Шпаргалка по "Основам экологии"

Вопрос 22. Основные загрязнения атмосферного воздуха и явления, которые они вызывают.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.  Загрязнение атмосферы может быть естественным  (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность,  выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.  Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных  загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим  масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха. В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное,  региональное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется  повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район,  сельскохозяйственная зона и др.). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные  пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом. По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:

1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид  углерода, углеводороды и др.);

2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей  и др.);

3) твердые  (канцерогенные вещества, свинец  и его соединения,  органическая  и неорганическая пыль, сажа, смолистые  вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного  воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной  деятельности человека —  диоксид серы (S02), оксиды азота (NO), оксид  углерода (СО) и твердые частицы. На их долю  приходится около 98% выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов и  поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород,  соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. , но именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России. Наиболее опасное загрязнение атмосферы —  радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными  изотопами — продуктами испытания ядерного оружия,  проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы  загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники..

Последствия: Смог-ядовитая смесь дыма, тумана, пыли. Виды смога: Лос-Анжелеский тип(летний), Лондонский тип(зимний); кислотные дожди; озоновые дыры; глобальное потепление, вызванное парниковым эффектом.  

Вопрос 23. Причины и следствия «парникового эффекта». Киотский протокол.

Парниковый  эффект - накопление в атмосфере парниковых газов, которые препятствуют длинноволновому излучению с поверхности земли. Общеизвестно, что при одинаковой дневной температуре ночная бывает различной, в зависимости от облачности.  Облачность укрывает землю, словно одеялом, и пасмурная ночь бывает градусов на 5—10 теплее безоблачной при той же дневной температуре. Однако, если облака, представляющие собой мельчайшие капельки воды,  не пропускают тепло как наружу, так и от Солнца к Земле, то углекислый газ работает как диод — к Земле тепло от Солнца поступает, обратно – нет. Человечество тратит огромное количество природных ресурсов, сжигает все больше и больше ископаемого топлива, в результате чего в атмосфере растет процентное содержание углекислого газа, и он не выпускает в космос инфракрасное излучение от нагретой поверхности Земли, создавая “парниковый эффект”.

Причиной  появления парникового  эффекта является накопление в атмосфере так называемых «парниковых» газов: двуокиси углерода, озона, метана, закиси азота, паров воды, галогенноуглеродов и др. промышленных газов.Они пропускают солнечный свет к Земле, но препятствуют проникновению тепловых лучей от поверхности Земли в космос. Происходит накопление тепла в атмосфере и глобальное потепление климата.

Последствиями глобального потепления будут следующие явления: затопление низинных областей планеты; увеличение осадков, тяжести и частоты чрезвычайных ситуаций; перемещение климатических зон к полюсу; учащение жарких периодов; нехватка продовольствия и голод; ухудшение качества воды; бурное развитие патогенных организмов. Самым благоразумным ответом на изменение климата является сокращение и регулирование выбросов (поставщиков «парниковых» газов).

Киотский протокол - дополнительный документ к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (1992). Подписан в Киото (Япония) в декабре 1997 года 159 государствами. Подписавшие его страны договорились о необходимости сокращения выбросов парниковых газов, которые вызывают глобальное потепление. Каждое государство получает определенные квоты на выброс в атмосферу вредных газов. Если какая либо страна не использует полностью свои лимиты, то она имеет право их продать. 

Вопрос  24. Причины и следствия образования озоновых дыр. Монреальский протокол.

Озоновая  дыра - локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и бромсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя.

Причины: К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков. Главными веществами, вносящими вклад в разрушению молекул озона, являются простые вещества (водород, атомы кислорода, хлора, брома), неорганические (хлороводород, моноксид азота) и органические соединения (метан, фторхлор, которые выделяют атомы хлора и брома). Таким образом, фтор не участвует в реакциях распада озона. Йод также не разрушает стратосферный озон, так как йодсодержащие органические вещества почти полностью расходуются ещё в тропосфере. Основные реакции, вносящие вклад в разрушение озона приведены в статье про озоновый слой.

Последствия: Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные. По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов  (фреонов) являются США — 30,85%, Япония — 12,42;  Великобритания — 8,62 и Россия — 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн км2, Япония — 3 млн км2. Монреальский протокол (1987), стороны договорились об охране озонового слоя.,принимать соответствующие меры для охраны здоровья людей и окружающей среды от вредных воздействий, которые возникают или могут возникнуть в результате человеческой деятельности, изменяющей или способной изменить озоновый слой, обеспечить охрану озонового слоя путем принятия превентивных мер по надлежащему регулированию всех глобальных выбросов разрушающих его веществ. 

Вопрос 25. Причины и следствия выпадения  кислотных дождей.

Кислотные дожди - атмосферные кислотные осадки. Причиной кислотных дождей является промышленность. Когда идет дождь, капли воды (или снежинки, когда идет снег) захватывают из воздуха вредные примеси, попавшие в него из труб какого-нибудь завода. Мерой кислотности является значение pH (водородный показатель). Шкала значения pH идет от 02 (крайне высокая кислотность), через 7 (нейтральная среда) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка (чистая вода) имеет pH=7. Дождевая вода в чистом воздухе имеет pH=5,6. Чем ниже значение pH, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5, то осадки считаются кислотными. На обширных территориях промышленно развитых стран мира выпадают осадки, кислотность которых превышает нормальную от 10-1000 раз (рН= 5-2,5). Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной (H2SO4) и азотной (HNO3) кислот. Наличие серы и азота в этих формулах показывает, что проблема связана с выбросом данных элементов в атмосферу. При сжигании топлива в воздух попадает диоксид серы, также происходит реакция атмосферного азота с атмосферным кислородом и образуются оксиды азота.

Последствия: В водных экосистемах кислотные осадки вызывают гибель рыб и других водных обитателей. Подкисление воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах. Вместе с гибелью озер становится очевидной и деградация лесов. Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных микроорганизмов. Во время засухи через поврежденные листья испаряется больше влаги. Выщелачивание биогенов из почвы и высвобождение токсичных элементов способствует замедлению роста и гибели деревьев. Можно предположить, что происходит и с дикими видами животных, когда погибают леса. Если разрушается лесная экосистема, то начинается эрозия почвы, засорение водоемов, наводнение и ухудшение запасов воды становятся катастрофическими. В результате закисления в почве происходит растворение питательных веществ, жизненно необходимых растениям; эти вещества выносятся дождями в грунтовые воды. Когда деградирует почвенная фауна, снижаются урожаи, ухудшается качество сельскохозяйственной продукции, что влечет за собой ухудшение здоровья населения. Кислотные дожди разъедают металлы, краски, синтетические соединения, разрушают архитектурные памятники. 

Вопрос 26. Лондонский и Лос-анджелесский тип смога.

Лондонский  тип смога, возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300— 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более 4 тыс. человек, до 10 тыс. человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре смог убил за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию — сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей, которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Только в одном городе Токио смог вызвал отравление 10 тыс. человек в 1970 г. и 28 тыс. — в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк), особенно в тех городах, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается. 

Вопрос 27. Основные виды загрязнения вод  и источники загрязнения.

Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое  загрязнение - наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты) и неорганическим (соли, кислоты), токсичным (мышьяк соединения ртути, свинца,) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т.д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма  опасно содержание в воде, даже при  очень малых концентрациях, радиоактивных  веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами. Основными источниками загрязнения являются промышленные и коммунальные канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм, попадание в водоемы с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнений. Среди загрязнителей воды наибольшую опасность представляют фенолы, нефть и нефтепродукты, соли тяжелых металлов, радионуклиды, пестициды и другие органические яды, биогенная органика, насыщенная бактериями, минеральные удобрения и т. д. Общая масса основных антропогенных загрязнителей гидросферы достигла 15 млрд т в год. Большая часть этих загрязнителей приходится на реки, где средняя их концентрация достигла 400 мг/л. 

Вопрос 28. Экологические последствия загрязнения  гидросферы.