Наземные формации. Антиэкологичность использования невозобновимых топливных и минеральных ресурсов

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Характеристика пойкилотермных и гомойотермных животных

Наземные формации

Практическая работа №1

Практическая работа №4

Решение задачи

Антиэкологичность использования невозобновимых топливных и минеральных ресурсов

Закон минимума

Влияние электромагнитных волн на организм человека

Список литературы

Пойкилотермные и гомойотермные животные

Одной из функций организма является регулирование уровня теплопотерь, т.к. изменения теплового режима неблагоприятно сказываются на обменных процессах. В ходе эволюции у животных сформировались два основных типа теплообмена.

Пойкилотермные [греч. пойкилос - пестрый, разнообразный; термос - теплый], или холоднокровные, животные - к ним относятся все животные, кроме птиц и млекопитающих, - имеют неустойчивый уровень обмена веществ и непостоянную температуру тела, которая незначительно или вообще не отличается от температуры окружающей среды и изменяется вместе с ней. Пойкилотермы обеспечивают терморегуляцию различными способами: особенностями структуры и цвета покровов, позволяющими усиленно поглощать или отражать солнечные лучи; спецификой поведения (умение находить места, наиболее или наименее прогреваемые солнцем); усилением мускульной работы (у ряда летающих насекомых при интенсивной мышечной работе температура тела повышается на 15 - 20 0С выше температуры окружающей среды); сезонными различиями характера метаболизма; той или иной степенью испарения влаги с поверхности тела (наиболее безразличны к колебаниям температуры животные, способные изменять количество воды в организме) и т.д. Период резких сезонных колебаний внешней температуры (зима) пойкилотермы пребывают в неактивном состоянии. Активность и начало развития у них проявляется только со сменой сезона.

Среди пойкилотермных выделяются эвритермные животные, ведущие активный образ жизни в сравнительно широком температурном диапазоне, и стенотермные, не переносящие значительных колебаний температуры.

К пойкилотермным животным относятся змеи, комары, ящерицы, клопы, крокодилы, лягушки и др.

Гомойотермные [греч. хомойос - равный, одинаковый], или теплокровные, животные имеют более высокий и устойчивый уровень обмена веществ, в процессе которого осуществляется терморегуляция и обеспечивается относительно постоянная температура тела, которая практически не изменяется даже при существенных колебаниях температуры внешней среды. В организме гомойотермов вследствие биохимических реакций выделяется большое количество тепла. Это тепло и обеспечивает им постоянство температуры тела и относительную независимость от температурных условий среды. У гомойотермных животных (зайцы, белки, верблюды, овцы, обезьяны, волки, кроты, лисы и др.) различают химическую и физическую теплорегуляцию. Химическая теплорегуляция проявляется в продуцировании тепла, а физическая - в распределении и отдаче его. Оба процесса тесно взаимосвязаны.

В целом гомойотермных животных можно считать эвритермными, но и среди них имеются виды, переносящие резкие смены температур, и виды, не обладающие такой способностью.

Наземные формации

На современной Земле четко выделяются четыре среды жизни - водная, наземно-воздушная, почва и живые организмы. Эти среды жизни существенно различаются своими условиями.

Крупные биоценозы на планете объединяются в биомы или формации (природные экосистемы), которые могут быть дифференцированы на 3 группы: наземные, морские и пресноводные. В основе классификации лежат определенные признаки: для наземных - тип растительности, для водных - физические свойства воды и др. Рассмотрим подробнее наземные формации.

Наземные формации делятся на открытые - тундра [фин. тунтури - безлесная плоская возвышенность], пустыни, степи, саванны [исп. сабана] и закрытые - леса.

Тундра занимает самые высокие широты Северного полушария и тянется вокруг полюса непрерывной полосой. В глубине почвы - вечная мерзлота. Непроницаемая для воды почва создает условия для образования обширных болот, озер и рек. Для тундры характерно почти полное отсутствие лесной растительности. При переходе от севера к югу растительность меняется - вначале мхи, лишайники, затем карликовые березки, ивы, вереск, сфагновые и осоковые торфяники. Для тундры характерно и низкое видовое разнообразие животных: северный олень, овцебык, леминги, мышевидные грызуны, белая тундровая куропатка. Птицы прилетают только летом на гнездовья. Из рыб преобладают семга, сиг. Много гнуса. Лимитирующим фактором в тундре является низкая температура.

Пустыня представляет собой биом, характеризующийся крайне неблагоприятными климатическими условиями (количество осадков менее 200 мм в год) и бедностью растительного покрова, в котором преобладают растения, удерживающие воду (саксаул, тамарикс), имеющие приспособления против засыпания их песком. К типичным представителям животного мира пустынь относятся: тушканчики, суслики, ящерицы, черепахи, разнообразные змеи, насекомые, а из крупных животных - джейраны, сайгаки, куланы и др. Вся фауна также адаптирована к недостатку воды, в частности, некоторые млекопитающие даже живут под землей, выходя на поверхность только по ночам. Для пустынь характерна низкая активность деструкторов. Лимитирующим фактором является сухость - недостаток воды.

Степи характеризуются умеренным климатом и травянистым типом растительности с преобладанием многолетних злаковых трав, корни которых достигают большой глубины. Лесные группировки в степях представлены зарослями ивы, дуба, вяза, ольхи и др. и встречаются лишь по долинам крупных рек, балок, на песках надпойменных террас (сосновые боры). Отличительной чертой степей является приуроченность осадков к одному сезону и повышенная сухость в остальное время года. Степи богаты крупными стадными копытными, птицами и двукрылыми. Степи Восточной Европы, Азии, прерии Северной Америки, пампасы - субтропические степи [мн.ч. пампас из языка кечуа] в Южной Америке (главным образом в Аргентине) занимают огромные пространства. В настоящее время во всем мире почти все степи распаханы, и целинные их участки сохранились в основном в заповедниках.

Саванны в отличии от степей, размещаются в более теплых и влажных тропических районах, но с длительным сухим сезоном, т.е. представляют собой равнину, на которой расположен тропический биом с господством травянистой растительности при участии деревьев (или кустарников) и с ярко выраженной сезонной ритмикой развития. Саванны широко распространены в Африке, Южной Америке и на северо-западе Австралии. В различных типах саванн количество осадков колеблется от 500 до 1500 мм/год. Для всех типов саванн характерны экологические особенности растений: для уменьшения транспирации во время засушливого периода деревья сбрасывают листву, или она превращена в колючки. Совершенно иначе ведут себя травянистые растения: они не изменяют величину транспирации, а выгорают в засушливый период. Их листья отмирают, а корневые системы и почки возобновления хорошо защищены от высыхания. Характерна для саванн и такая жизненная форма многолетних растений как суккуленты, которые способны запасать влагу в листьях, стеблях и стволах (кактусы, молочаи и др.). Например, некоторые крупные кактусы накапливают до 3 тонн воды. Из деревьев типичными суккулентами являются бутылочное дерево и баобаб. Животный мир саванн очень богат и разнообразен (антилопы, носороги, слоны, буйволы, жирафы, зебры, львы, леопарды, гепарды и др.). В утилизации отмершей растительной массы ведущую роль играют термиты, помимо них переработкой детрита также занимаются дождевые черви, тараканы, сверчки, жуки и др.

Лес - это природный комплекс, в составе которого преобладают деревья одного или многих видов, растущие близко друг от друга и образующие более или менее сомкнутый древостой (совокупность деревьев). Лес покрывает почти 30% суши и распространен на всех континентах, кроме Антарктиды.

Тайга - хвойные бореальные леса простирающиеся в Голарктике в виде огромного пояса к югу от тундры. Занимает около 13,4 млн. км2 (примерно 10% суши), из них 9 млн. - в нашей стране. Таежная зона характеризуется относительно коротким безморозным периодом, холодной зимой с устойчивым снежным покровом, значительными осадками (300 - 800 мм/год), распространением многолетней мерзлоты и др. Снежный покров имеет большое значение для произрастания таежной растительности, т.к. он сохраняет тепло в почве, которая зимой всегда бывает теплее воздуха. Из-за холодной зимы рост деревьев и разложение их происходит относительно медленно. Видовое разнообразие невелико, многочисленны лишь насекомые. Таежная зона России богата ценными видами - рысь, соболь, куница, горностай, белка, росомаха, бурый медведь и др.; в ней обитает около 250 видов птиц - рябчик, глухарь, дятел, синицы и др., более 100 видов рыб.

Можно выделить следующие типы тайги:

темнохвойная тайга (представлена обыкновенной и серебристой елью с участием пихты и кедровой сосны);

светлохвойная тайга (лиственница, сосна).

Леса умеренного пояса образованы в основном лиственными породами. В Европе они распространены на территории к югу от тундры. Существование лиственных лесов обусловлено умеренным климатом с четко выраженными сезонными периодами, достаточно высокой влажностью, относительно равномерно распределенной по месяцам. Флора и фауна этих лесов достаточно богата и разнообразна.

Влажный тропический лес, гилея- вечнозеленые леса в тропических, субэкваториальных и экваториальных широтах с влажным климатом. Тропические леса покрывают обширные пространства Южной Америки, Центральной Африки и Малайзии. Сложились они под влиянием жаркого, очень влажного климата, при котором сезонные колебания температуры слабее суточных, а осадки обильны во все времена года. Тропические леса характеризуются непрерывной вегетацией (большая часть деревьев не имеет в древесине годичных слоев), сложной вертикальной структурой (свыше 5 ярусов), обилием эпифитов и лиан, отсутствием кустарников. Цветки, а затем и плоды образуются непосредственно на стволах и толстых ветвях. Под пологом огромных деревьев (высотой до 60 м) создается затененный, постоянно влажный микроклимат. Растительный мир чрезвычайно богат - очень редко можно встретить рядом два дерева одного вида. Фауна очень богата и разнообразна, в её распределении наблюдается четкая ярусность. Огромно и видовое богатство насекомых.

Устойчивость тропического леса относительно невелика и в случае порубок он восстанавливается очень медленно. Особое значение тропических лесов состоит в том, что быстрое сведение их грозит привести к уничтожению до половины видов животных и растений, обитающих на Земле и серьезным биогеохимическим сдвигам вплоть до уровня биосферы планеты.

Практическая работа №1

Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов

Вариант №12

Предприятие: «ОМЕГА»

Характеристика предприятия

Название пр-ия, загр. вещество	Высота трубы, м	Диаметр устья, м	T ГВС, 0С	выброс загр. в-ва, г/с
«ОМЕГА»	19	0,9	120
аммиак				2,9
диоксид углерода				3,9
ртуть				0,4
формальдегид				2,1

Максимальная концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе:

Cmax = A*M*F*m*n*Г*H-2*(V1*?T)-1/3

Из описания работы следует, что A=200, F=1, Г=1, Т0=24,7 0С, Wср=7 м/сек.

?T = ТГ - Т0 = 120 - 24,7 = 95,3 0С;

V1 = 0,785*D2*Wср = 0,785*0,92*7 = 4,451 м3/сек;

r = 1000*W2ср*D*H-2*?T-1 = 1000*49*0,9*0,003*0,01 = 1,323 < 100;

q = 0,65(V1*?T/H)1/3 = 0,65*(4,451*95,3/19)1/3 = 0,65*22,3251/3 = 1,830; 0,5<q<2;

m = (0,67 + 0,1*r1/2 + 0,34r1/3)-1 = (0,67 + 0,115 + 0,373)-1 = 1,158-1 = 0,863;

n = 0,532*q2 - 2,13*q + 3,13 = 1,782 - 3,898 + 3,13 = 1,014;

Cmax = 200*M*1*0,863*1,014*1*19-2*(4,451*95,3)-1/3 = 0,064*M;

Сmax (аммиак) = 0,064*2,9 = 0,186 мг/м3;

Cmax (диоксид углерода) = 0,064*3,9 = 0,25 мг/м3;

Сmax (ртуть) = 0,064*0,4 = 0,026 мг/м3;

Cmax (формальдегид) = 0,064*2,1 = 0,134 мг/м3.

Расстояние от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества:

xmax = 0,25*(5-F)*k*H

так как r < 100, 0,5 < q < 2, то

k = 4,95*1,830*(1 + 0,28*1,3231/3) = 11,843;

xmax = 0,25*(5 - 1)*11,843*19 = 225,017;

xmax ? 225,02 м.

Определение метеорологических условий, при которых может быть достигнута максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе:

так как r < 100, 0,5 < q < 2, то

Umax = 1,830; Umax ? 1,8 м.

Определение концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на заданном расстоянии от источника выбросов:

б = 500/225,017 = 2,222;

S1 = 1,13*(0,13*2,2222 + 1)-1 = 0,688, так как 1 < б < 8.

Рассчитаем концентрацию каждого загрязняющего вещества С500 на расстоянии 500 м от источника выбросов C500 = S1*Cmax:

С500 (аммиак) = 0,688*0,186 = 0,13 мг/м3;

C500 (диоксид углерода) = 0,688*0,25 = 0,17 мг/м3;

С500 (ртуть) = 0,688*0,026 = 0,018 мг/м3;

C500 (формальдегид) = 0,688*0,134 = 0,09 мг/м3.

Найдем для каждого загрязняющего вещества величину отношения его концентрации на расстоянии 500 м от источника выбросов к ПДКс.с.:

аммиак: С500/ПДКс.с. = 0,13/0,04 = 3,2;

диоксид углерода: С500/ПДКс.с. = 0,17/3,0 = 0,06;

ртуть: С500/ПДКс.с. = 0,018/0,0003 = 60;

формальдегид: С500/ПДКс.с. = 0,09/0,003 = 30.

Таблица результатов, полученных при выполнении работы

Вариант 12. Предприятие «ОМЕГА»
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3)	М, г/с	Сmax, мг/м3	С500, мг/м3	С500/ПДКс.с.
аммиак 0,04	2,9	0,186	0,13	3,2
диоксид углерода 3,0	3,9	0,25	0,17	0,06
ртуть 0,0003	0,4	0,026	0,018	60
формальдегид 0,003	2,1	0,134	0,09	30
H = 19 м; D = 0,9 м; T = 120 0C; ?T = 95,3 0C; V1 = 4,451; r = 1,323; q = 1,830; m = 0,863; n = 1,014; Cmax = 0,064M; k = 11,843; xmax ? 225,02; Umax ? 1,8 м/с; б = 2,222; S1 = 0,688.

Выводы:

1) Анализ полученных результатов показал, что на расстоянии 500 м от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы предприятием «ОМЕГА» составляет по аммиаку 3,2 ПДКс.с., по диоксиду углерода - 0,06 ПДКс.с, по ртути - 60 ПДКс.с, по формальдегиду - 30 ПДКс.с.

2) Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию «ОМЕГА» выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы очистки газоаэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов аммиака, ртути и формальдегида.

Практическая работа №4

Расчет экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов

Вариант №12

Предприятие «ОМЕГА»

1) Определение у

Размеры площадей, занимаемых различными типами территорий города, и значения уj:

населенные места - W1 = 0,402*252,1 = 101,334 км2,

таким образом, средняя плотность населенных мест г. Томска составляет n = 480000/10133,4 = 47,368 чел./га и у1 = 0,1*47,368 = 4,437;

территории промышленных предприятий - W2 = 0,09*252,1 = 23,950 км2, у2 = 4;

пашни - W3 = 0,16*252,1 = 40,336 км2, у3 = 0,25;

леса 1-ой группы - W4 = 0,11*252,1 = 27,731 км2, у4 = 0,2;

леса 2-ой группы - W5 = 0,15*252,1 = 37,815 км2, у5 = 0,1.

Рассчитаем значение коэффициента у по формуле

,

где Wзаз - общая площадь зоны активного загрязнения (далее ЗАЗ), 252,1 га;

Wj - площадь j-той части ЗАЗ, га;

L - количество типов территорий, попавших в ЗАЗ:

у = (1/252,1)*(101,334*4,737 + 23,950*4 + 40,336*0,25 + 27,731*0,2 + 37,815*0,1) = = 2,361.

2) Определим fi - характер рассеяния загрязняющего вещества i-го вида в атмосфере:

f1 (аммиак) = f2 (диоксид углерода) = f4 (формальдегид) =

= 4*(1 + 3)-1*100*[100 + (1 + 95,3/75)*19]-1 = 0,699;

f3 (ртуть) = 4*(1 + 3)-1*{1000/[60 + (1 +95,3/75)*19]}1/2 = 3,114.

3) Найдем приведенную массу годового выброса загрязняющего вещества i-го вида в атмосферу Mi* = ai * mi:

Рассчитаем показатели ai:

a1 (аммиак) = 3/0,04 = 75; a3 (ртуть) = 3/0,0003 = 10000;

a2 (диоксид углерода) = 3/3,0 = 1; a4 (формальдегид) = 3/0,003 = 1000.

Рассчитаем значения mi (1 год = 31536000 с):

m1 (аммиак) = 2,9*31536000 = 91454400 г/с = 91,454 т/год;

m2 (диоксид углерода) = 3,9*31536000 = 122990400 г/с = 122,99 т/год;

m3 (ртуть) = 0,4*31536000 = 12614400 г/с = 12,614 т/год;

m4 (формальдегид) = 2,1*31536000 = 66225600 г/с = 66,226 т/год.

Рассчитаем значения Mi*:

Mi* (аммиак) = 75*91,454 = 6859,05 усл. т/год;

Mi* (диоксид углерода) = 1*122,99 = 122,99 усл. т/год;

Mi* (ртуть) = 10000*12,614 = 126140,000 усл. т/год;

Mi* (формальдегид) = 1000*66,226 = 66226,000 усл. т/год.

В заключение определим величину экономического ущерба от загрязнения атмосферного воздуха точечными источниками выбросов:



Уатм = 0,24*2,361*(0,699*6859,05 + 0,699*122,99 + 3,114*126140,000 + + 0,699*66226,000) = 251572,5 руб.

Характеристика г. Томска

Тип территории	Wj, км2	уj
Населенные места	101,334	4,437
Территории промышленных предприятий	23,950	4
Пашни (приусадебные участки)	40,336	0,25
Леса 1-ой группы	27,731	0,2
Леса 2-ой группы	37,815	0,1
n = 47,368 чел./га; у = 2,361.

Характеристики предприятия

Вариант 12. Предприятие «ОМЕГА»
Загрязняющее вещество	Характеристика
	fi	ai	mi, т/год	Mi*, усл. т/год
аммиак	0,699	75	91,454	6859,05
диоксид углерода	0,699	1	122,99	122,99
ртуть	3,114	10000	12,614	126140,000
формальдегид	0,699	1000	66,226	66226,000
Уатм = 251572,5 руб.

Задача

Жилой комплекс сбрасывает в реку 70 млн. литров сточных вод в день, которые смешиваются с чистой водой в реке в соотношении 1:15. БПК сточных вод составляет 120 мг*л-1. Какое БПК будет иметь вода в зоне загрязнения? Смогут ли в этой воде обитать личинки коридалы и личинки веснянки?

Решение

1. Так как загрязненная вода смешивается с чистой при соотношении 1:15, то БПКсмеси = 1/15*120 = 8 мг*л-1.

Таким образом, БПК воды в зоне загрязнения составило 8 мг*л-1.

2. Из расчетов видно, что данная зона имеет достаточно высокий уровень растворенного кислорода, поэтому в этой части водоема смогут обитать личинки коридалы и личинки веснянки.

Антиэкологичность использования невозобновимых топливных и минеральных ресурсов

пойкилотермный наземный формация загрязнение выброс

Главная ответственность в удовлетворении энергетических потребностей человечества лежит на невозобновимых энергоресурсах. А это само - собой подразумевает необходимость их рационального использования.

Пока существует один вид возобновимых источников энергии, который человечество освоило в достаточной степени - это энергия падающего потока. Остальные источники пока остаются или малоосвоенными, или неосвоенными совсем.

Однако использование минерального топлива влечет за собой появление отбросов, шлаков, золы и т.д. Сейчас большинство предприятий сбрасывают эти отходы в окружающую среду. Рассмотрим воздействие этих выбросов на компоненты географической оболочки.

Различные компоненты продуктов сгорания топлива, выбрасываемые в атмосферу и во время пребывания там, ведут себя по-разному (изменяется температура, свойства, фазовые и агрегатные состояния, образуются и разлагаются химические соединения, смеси) такие выбросы называются примесными.

Происходящие в продуктах сгорания при движении их в пределах энергоустановки, изменения обусловлены высокими абсолютными температурами, большими перепадами температур, высокими скоростями движения, взаимодействием с конструкционными материалами (огнеупорные и изоляционные материалы, металлы и сплавы), а также взаимодействиями, происходящими в этих условиях.

При выходе в атмосферу выбросы содержат продукты реакций в твердой, жидкой и газовой фазах. Изменения состава выбросов после их выхода могут проявляться в виде: осаждения тяжелых фракций; распада на компоненты по массе и размерам; химические реакции с компонентами воздуха; взаимодействия с воздушными течениями, облаками, атмосферными осадками, солнечным излучением различной частоты (фотохимические реакции) и др.

В результате состав выбросов может существенно измениться, могут образоваться новые компоненты, поведение и свойства которых (в частности, токсичность, активность, способность к новым реакциям) могут значительно отличаться от исходных. Не все эти процессы в настоящее время изучены с достаточной полнотой, но по наиболее важным имеются общие представления, касающиеся газообразных, жидких и твердых веществ.

Газообразные примеси образуют соединения углерода, серы и азота.

Окислы углерода практически не взаимодействуют с другими веществами в атмосфере и время их существования почти не ограничено. К числу примесей относятся, прежде всего, окись и двуокись углерода.

Свойства СО2 и СО, как и других газов, по отношению к солнечному излучению характеризуются избирательностью в небольших участках спектра. Так, для СО2 при нормальных условиях характерны три полосы селективного поглощения излучения в диапазонах длин волн: 2,4-3,0; 4,0-4,8; 12,5-16,5 мкм. С ростом температуры ширина полос увеличивается, а поглощательная способность уменьшается, так как уменьшается плотность газа.

Сера. Одним из наиболее токсичных газообразных выбросов энергоустановок является сернистый ангидрид - SO2. Он составляет примерно 99% выбросов сернистых соединений, содержащихся в уходящих газах котлоагрегатов. Его удельная масса составляет 2,93 кг/м3, температура кипения 195 0С. Продолжительность пребывания SО2 в атмосфере сравнительно невелика. В присутствии аммиака и некоторых других веществ, время жизни SО2 исчисляется несколькими часами. В сравнительно чистом воздухе оно достигает 15-20 суток.

Воздействие серы на людей, животных и растения, а также на различные вещества разнообразна и зависит от концентрации, и от различных факторов окружающей среды.

Азот. В процессе горения азота образует с кислородом ряд соединений: N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5, свойства которых существенно различаются.

Время существования окислов азота характеризуется сроком от 100 часов до 4,5 лет.

Аэрозоли подразделяются на первичные - непосредственно выбрасываемые в атмосферу, и вторичные - образуемые при превращениях в атмосфере. Время существования аэрозолей в атмосфере колеблется от минут до месяцев, в зависимости от многих факторов. Крупные аэрозоли на высоте 1 км существуют 2-3 суток, в тропосфере - 5-10 суток, в стратосфере - до нескольких месяцев

Выбросы твёрдых частиц.

Размеры частиц могут сильно отличаться. Скорость осаждения частиц определяется в зависимости от их размеров и свойств, а также от свойств воздуха. Значительная доля примесей выпадает вблизи источника. Для тяжелых примесей характерна меньшая зависимость от толщины приземного слоя, чем для легких. Вследствие большой дисперсности частиц максимумы их концентрации разнесены в пространстве.

Выбросы влаги.

Поступление влаги в атмосферу от энергетических объектов вызывается различными процессами, имеющими различные температуры и энергии (сгорание топлива, продувки, протечки и др.).

Поведение влаги в атмосфере, в свою очередь, отличается разнообразием и связано с локальными концентрациями и фазовыми переходами. Как и другие газообразные вещества, водяной пар имеет линейчатый спектр поглощения. С увеличением температуры ширина полос увеличивается, а поглощающая способность уменьшается.

Количественная оценка поведения влаги в атмосфере может производиться только на фоне естественного атмосферного влагосодержания, которое зависит от взаимодействия с гидросферой и литосферой, а также с тепловыми процессами.

Несмотря на то, что неисчерпаемые источники имеют огромный энергетический потенциал, человек для удовлетворения своих нужд использует в основном невозобновимые источники энергии. Как следствие, возникает необходимость их рационального использования и контроля над выбросами. В нашей стране и во всем мире эксплуатация полезных ископаемых в большинстве случаев идет иррационально. В результате этого окружающей среде наносится непоправимый вред. Примером может служить появление парникового эффекта. Все это может привести к еще большему ухудшению экологической обстановки, исчерпанию природных ресурсов и, в конечном счете, к энергетическому кризису и тепловой катастрофе. Наиболее приемлемым и возможным в данной ситуации выходом из создавшегося положения может стать переход к нетрадиционным, неисчерпаемым и экологически чистым источникам энергии: солнечная энергия, энергия ветра, Мировой океан и т.д.

Закон минимума

Задачей экологии является поиск законов функционирования и развития данной области реальности. Исторически первым для экологии был закон, устанавливающий зависимость живых систем от факторов, ограничивающих их развитие (так называемых лимитирующих факторов).

В 1840 г. Ю. Либих установил, что урожай зерна часто лимитируется не теми питательными веществами, которые требуются в больших количествах, а теми, которых нужно немного, но которых мало и в почве. Сформулированный им закон гласил: “Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется величина и устойчивость последнего во времени”. Впоследствии к питательным веществам добавили ряд других факторов, например температуру.

Действие данного закона ограничивают два принципа. Первый: закон Либиха строго применим только в условиях стационарного состояния. Более точная формулировка: “при стационарном состоянии лимитирующим будет то вещество, доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму”. Второй принцип касается взаимодействия факторов. Высокая концентрация или доступность некоторого вещества может изменять потребления минимального питательного вещества. Организм иногда заменяет одно, дефицитное, вещество другим, имеющимся в избытке.

Наиболее важными факторами на суше являются свет, температура и вода (осадки), а в море - свет, температура и соленость. Эти физические условия существования могут быть лимитирующими и влияющими благоприятно. Все факторы среды зависят друг от друга и действуют согласовано.

Из других лимитирующих факторов можно отметить атмосферные газы (углекислый газ, кислород) и биогенные соли. Формулируя “закон минимума”, Либих имел в виду лимитирующее воздействие жизненно важных химических элементов, присутствующих в среде в небольших и непостоянных количествах. Они называются микроэлементами к ним относятся железо, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор, ванадий, кобальт, йод, натрий. Многие микроэлементы, подобно витаминам, действуют как катализаторы.

Важным лимитирующим фактором в современных условиях является загрязнение природной среды. Оно происходит в результате внесения в среду веществ, которых в ней не было (металлы, новые синтезированные химические вещества) и которые не разлагаются вовсе, либо существующих в биосфере (углекислый газ), но вносимых в чрезмерно больших количествах, не дающих возможности переработать их естественным способом. Образно говоря, загрязняющие вещества - это ресурсы не на своем месте.

Главным лимитирующим фактором, по Ю. Одуму, - размеры и качество “ойкоса”, или нашей “природной обители”, а не просто число калорий, которые можно выжать из земли. Ландшафт не только склад запасов, но и дом, в котором мы живем. Следует стремиться к тому, чтобы сохранить, по меньшей мере, треть всей суши в качестве охраняемого открытого пространства. Это означает, что треть всей нашей среды обитания должны составлять национальные или местные парки, заповедники, зеленые зоны, участки дикой природы и т. п. Ограничение использования земли является аналогом природного регулирующего механизма, называемого “территориальным поведением”. При помощи этого механизма многие виды животных избегают скученности и вызываемого ею стресса.

Территория необходимая одному человеку, по разным оценкам колеблется от 1 до 5 га. Вторая из этих превосходит площадь, которая приходится ныне на одного жителя Земли. Плотность населения приближается к одному человеку на 2 га суши. Пригодны же для сельского хозяйства только 24% суши. Хотя с площади всего лишь 0,12 га можно получить достаточно калорий, чтобы поддержать существование одного человека, для полноценного питания с большим количеством мяса, фруктов и зелени необходимо около 0,6 га на человека. Кроме того, нужно еще около 0,4 га для производства разного рода волокна (бумага, древесина, хлопок) и еще 0,2 га для дорог, аэропортов, зданий и т. п. Отсюда концепция “золотого миллиарда”, в соответствии с которой оптимальным количеством населения является 1 млрд. человек и стало быть уже сейчас около 6 млрд. “лишние люди”. Человек впервые за свою историю столкнулся с предельными, а не локальными ограничениями.

Преодоление лимитирующих факторов требует огромных затрат вещества и энергии. Для удвоения урожая необходимо десятикратное увеличение количества удобрений, ядохимикатов и мощности (животных или машин).

Влияние электромагнитных волн на организм человека

Бурное развитие машиностроительных отраслей народного хозяйства привело к использованию в некоторых производствах электромагнитных волн. Причем в ряде случаев человек оказывается подвержен их воздействию. Электромагнитные волны, взаимодействуя с тканями тела человека, вызывают определенные функциональные изменения. При интенсивном облучении эти изменения могут оказать вредное воздействие на организм человека. Знание природы воздействия электромагнитных волн на организм человека, норм допустимых облучений, методов контроля интенсивности излучений и средств защиты от них является совершенно необходимым для специалистов машиностроения в их многогранной практической деятельности.

Электромагнитное поле -- это особая форма материи, представляющая собой взаимосвязанные электрическое и магнитное поля.

Энергия электромагнитного поля может переходить в другие формы энергии. Фактически само существование жизни на Земле обусловлено преобразованием электромагнитной энергии (энергии солнечных лучей) в тепловую, химическую и другие виды энергии.

Действие электромагнитного излучения на организм человека в основном определяется поглощенной в нем энергией. Известно, что излучение, попадающее на тело человека, частично отражается и частично поглощается в нем. Поглощенная часть энергии электромагнитного поля превращается в, тепловую энергию. Эта часть излучения проходит через кожу и распространяется в организме человека в зависимости от электрических свойств тканей (абсолютной диэлектрической проницаемости, абсолютной магнитной проницаемости, удельной проводимости) и частоты колебаний электромагнитного поля.

Существенные различия электрических свойств кожи, подкожного жирового слоя, мышечной и других тканей обусловливают сложную картину распределения энергии излучения в организме человека. Точный расчет распределения тепловой энергии, выделяемой в организме человека при облучении, практически невозможен. Тем не менее, можно сделать следующий вывод: волны миллиметрового диапазона поглощаются поверхностными слоями кожи, сантиметрового -- кожей и подкожной клетчаткой, дециметрового -- внутренними органами.

Кроме теплового действия электромагнитные излучения вызывают поляризацию молекул тканей тела человека, перемещение ионов, резонанс макромолекул и биологических структур, нервные реакции и другие эффекты.

Из сказанного следует, что при облучении человека электромагнитными волнами в тканях его организма происходят сложнейшие физико-биологические процессы, которые могут явиться причиной нарушения нормального функционирования как отдельных органов, так и организма в целом.

Люди, работающие под чрезмерным электромагнитным излучением, обычно быстро утомляются, жалуются на головные боли, общую слабость, боли в области сердца. У них увеличивается потливость, повышается раздражительность, становится тревожным сон. У отдельных лиц при длительном облучении появляются судороги, наблюдается снижение памяти, отмечаются трофические явления (выпадение волос, ломкость ногтей и т. д.).

На протяжении миллиардов лет естественное магнитное поле земли, являясь первичным периодическим экологическим фактором, постоянно воздействовало на состояние экосистем. В ходе эволюционного развития структурно-функциональная организация экосистем адаптировалась к естественному фону. Некоторые отклонения наблюдаются лишь в периоды солнечной активности, когда под влиянием мощного корпускулярного потока магнитное поле земли испытывает кратковременные резкие изменения своих основных характеристик. Этот явление, получившее название магнитных бурь, неблагоприятно отражается на состоянии всех экосистем, включая и организм человека. В этот период отмечается ухудшение состояние больных, страдающих сердечно-сосудистыми, нервно-соматическими и другими заболеваниями. Влияет магнитное поле и на животных, в особенности на птиц и насекомых.

На нынешнем этапе развития научно-технического прогресса человек вносит существенные изменения в естественное магнитное поле, придавая геофизическим факторам новые направления и резко повышая интенсивность своего воздействия. Основные источники этого воздействия - электромагнитные поля от линий электропередачи (ЛЭП) и электромагнитные поля от радиотелевизионных и радиолокационных станций.

Отрицательное воздействие электромагнитных полей на человека и на те или иные компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения. Неблагоприятное воздействие электромагнитного поля, создаваемого ЛЭП, проявляется уже при напряженности поля, равной 1000 В/м. У человека нарушаются эндокринная система, обменные процессы, функции головного и спинного мозга и др.

Воздействие неионизирующих электромагнитных излучений от радиотелевизионных и радиолокационных станций на среду обитания человека связано с формированием высокочастотной энергии. Японскими учеными обнаружено, что в районах, расположенных вблизи мощных излучающих теле- и радиоантенн заметно повышается заболевание катарактой глаз. Медико-биологическое негативное воздействие электромагнитных излучений возрастает с повышением частоты, то есть с уменьшением длины волн.

Неионизирующие электромагнитные излучения радиодиапазона от радиотелевизионных средств связи, радиолокаторов и других объектов приводят к значительным нарушениям физиологических функций человека. Вредное воздействие на человеческий организм невидимого, но очень опасного электромагнитного загрязнения окружающей среды идет гораздо более быстрыми темпами, чем прогресс в электронике.

Список литературы

Керингтон Р., Биология моря - Ленинград, 1966.

На перекрестках экологии; В.В. Плотников; 1985.

Экология, окружающая среда и человек; Ю.В. Новиков; Москва 1998.

Г. В. Смирнов, А. Г. Карташев, Г. Г. Зиновьев, Воскресенский В. В. Экология: Учебное пособие. - Томск: ТМЦДО, 2000. - 145 с.

Г. В. Смирнов, А. Г. Карташев, Г. Г. Зиновьев, Воскресенский В. В. Экология: Учебное - методическое пособие. - Томск: ТМЦДО, 2000. - 163 с.

Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. Экология.

1. Размещено на www.allbest.ru