Лекция 5 Экологические проблемы современного общества Параметры

Лекция 5 Экологические проблемы современного общества

Параметры, характеризующие реакцию природной среды на воздействие • Возмущения в среде (временные случайные или периодические обратимые изменения ОС) • Загрязнения среды (накопление в ОС посторонних примесей, превышающих ее природную способность к самоочищению) • Аномалии в среде (локальные устойчивые количественные отклонения от фоновых значений состояния природной среды, связанные с местными особенностями)

Центры дестабилизации ОС • Североамериканский центр (естественные системы занимают менее 10% территории ) • Европейский центр (естественные системы занимают 1 -8% территории ) • Азиатский центр (естественные системы занимают менее 5% территории )

Центры стабилизации биосферы • • • Северный Евроазиатский центр Североамериканский центр Южноамериканский центр Австралийский центр Мировой океан с сохранившимися естественными системами

Загрязнение окружающей среды - любое внесение в экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается ее продуктивность

Загрязнение ОС • Механическое (засорение среды реагентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий) • Химическое (проникновение в среду веществ нормально отсутствующих в ней или в концентрациях, превышающих норму) • Физическое (шумовое, тепловое, световое, вибрационное, радиационное, электромагнитное) • Биологическое, микробиологическое (появление в экосистемах нехарактерных для них видов живых организмов, ухудшающих условия существования или негативно влияющих на здоровье человека)

Классификация загрязнения экологических систем • Ингредиентное (минеральное, органическое) • Параметрическое (шумовое, тепловое, световое, радиационное, электромагнитное) • Биоценотическое (браконьерство, перепромысел, …. ) • Стациально-деструкционное (вырубка лесов, эрозия почв, пожары, дорожное строительство, …. )

Самые загрязненные города • Сумгаит, Азербайджан Загрязнение воздуха предприятиями химической отрасли. • Линьфэнь, Китай Загрязнение воздуха пеплом, углеродом, свинцом, органическими химикатами. • Сукинда, Индия Тип загрязнения — шестивалентный хром , никель, магний и другие металлы. • Ла Оройа, Перу Тип загрязнения — свинец, медь, цинк, двуокись серы — растительность в окрестностях уничтожена кислотными дождями (выбросы двуокиси серы). • Дзержинск, Россия Тип загрязнения — химикаты и токсичные побочные продукты, Зарин, VX и тому подобные газы, также свинец, фенолы (карболовая кислота). • Норильск, Россия Тип загрязнения — тяжёлые металлы (никель, медь, кобальт, селен, свинец), воздушное загрязнение (диоксид серы), фенолы. • Чернобыль, Украина Тип загрязнения — радиация (уран, плутоний, цезий-137, стронций и другие металлы). • Кабве, Замбия Тип загрязнения — тяжёлые металлы (кадмий и свинец).

Классификация загрязняющих веществ • по организации отвода и контроля (организованные и неорганизованные) • по режиму отвода (непрерывные и периодические) • по температуре (нагретые и холодные) • по локализации (в основном, вспомогательном и подсобном производствах) • по признакам очистки

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха • • Диоксид серы (SO 2) Оксиды азота (NOx) Оксид углерода (CO) Твердые частицы • Формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод

Источники загрязнения атмосферы • • Тепловые и атомные электростанции Черная и цветная металлургия Химическая промышленность Выбросы автотранспорта

Распространение загрязнений в атмосфере • Воздушные течения (мезо-, синоптического и глобального масштаба) • Турбулентный обмен • Захват примесей каплями облаков и туманов с последующим вымыванием осадками

Температурная инверсия - увеличение температуры с высотой в некотором слое атмосферы вместо обычного понижения Различают два типа инверсии: - приземные инверсии температуры, начинающиеся непосредственно от земной поверхности (толщина слоя инверсии — десятки метров) - инверсии температуры в свободной атмосфере (толщина слоя инверсии достигает сотни метров) • Дымки, туманы • Смог (Лондонский, Лос-анджелесский)

Химические превращения веществ в атмосфере • Образование электронно-возбужденных молекул: А + hν А* • Дезактивация за счет флуоресценции: А* А + hν’ • Дезактивация за счет соударения с другими молекулами: А* +Q А + Q` • Диссоциация: А* В + С

Фотохимический смог • Альдегиды, кетоны, СО, органические нитраты и оксиданты • Оксиданты (озон, диоксид азота, соединения типа ПАН, ПБН) O O • СН 3 -С-О-О-NO 2 C 6 H 5 -C-O-O-NO 2

Загрязнения разбавляются и диспергируются при турбулентном перемешивании морская среда океаническими течениями переносятся океаническими течениями мигрирующими организмами концентрируются биологические процессы усваивается рыбой усваивается водорослями усваивается фитопланктоном беспозвоночные химические и физические процессы зоопланктон рыбы и млекопитающие адсорбция осаждение ионный обмен накопление на дне

Главные загрязнители вод • Нефть и нефтепродукты • СПАВ (синтетические поверхностноактивные вещества) • Пестициды • Тяжелые металлы • Диоксины

Последствия загрязнения гидросферы • • Эвтрофикация водоемов Нарушение устойчивости экосистем Накопление токсикантов в биоте Снижение биологической продуктивности • Возникновение мутагенеза и канцерогенеза • Микробиологическое загрязнение прибрежных районов

Источники загрязнения почв • Жилые дома и бытовые предприятия • Промышленные предприятия • Теплоэнергетика • Сельское хозяйство • Транспорт

Виды антропогенного воздействия на литосферу • • • Эрозия (водная и воздушная) Загрязнение Вторичное засоление и заболачивание Опустынивание Отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства

Основные загрязнители почвы • • Пестициды (ядохимикаты) Минеральные удобрения Отходы и отбросы производства Газо-дымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу • Нефть и нефтепродукты

Глобальные последствия загрязнения атмосферы • Кислотные осадки [SO 2 и NO 2 - 225 млн. тонн в год] • Нарушение озонового слоя • Изменение климата ( «парниковый эффект» )

Кислотные осадки

Кислота [H+] Нейтра льная среда [H+]= [OH-] Щелочь [OH-] Повышение кислотности Повышение щелочности 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Водородный показатель p. H

Последствия выпадения кислотных осадков • Отрицательное влияние на деятельность ферментов, гормонов, белков, регулирующих метаболизм, рост и развитие • Выщелачивание Al и тяжелых металлов • Разрушение воскового покрова растительности • Разрушение известковых пород, что приводит к снижению буферной емкости экосистем • Разрушение зданий, сооружений, материалов (вследствие коррозии) и произведений искусства

Нарушение озонового слоя Земли Впервые – 1985 г. , Антарктида • Оксиды азота [NOx] • ХФУ [СFCl 3, CF 2 Cl 2, CF 3 B 2], продолжительность жизни которых достигает 100 лет CF 2 CI 2 обозначают Ф-012 или Ф-12 C 2 F 3 CI 3 обозначают Ф-113 • Оксиды водорода, пары воды • Метан

Механизм Чэпмана • Реакции образования озона: О 2 + hν → 2 О О 2 + O → О 3 Фотолиз молекулярного кислорода происходит в стратосфере под воздействием ультрафиолетового излучения с длиной волны 175— 200 нм и до 242 нм. • Озон расходуется в реакциях фотолиза и взаимодействия с атомарным кислородом: О 3 + hν → О 2 + О О 3 + O → 2 О 2

Разрушение озона • Азотный цикл (NOx)- [одна молекула оксидов азота разрушает 10 молекул озона] : N 2 O + O → NO + NO О 3 + NO → NO 2 + О 2 NO 2 + О → NO + О 2 • Водородный цикл (HOx) : Н 2 O + O → OH + OH ОН + О 3 → НО 2 + О 2 НО 2 + О 3 →ОН + 2 О 2 • Хлорный цикл (Cl. Ox) [одна молекула хлора может разрушить до 100000 молекул озона] : CFCl 3 + hν → CFCl 2 + Cl Cl + O 3 → Cl. O + O 2 Cl. O + O → Cl + O 2

Последствия разрушения озонового экрана • Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, т. к. сопровождается повышением доли УФ излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. • Снижение концентрации О 3 ослабляет способность атмосферы защищать все живое от жесткого ультрафиолетового излучения : - у человека - солнечные ожоги, катаракта, рак кожи, подавление иммунной системы; - растения постепенно теряют способность к фотосинтезу; - разрыв трофических цепей биоты водных экосистем (уничтожение планктона)

Парниковый эффект • углекислый газ (CO 2), [60%) • метан (СН 4)- [15%], в 21 раз • и веселящий газ или закись азота (N 2 O)[5%], в 310 раз, • гексафторид серы (SF 6) в 23900 галоуглероды в 140 -11700 раз; ХФУ [12%] • водяной пар (Н 2 О) • O 3 – [8%]

Последствия парникового эффекта • затопление прибрежных зон • большой объем работ по оборудованию новых береговых зон и защиты их от штормов • ослабление главной движущей силы циркуляции атмосферы и, следовательно, изменение распределения осадков • невозможность адаптации к новым климатическим условиям фауны и флоры, и, следовательно, возможность гибели как отдельных видов, так и целых экологических систем