Защита биосферы, литосферы и почв от антропогенных загрязнений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопрос 1

Круговороты веществ в биосфере - большой (геологический) и малый (биогеохимический). Их движущие силы и значение

Ответ. Большой круговорот веществ в природе (геологический). Геологический круговорот обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму - источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы. Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

Большой круговорот - это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана - конденсация водяного пара - выпадение осадков на эту же водную поверхность океана.

Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле, весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за два миллиона лет.

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический). В отличие от большого круговорота, малый совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его - в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.

Этот круговорот для жизни биосферы - главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.

Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара. Например, на экваторе количество тепла, приходящееся на единицу площади, в три раза больше, чем на архипелаге Шпицберген (80 с. ш.). Кроме того, она теряется путем отражения, поглощается почвой, на транспирацию воды и т.д. а, как мы уже отмечали, на фотосинтез тратится не более 5% от всей энергии, но чаще всего 2-3%.

В ряде экосистем перенос вещества и энергии осуществляется преимущественно посредством трофических цепей.

Такой круговорот обычно называют биологическим. Он предполагает замкнутый цикл веществ, многократно используемый трофической цепью. Безусловно, он может иметь место в водных экосистемах, особенно в планктоне с его интенсивным метаболизмом, но не в наземных экосистемах, за исключением дождевых тропических лесов, где может быть обеспечена передача питательных веществ «от растения к растению», корни которых на поверхности почвы.

Однако в масштабах всей биосферы такой круговорот невозможен. Здесь действует биогеохимический круговорот, представляющий собой обмен макро- и микроэлементов и простых неорганических веществ (CO2, H2O) с веществом атмосферы, гидросферы и литосферы. Круговорот отдельных веществ В. И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Суть цикла в следующем: химические элементы, поглощенные организмом, впоследствии его покидают, уходя в абиотическую среду, затем, через какое-то время, снова попадают в живой организм и т.д. Такие элементы называют биофильными. Этими циклами и круговоротом в целом обеспечиваются важнейшие функции живого вещества в биосфере. В.И. Вернадский выделяет пять таких функций:

Ш первая функция - газовая - основные газы атмосферы Земли, азот и кислород, биогенного происхождения, как и все подземные газы - продукт разложения отмершей органики;

Ш вторая функция - концентрационная - организмы накапливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первом месте стоит углерод, среди металлов первый кальций, концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, йода - водоросли (ламинария), фосфора - скелеты позвоночных животных;

Ш третья функция - окислительно-восстановительная - организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Mn, Fe) и неметаллов (S) с переменной валентностью;

Ш четвертая функция - биохимическая - размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого вещества;

Ш пятая функция - биогеохимическая деятельность человека - охватывает все разрастающееся количество вещества земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др., для хозяйственных и бытовых нужд человека.

В биогеохимических круговоротах следует различать две части, или как бы два среза:

- резервный фонд - это огромная масса движущихся веществ, не связанных с организмами,

- обменный фонд - значительно меньший, но весьма активный, обусловленный прямым обменом биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением. Если же рассматривать биосферу в целом, то в ней можно выделить:

1. круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан) и

2. осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологическом круговороте).

В связи с этим, следует отметить, лишь один-единственный на Земле процесс, который не тратит, а, наоборот, связывает, солнечную энергию и даже накапливает ее - это создание органического вещества в результате фотосинтеза.

Вопрос 2

Понятие «загрязнение окружающей природной среды». Характеристика (с примерами) основных видов антропогенных загрязнений: химического, физического (энергетического) и биологического

Ответ 1. Загрязнение природной среды - привнесение в среду или возникновение в ней новых (нехарактерных для нее) физических, химических или биологических агентов, или превышение естественного средне многолетнего уровня концентрации тех же агентов в рассматриваемый период. Различают природные и антропогенные загрязнения.

Под загрязнением окружающей среды автор Снакин В.В. понимает «изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту».

Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения.

Загрязнение окружающей среды - это поступление в нее вредных веществ, могущих нанести ущерб здоровью человека, неорганической природе, растительному и животному миру или стать помехой в той или иной человеческой деятельности. Конечно, загрязнения, вызванные деятельностью людей (их называют антропогенными), надо отличать от естественных загрязнений. Обычно, говоря о загрязнении, имеют в виду именно антропогенное загрязнение и оценивают его, сравнивая мощности естественных и антропогенных источников загрязнения.

Из-за больших количеств поступающих в среду отходов человеческой деятельности способность окружающей среды к самоочищению находится на пределе. Значительная часть этих отходов чужда природной среде: они либо ядовиты для микроорганизмов, разрушающих сложные органические вещества и превращающих их в простые неорганические соединения, либо вообще не разрушаются и поэтому накапливаются в различных частях окружающей среды. Даже те вещества, которые привычны для окружающей среды, поступая в нее в слишком больших количествах, могут изменять ее качества и воздействовать на экологические системы.

Загрязнение окружающей среды - привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.

Основные типы загрязнения:

1. Физическое (тепловое, шумовое, электро-магнитное, световое, радиоактивное);

2. Химическое (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и др. химические вещества);

3. Биологическое (биогенное, микробиологическое, генетическое);

4. Информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства.

1) Физическое (энергетическое):

Ш тепловое - возникает в результате изменения температуры среды, в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов, воды;

Ш световое - нарушение естественной освещенности от воздействия искусственных источников;

Ш шумовое - увеличение интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня;

Ш электромагнитное - изменение электромагнитных свойств среды от линий электропередач, радио, телевидения, различных промышленных установок и т.д.;

Ш радиоактивное - превышение естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Загрязнитель - субъект воздействия (физический агент, химическое вещество или биологический вид) на окружающую среду, количество которого выше естественного уровня.

Одни загрязнители оказывают на человека прямое влияние, другие - косвенное.

Прямое воздействие загрязнения биосферы на человека могут оказать:

· вода - при употреблении из природных источников, подвергшихся какому- либо загрязнению; из городского водопровода, при нарушениях систем очистки воды;

· почва - при сельскохозяйственных работах на участках, подвергшихся любым загрязнением;

· воздух - может быть отравлен ядовитыми веществами.

Косвенное воздействие загрязнения биосферы на человека передается через растения и животных при контакте с ними или при употреблении их в виде продуктов питания (по пищевым цепям).

Негативная деятельность человека проявляется в следующих направлениях: загрязнение окружающей природной среды; истощение природных ресурсов; разрушение природной среды.

Типы загрязнителей различаются в зависимости от степени разложения:

1. стойкие (большинство ядов, соли ртути, и т.д.) - это вещества, разлагающиеся со скоростью, несравнимо малой по отношению к скорости их внесения в экосистему, т.е. при воздействии природных процессов они разлагаются очень медленно;

2. нестойкие - вещества со скоростью разложения близкой к природной (фосфаты, нитраты, нитриты).

2) Химическое загрязнение - это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду.

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

3) Биологические загрязнения

Биологическое загрязнение - привнесение в экосистему чуждых ей видов организмов. Обычно биологическое загрязнение возникает в результате деятельности человека.

Говоря о биологическом загрязнении окружающей среды, обычно имеют в виду загрязнение организмами и веществами, негативно воздействующими на здоровье человека. Вредные вещества находятся в воде, почве, воздухе, в организме человека, да и в любой среднестатистической квартире найдётся множество биологических загрязнителей.

Под этим страшным термином обычно подразумевают вирусы, бактерии, плесневые грибки, шерсть животных, растительные аллергены, частички земли из цветочных горшков, продукты жизнедеятельности наших «соседей» - тараканов, мышей, клещей. Совершенно изолировать помещение от них нельзя: микроорганизмы переносятся людьми и животными, и аллергенами могут стать частички хитина клещей и тараканов, уличная пыль, втянутая кондиционером, белки из слюны животных, которые поднимаются в воздух вместе с пылью. антропогенный биосфера литосфера почва

Высокая концентрация биологических загрязнителей в воздухе может вызывать аллергические реакции вплоть до бронхиальной астмы; возбудители некоторых инфекционных болезней (грипп, корь, паротит, туберкулез) также переносятся воздушным путем. В помещениях с низкой влажностью вся пыль находится в воздухе во взвешенном состоянии.

К биологическому загрязнению относят биогенное загрязнение - распространение определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделения мертвых тел и т.п.) на территории и/или акватории, где они ранее не наблюдались.

Выделяют также загрязнение микробиологическое (микробное) - появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, изменённых в ходе хозяйственной деятельности человека.

По мнению ряда авторов к биологическому загрязнению окружающей среды можно также отнести такой вид человеческой деятельности как генетическая инженерия (генная инженерия) - совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы.

Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология

Вопрос 3

Защита литосферы. Меры по защите почв от деградации

Ответ. Литосфера - это каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы). Верхняя часть литосферы в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. Основные значимые составляющие литосферы: почвы, горные породы и их массивы, недра.

Наиболее рациональным способом защиты литосферы от отходов производства и быта является освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов. В некоторых случаях производство отдельных видов товарной продукции из вторичного сырья (отходов) значительно проще и дешевле, чем из первичного природного сырья. Рациональной решение проблем защиты литосферы от промышленных отходов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий и производств.

Малоотходная и безотходная технология должны обеспечить:

Ш комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных производств;

Ш создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

Ш переработку отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;

Ш использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;

Ш создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов.

К основным направлениям по защите почв от деградации относятся следующие мероприятия: защита почв от заболачивания и засоления, водной и ветровой эрозии, загрязнения, предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота, рекультивация нарушенного почвенного покрова.

Для борьбы с заболачиванием в результате нарушения природного водного режима применяют различные осушительные мелиорации для понижения уровня грунтовых вод, например, устройство дренажей, открытых каналов, водозаборных сооружений и т.д.

Для предупреждения засоления почв необходимо предусматривать промывку орошаемых земель, с перехватом и отведением промывных вод с помощью дренажных систем, соблюдать нормы полива, выполнять гидроизоляцию оросительных каналов, для исключения фильтрации оросительных вод и подъема уровня грунтовых вод.

Для борьбы с водной эрозией необходимо проводить комплекс противоэрозионных мероприятий:

Ш предупреждение эрозии, которое заключается в отведении поверхностного потока с помощью специальных канав, устроенных в верховье склона;

Ш закрепление почвы корневой системой растительности, которая способствует фильтрации осадков в почву, снижает скорость поверхностного потока. Создание замкнутого растительного покрова, чередование многолетней и однолетней растительности на склонах.

Ш распашка поперек склона;

Ш террасирование склонов, создание на них валиков, бороздок, дрен;

Ш при уклоне склона >16о почвы исключают из земледелия.

Ш Для борьбы с ветровой эрозией предусматривают:

Ш высадку защитных лесных полос уменьшающих скорость ветра в приземном слое;

Ш агротехнические методы: минимальную обработку почвы (распашка без переворачивания почвы), полосное чередование культур, оставление стерни на полях и др.

Ш закрепление почвы растительностью или специальными полимерами.

Для предотвращения загрязнения почв пестицидами применяют природные методы борьбы с вредителями: использование естественных врагов, например, божья коровка питается тлей, насекомыми, опасными для цитрусовых культур, с многими сорняками борются с помощью растительноядных насекомых, численность кроликов в Австралии контролируют с помощью инфекционной бактерии т. д. Проблема состоит в том, чтобы выявить этих врагов и использовать их, не нанося ущерб другим видам.

Отчуждение земель при строительстве, складировании отходов, добыче полезных ископаемых необходимо сводить к минимуму:

Ш минимально использовать ценные сельскохозяйственные и лесные угодья для строительства, привязывать дорожные трассы, коммуникации к существующим трассам, неугодьям;

Ш соблюдать нормы отвода земель при строительстве;

Ш улучшать технологии, комплексно использовать сырье, утилизировать отходы, что позволит сократить отчуждение земель для их складирования и т.д.

Ш сохранять плодородный слой почвы при выполнении земляных работ;

Ш проводить рекультивацию нарушенных земель.

Рекультивация земель - это комплекс мероприятий по восстановлению земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых, строительстве, складировании отходов и т.д.

Объектами рекультивации являются отвалы отходов, просадки земной территории, образующиеся при добыче полезных ископаемых, карьеры, котлованы и другие нарушения при различных видах строительства.

В зависимости от того, как планируется в дальнейшем использовать нарушенные земли, различают следующие направления рекультивации:

Ш сельскохозяйственное - подготовка земель для использования как сельскохозяйственных угодий (создание пашни, садов, сенокосов на восстановленных землях);

Ш лесохозяйственное - подготовка земель под лесные насаждения различного назначения;

Ш водохозяйственное - создание водных объектов в отработанных карьерах, которые заполняются подземными водами;

Ш рекреационное - создание зон отдыха и спорта, парков, лесопарков, спортивных сооружений, турбаз и т.д.

Ш природоохранное и санитарно-гигиеническое - проводится для тех объектов, которые не пригодны для использования в народном хозяйстве. Цель этого направления рекультивации - предупреждение загрязняющего воздействия на окружающую среду (например, рекультивация шламохранилищ, хвостохранилищ - противоэрозионные насаждения, задернование почв, закрепление почв техническими средствами);

Ш строительное - подготовка земель для промышленного или гражданского строительства

Размещено на Allbest.ru