РЕФЕРАТ
по
теме: «Природная среда
и ее загрязнение»
Введение
Под
загрязнением окружающей среды следует
понимать «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.
Влияние человека на природу ощущается
практически везде. Далее рассмотрим более
детально природные загрязнения, оказывающие
крайне негативное воздействие на биосферу.
1.
Строение биосферы
Отечественным
основоположником учения о биосфере
является В. И. Вернадский. Он рассматривал
биосферу как геологическое тело,
строение и функции которого определяются
особенностями Земли и Космоса»
как активную оболочку Земли, в которой
совокупная деятельность живых организмов,
в том числе человека, проявляется
через геохимический фактор планетарного
масштаба. Биосфера возникла под влиянием
солнечной энергии в результате длительных
биохимических процессов. Она является
оболочкой Земли, включающей как область
распространения живого вещества, так
и само это вещество. В биосферу входят: -нижняя
часть атмосферы, состоящая из тропосферы
и нижней части стратосферы, высотой до
15-20 км; -гидросфера, где наблюдается жизнь
ниже глубины Мирового океана на 1-2 км; -литосфера
- верхняя часть оболочки Земли глубиной
до 4,5 км. Биосфера представляет собой грандиозную
равновесную систему с непрерывным круговоротом
вещества и энергии, в котором активную
роль играют микроорганизмы. Для биосферы
важно: -присутствие живого вещества; -наличие
значительного количества жидкой воды; -восприятие
мощного потока энергии солнечных лучей; -присутствие
поверхностей раздела между веществами,
находящимися в трех фазах: твердой, жидкой
и газообразной. Развитие биосферы определяет
Космос, откуда поток энергии поступает
на Землю. Доминирующим источником энергии
для Земли является Солнце, В биосфере
энергия солнечного излучения расходуется,
трансформируется, связывается. Накопителями
энергии являются органические вещества.
Составные части биосферы можно условно
разделить на живую и неживую природу. В
реальных экосистемах круговорот обычно
бывает незамкнутым, так как часть веществ
уходит за пределы экосистемы, а часть
поступает извне. Но в целом принцип круговорота
в природе сохраняется. Более простые
экосистемы объединены в общую планетарную
экосистему «биосферу», в которой круговорот
веществ проявляется в полной мере. Жизнь
на Земле возникла около 3 млрд. лет назад.
Если бы не было замкнутого потока необходимых
для жизни веществ, запасы их давно бы
исчерпались и жизнь прекратилась.
2.
Круговорот веществ,
роль и место
человека в биосфере
Академик
В.Р. Вильяме писал, что единственный
способ придать чему-то конечному
свойства бесконечного это заставить
конечное вращаться по замкнутой
кривой, т. е. вовлечь его в круговорот. Все
вещества на планете Земля находятся в
процессе биохимического круговорота.
Выделяют дни основных круговорота: большой
(геологический) и малый (биотический). Большой
круговорот длится миллионы лет. Горные
породы разрушаются, выветриваются и потоками
вод сносятся в Мировой океан, где образуют
мощные морские напластования. Малый круговорот,
являясь частью большого, происходит на
уровне биогеоценоза и заключается в том,
что питательные вещества почвы, воды,
воздуха аккумулируются в растениях, расходуются
на создание их массы и жизненные процессы
в них. В круговороте веществ участвуют
три группы организмов: -продуценты - автотрофные
организмы и зеленые растения, которые,
используя солнечную энергию, создают
первичную продукцию живого вещества.
Они потребляют углекислый газ, воду, соли
и выделяют кислород; -консументы - гетеротрофные
организмы, питающиеся на счет гитотрофных
и друг друга. Они, в свою очередь, подразделяются
на: -консументы 1-го порядка - животные,
питающиеся рептилиями; потребляющие
кислород и выделяющие углекислый газ; -консументы
2-го порядка - хищники и паразиты растительных
организмов; -консументы 3-го и 4-го порядка
- сверхпаразиты; -редуценты - организмы,
питающиеся организмами, бактериями и
грибами. Вмешательство человека отрицательно
влияет на процессы круговорота. Например,
осушение болот, вырубка лесов или нарушение
процессов ассимиляции веществ растениями
в результате загрязнения приводят к снижению
интенсивности усвоения углерода. Избыток
органических элементов в воде под воздействием
промышленных стоков вызывает загнивание
водоемов и перерасход растворенного
в воде кислорода, что препятствует развитию
аэробных (потребляющих кислород) бактерий.
Сжигая ископаемое топливо, фиксируя атмосферный
азот в продуктах производства, связывая
фосфор в детергентах (синтетические моющие
средства), человек нарушает круговорот
элементов. Скорость круговорота биогенных
элементов достаточно высока. Время оборота
атмосферного углерода составляет около
8 лет. Общее время круговорота азота оценивается
более чем в 3500 лет. Круговорот веществ
в природе подразумевает общую согласованность
места, времени и скорости процессов по
уровням от популяции до биосферы. Такую
согласованность явлений природы называют
экологическим равновесием, но это равновесие
динамичное и подвижное. Каждый человек
в процессе своей деятельности постоянно
воздействует на экосистему в целом или
на ее отдельные звенья, например при вырубке
деревьев, отстреле животных, загрязнении
природной среды. Не всегда и не сразу
это ведет к распаду всей системы, нарушению
ее стабильности, но сохранение системы
не значит, что она осталась неизменной.
Система трансформируется, и оценить эти
изменения крайне сложно. В настоящее время
на Земле практически не осталось экосистем,
не подверженных влиянию человека. Воздействия
человека на экосистемы так интенсивны,
что организмы не успевают приспособиться
к ним. На уровне отдельной особи происходят
необратимые изменения: часть насекомых
гибнет из-за ядовитости гербицидов, другие
оказываются устойчивыми к ним; у некоторых
отмечаются изменения в хромосомах (мутации),
влияющие на наследственность. Развитие
биосферы связано с появлением человека
на Земле, но длительное время воздействия
человека на биосферу определялись только
наличием его как биологического вида. Жизнь
живых организмов, в том числе и человека,
невозможна без окружающей среды, без
природы. Человеку свойственен обмен веществ
с окружающей средой, который является
основным условием существования любого
живого организма. Организм человека во
многом связан с компонентами биосферы
- растительностью, насекомыми, животными,
микроорганизмами. Он входит в глобальный
круговорот веществ. Человеческий организм,
как и организмы других животных, подвержен
суточным и сезонным ритмам, реагирует
на сезонные изменения окружающей температуры,
интенсивности (активности) солнечной
радиации. Человек не царь природы, а часть
природы, но благодаря эволюционному развитию
биологических систем животный предок
человека подошел к такой грани, за которой
открылась возможность его социальной
революции. Человек обладает уникальной
способностью самопознания, познания
и преобразования окружающего мира. Человек,
как живое существо и человеческий род,
как совокупность индивидов, подчиняется
законам экосистемы и экосферы. Специфика
экосистемы «человек-окружающая среда»
определяется не только физическими и
биологическими факторами, но также социально-экономическими
условиями, которые по мере развития общества
приобретают все большее значение в отношениях
человека и природы. В процессе целесообразной
трудовой коллективной деятельности человек
воздействует на природу, меняет способы
организации своей жизни, создает особые
формы общественных отношений. До появления
человека равновесие биосферы определяли
пять энергетических факторов: солнечная
радиация, сила гравитации, тектонические
силы, химическая энергия, биогенная энергия. Эти
пять факторов развивались по геологической
шкале. В настоящее время появился новый
фактор - энергия мирового производства.
Этот фактор развивается не по геологической,
а по исторической шкале времени. От организации
производства зависит сохранение или
необратимое нарушение подвижного равновесия
в биосфере. На современном этапе исторического
развития сложились две формы взаимодействия
общества и природы: экономическая и экологическая. Экономическая
форма - потребление ресурсов природы,
т. е. использование их для удовлетворения
человеком своих материальных и духовных
потребностей. Экологическая форма - охрана
окружающей природной среды с целью сохранения
человека как биологического и социального
организма и его естественной среды обитания. Человек,
потребляя природные ресурсы для решения
своих хозяйственных задач, еще и изменяет
природную среду, которая, как бумеранг,
начинает воздействовать негативно на
самого человека. С середины XX в. хозяйственное
давление человека на природу существенно
усилилось: ежегодно в результате только
нерациональной его деятельности обращаются
в пустыни 44 га земель, уничтожается 690
тыс. га лесов, исчезает по одному виду
животных и растений. Негативная деятельность
человека проявляется в следующих трех
направлениях: -загрязнение окружающей
природной среды; -истощение природных
ресурсов; -разрушение природной среды. Таким
образом, человек стал в настоящее время
главной силой, изменяющей природные процессы
в биосфере. Управлять этими процессами
человек только учится. Научно-технический
процесс значительно опередил наши знания
законов биосферы, что привело к заметному
нарушению биосферного равновесия, превышению
возможностей природных систем по самоочищению.
Необходимо изучать законы природы, чтобы
предотвратить ее разрушение, найти пути
разумного использования природных ресурсов
и сбалансированного природопользования
в XXI в.
3.
Загрязнение атмосферы
Существует
два главных источника загрязнения
атмосферы: естественный и антропогенный.
Естественный источник – это вулканы,
пыльные бури, выветривание, лесные пожары,
процессы разложения растений и животных. Антропогенные,
в основном делят на три основных источника
загрязнения атмосферы: промышленность,
бытовые котельные, транспорт. Доля каждого
из этих источников в общем, загрязнении
воздуха сильно различается в зависимости
от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее
сильно загрязняет воздух промышленное
производство. Источники загрязнения
– теплоэлектростанции, которые вместе
с дымом выбрасывают в воздух сернистый
и углекислый газ; металлургические предприятия,
особенно цветной металлургии, которые
выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород,
хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора,
частицы и соединения ртути и мышьяка;
химические и цементные заводы. Вредные
газы попадают в воздух в результате сжигания
топлива для нужд промышленности, отопления
жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки
бытовых и промышленных отходов. По данным
ученых (1990 г.), ежегодно в мире в результате
деятельности человека в атмосферу поступает
25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т. оксидов
серы, 65 млн. т. оксидов азота, 1,4 млн. т.
хлорфторуглеродов (фреонов), органические
соединения свинца, углеводороды, в том
числе канцерогенные (вызывающие заболевание
раком). Наиболее распространенные загрязнители
атмосферы поступают в нее в основном
в двух видах: либо в виде взвешенных частиц
(аэрозолей), либо в виде газов. По массе
львиную долю – 80–90 процентов – всех
выбросов в атмосферу из-за деятельности
человека составляют газообразные выбросы.
Существуют 3 основных источника образования
газообразных загрязнений: сжигание горючих
материалов, промышленные производственные
процессы и природные источники.
Рассмотрим основные вредные примеси
антропогенного происхождения .
- Оксид углерода. Получается при неполном
сгорании углеродистых веществ. В воздух
он попадает в результате сжигания твердых
отходов, с выхлопными газами и выбросами
промышленных предприятий. Ежегодно этого
газа поступает в атмосферу не менее 1250
млн. т. Оксид углерода является соединением,
активно реагирующим с составными частями
атмосферы и способствует повышению температуры
на планете, и созданию парникового эффекта.
- Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе
сгорания серосодержащего топлива или
переработки сернистых руд (до 170 млн. т.
в год). Часть соединений серы выделяется
при горении органических остатков в горнорудных
отвалах. Только в США общее количество
выброшенного в атмосферу сернистого
ангидрида составило 65% от общемирового
выброса.
- Сероводород и сероуглерод. Поступают
в атмосферу раздельно или вместе с другими
соединениями серы. Основными источниками
выброса являются предприятия по изготовлению
искусственного волокна, сахара, коксохимические,
нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.
В атмосфере при взаимодействии с другими
загрязнителями подвергаются медленному
окислению до серного ангидрида.
- Оксилы азота. Основными источниками
выброса являются предприятия, производящие
азотные удобрения, азотную кислоту и
нитраты, анилиновые красители, нитросоединения,
вискозный шелк, целлулоид. Количество
оксилов азота, поступающих в атмосферу,
составляет 20 млн. т. в год.
- Соединения фтора. Источниками загрязнения
являются предприятия по производству
алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали,
фосфорных удобрений. Фторосодержащие
вещества поступают в атмосферу в виде
газообразных соединений – фтороводорода
или пыли фторида натрия и кальция. Соединения
характеризуются токсическим эффектом.
Производные фтора являются сильными
инсектицидами.
- Соединения хлора. Поступают в атмосферу
от химических предприятий, производящих
соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды,
органические красители, гидролизный
спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере
встречаются как примесь молекулы хлора
и паров соляной кислоты. Токсичность
хлора определяется видом соединений
и их концентрацией.
Помимо газообразных загрязняющих веществ,
в атмосферу поступает большое количество
твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа.
Большую опасность таит загрязнение природной
среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий,
ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий
стали практически постоянными компонентами
воздуха промышленных центров. Постоянными
источниками аэрозольного загрязнения
являются промышленные отвалы – искусственные
насыпи из переотложенного материала,
преимущественно вскрышных пород, образуемых
при добыче полезных ископаемых или же
из отходов предприятий перерабатывающей
промышленности, ТЭС. Источником пыли
и ядовитых газов служат массовые взрывные
работы. Производство цемента и других
строительных материалов также является
источником загрязнения атмосферы пылью.
Основные технологические процессы этих
производств – измельчение и химическая
обработка полуфабрикатов и получаемых
продуктов в потоках горячих газов всегда
сопровождается выбросами пыли и других
вредных веществ в атмосферу. Основными
загрязнителями атмосферы на сегодняшний
день являются окись углерода и сернистый
газ.
4.
Вода как важнейший
фактор среды обитания
Вода
является составной частью биосферы,
от которой зависит состояние
животного и растительного мира.
Из общей поверхности планеты, равной
510 млн. км2, вода занимает 70,8%. Подземные
воды составляют 14% запасов пресных вод.
В связи с усиливающимся загрязнением
поверхностных вод их роль как источника
водоснабжения будет возрастать. Мировое
океан является практически неисчерпаемым
водным резервуаром. В перспективе он
может стать одним из основных источников
пресной воды, но для этого необходимы
производительные и надежные опреснительные
установки. Важное значение воды не исчерпывается
лишь ее физиологической ролью. Большое
количество воды необходимо для предприятий
различных отраслей промышленности, хозяйственно-бытовых
нужд, лечебно-профилактических учреждений,
предприятий общественного питания, для
проведения оздоровительных и физкультурных
мероприятий, создания должного санитарно-технического
режима. В городах много воды расходуется
на мойку улиц, транспорта, поливку зеленых
насаждений.
5.
Загрязнение воды и
его последствия
Интенсивное
развитие промышленности, транспорта,
перенаселение ряда регионов планеты
привело к значительному загрязнению
гидросферы. По данным Всемирной организации
здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных
заболеваний в мире связано с
неудовлетворительным качеством питьевой
воды и нарушениями санитарно-гигиенических
норм водоснабжения. Загрязнение поверхности
водоемов пленками масла, жиров, смазочных
материалов препятствует газообмену между
водой и атмосферой, что снижает
насыщенность воды кислородом; оказывает
отрицательное влияние на состояние
фитопланктона и является причиной
массовой гибели рыб и птиц. По данным
ООН, в мире выпускается до 1 млн. наименований
продукции, из которых 100 тысяч являются
химическими соединениями, в том числе
15 тысяч являются потенциальными токсикантами.
По экспертным оценкам, до 80% всех химических
соединений, поступающих во внешнюю среду,
рано или поздно попадают в водоисточники. К
сожалению, наука еще не в состоянии дать
полную картину ущерба, нанесенного воде. Наиболее
интенсивному антропогенному воздействию
подвергаются пресные поверхностные воды
суши, т. е. наши с вами реки, озера, болота,
почвенные и грунтовые воды. Если заглянуть
в недалекое прошлое Земли, то еще 20 лет
назад никто не мог предположить, что мы
с вами будем покупать питьевую воду, но,
к сожалению, это так. Ситуация с питьевой
водой даже в России характеризуется как
критическая - это прямая угроза здоровью
населения. В связи с этим Государственной
Думой разработан проект Федерального
закона «О питьевой воде», в котором впервые
в нашей стране предпринята попытка правового
регулирования в сфере питьевого водоснабжения.
В нем предусматриваются государственные
гарантии обеспечения граждан и юридических
лиц питьевой водой и условия реализации
этих гарантий. Решение проблемы удовлетворения
потребностей человека в воде для различных
целей тесно связано и с обеспечением
ее необходимого качества. Наибольшее
значение вопросы качества воды приобретают
для так называемой хозяйственно-питьевой
воды, идущей человеку на питьевые, хозяйственно-бытовые
и культурные нужды. Это обусловлено тем,
что вода может стать причиной развития
разных изменений в организме и способствовать
возникновению инфекционных и неинфекционных
заболеваний человека. Инфекционная заболеваемость
населения, связанная с водоснабжением,
достигает 500 млн. случаев в год. Поэтому
качество воды является одной из важнейших
проблем. Загрязнению подвергаются не
только поверхностные поды, но и подземные.
В конце XX в. уже было выявлено полое 1000
очагов загрязнения подземных вод, 75% из
которых приходится на наиболее заселенную
часть России, т.о. её центральную часть
и Поволжье. В целом сейчас состоянии подземных
вод оценивается как критическое и имеет
опасную тенденцию дальнейшего ухудшения. Из
загрязняющих подземные воды веществ
преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые
металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель,
ртуть), сульфаты, хлориды, соединения
азота. Таким образом, основными источниками
загрязнения гидросферы являются: -промышленные
сточные воды; -хозяйственно-бытовые сточные
воды; -дренажные воды с орошаемых земель; -организованный
и неорганизованный сток с территорий
населенных пунктов и промышленных площадок; -сельскохозяйственные
поля я крупные животноводческие комплексы; -водный
транспорт.
6.
Значение почвы, ее состав
и свойства
Почвенный
покров является важнейшим природным
образованием. Его роль в жизни
общества определяется тем, что почва
представляет собой основной источник
продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных
ресурсов для населения нашей
планеты. Представления о почве
как о самостоятельном природном
теле с особыми свойствами появились
лишь в конце XIX в., благодаря русскому
ученому В.В. Докучаеву - основоположнику
современного почвоведения. Он создал
учение о зонах природы, почвенных
зонах, факторах почвообразования. Почва
состоит из твердой (минеральной и органической),
жидкой и газообразных фаз. Для всех почв
характерно уменьшение содержания органических
веществ и живых организмов от верхних
горизонтов почв к нижним. Образование
почв происходит на Земле с момента возникновения
жизни и зависит от многих факторов. Субстрат,
на котором образуются почвы. От характера
материнских пород зависят физические
свойства почвы. Они определяют водный
и тепловой режим, интенсивность перемешивания
веществ, минералогический и химический
составы, первоначальное содержание элементов
питания, тип почвы. Растительность - зеленые
растения (основные создатели первичных
органических веществ). Поглощая из атмосферы
углекислоту, из почвы - воду и минеральные
вещества, используя энергию света, они
создают органические соединения, пригодные
для питания животных. Животные организмы,
выполняющие функцию преобразования органического
вещества в почву. Сапрофаги (земляные
черви и др.), питающиеся мертвыми органическими
веществами, влияют на содержание гумуса,
мощность этого горизонта и структуру
почвы. Из наземного животного мира на
почвообразование наиболее интенсивно
влияют все виды грызунов и травоядные
животные. Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные
водоросли, вирусы), разлагающие сложные
органические и минеральные вещества
на более простые, которые в дальнейшем
могут использоваться самими микроорганизмами
и высшими растениями. Климат, влияющий
на тепловой и водный режимы почвы, а значит,
на биологический и физико-химический
почвенные процессы. Рельеф, перераспределяющий
на земной поверхности тепло и влагу. Основное
свойство почвы - плодородие. Оно связано
с качеством почвы. В разрушении почв и
снижении их плодородия выделяют следующие
процессы. Аридизация суши - комплекс процессов
уменьшения влажности обширных территорий
и вызванное этим сокращение биологической
продуктивности экологических систем.
Под действием примитивного земледелия,
нерационального использования пастбищ,
беспорядочного применения техники на
угодьях почвы превращаются в пустыни. Эрозия
почв, разрушение почв под действием ветра,
поды, техники и ирригации. Наиболее опасна
полная эрозия-смыв почвы талыми, дождевыми
и ливневыми водами. Йодные эрозии отмечаются
при крутизне уже 1-2 градуса. Полной эрозии
способствуют уничтожение лесов, распашка
по склону. Ирригационная эрозия развивается
в результате нарушения и правил полива
при орошаемом земледелии. На больших площадях
происходит снижение продуктивности почв
из-за уменьшения содержания гумуса, запаси
которого за последние 20 лет сократились
в России на 25 Н0%, а ежегодные потери составляют
81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить
15 млрд. человек. Бережное и грамотное
обращение с землей сегодня стало самой
актуальной проблемой.