничений на содержание ртути в морепродуктах, поскольку он ловится не возле побережий.

    Правила запрещают употреблять и продавать  многие дары моря, если концентрация в  них ртути превышает 0,4 промилле. Для более опасной производной ртути – метила ртути – максимально допустимая концентрация составляет 0,3 промилле. Это ограничение было установлено в 1970-х гг. после вспышки массового отравления ртутью, содержащейся в рыбе, в южном городе Минамата (Minamata).