Концепции современного естествознания


Лекция 23. Экология (часть 2)



страница44/64
Дата30.07.2018
Размер2.74 Mb.
ТипУчебное пособие
1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   ...   64
Лекция 23. Экология (часть 2)
Кислотные дожди.

Кислотные дожди – это дожди, загрязненные кислотами из атмосферы. Уголь часто содержит вещества, которые при сгорании выделяют кислотные газы, такие как оксид серы (SO2) или оксид азота (NO2). Если эти кислотные газы попадают в атмосферу, они взаимодействуют даже с минимальным количеством влаги, образуя кислоты, которые выпадают на землю в виде дождя.

Кислотные дожди оказывают многоплановое влияние на окружающую среду. В первую очередь отрицательному воздействию подвергаются водные экосистемы, почва и растительность. Первыми жертвами кислотных дождей стали озёра и реки. Природные поверхностные воды обладают буферными способностями по отношению к посторонним водородным и гидроксильным ионам. Особенно высокими буферными способностями обладает морская вода. А снеговые воды, а также большинство пресных водоёмов, особенно в северных областях земного шара, обладают слабыми буферными свойствами. Самый богатый животный мир присущ водам, которые лежат в нейтральной или слабощелочной области. Он во много раз богаче, чем животный мир кислых или щелочных вод. Водоёмы с очень кислыми водами необитаемы, жизни в них нет.

При повышении кислотности воды в ней быстро нарастает содержание алюминия за счёт взаимодействия гидроксида алюминия придонных пород с кислотой. Даже небольшая концентрация ионов алюминия (0,2 мг/л) смертельна для рыб. В то же время фосфаты, обеспечивающие развитие фитопланктона и другой водной растительности, соединяясь с алюминием, становятся малодоступными этим организмам. Дефицит питательных веществ и интоксикация воды приводят к своеобразной «стерилизации» водоёмов. В свою очередь, это приводит к сокращению популяций наземных животных и птиц, связанных с водной биотой трофическими цепями (цепи питания).

Почвенное подкисление считается одной из основных причин усыхания лесов умеренной зоны северного полушария.

Воздействию кислотообразующих газов и кислотных осадков подвергаются органические материалы – кожа, бумага, ткани, резина, красители.

Под действием кислотных дождей разрушаются известняк, мел, мрамор, туф. Многие скульптуры и здания в Риме, Венеции и других городах, памятники зодчества, такие, как Акрополь в Афинах, Кёльнский собор и другие, за несколько последних десятилетий получили значительно большие повреждения, чем за всё предыдущее время. Кислотные дожди разрушают древние оконные стёкла церквей, соборов и дворцов.



Металлы под действием кислотных дождей, туманов и росы разрушаются ещё быстрее, чем строительные материалы и стекло. Такой же ущерб претерпевают изделия из бронзы.

Загрязнение воздуха кислотообразующими выбросами оказывает вредное многообразное влияние и на организм человека. Вредно это и для здоровых людей, поскольку сульфатные частицы обладают канцерогенным действием.

Загрязнение воздуха диоксидом азота (NO2) вызывает респираторные, астматические и сердечные заболевания. Подобным образом кислотные дожди действуют и на животных.

Главные кислотообразующие выбросы в атмосферу – диоксид серы SO2 (сернистый ангидрид, или сернистый газ) и оксиды азота. Природным источником поступления диоксида серы в атмосферу являются, главным образом, вулканы и лесные пожары. Основная часть выбрасываемого диоксида серы во влажном воздухе образует сернистую кислоту. Сернистая кислота во влажном воздухе постепенно окисляется до серной кислоты. Аэрозоли серной и сернистой кислот приводят к конденсации водяного пара атмосферы и становятся причиной кислотных осадков (дожди, туманы, снег). Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков.

Существует ещё один вид кислотных дождей. Находящийся в атмосфере хлор (Cl) (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (CH4) (источники его поступления в атмосферу: антропогенный – рисовые поля, а также результат таяния гидрата метана в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует хлоро-водород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты (HCl).

Главный источник техногенных оксидов азота в атмосфере – автотранспорт и другие виды моторного транспорта (около 40%).

Озоновые дыры.

Озоновая дыра диаметром свыше 1000 км впервые была обнаружена в 1985 году в Южном полушарии над Антарктидой группой британских учёных. Каждый август она появлялась, к декабрю или январю прекращая своё существование. Над Северным полушарием в Арктике образовалась другая дыра меньших размеров.



Озоновая дыра – это падение концентрации озона (О3) в атмосфере (стратосфере) на высоте 30-50 км. Озон образуется из кислорода (О2) под воздействием ультрафиолета. Средняя толщина озонового слоя составляет 3 мм.

К разрушению озонового слоя ведёт ряд 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.

Эти факторы особенно характерны для Антарктики. Каковы же последствия разрушения озонового слоя?

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.

Хотя и были приняты меры по ограничению выбросов хлор- и бромсодержащих фреонов путём перехода на другие вещества, например, фторосодержащие фреоны, процесс восстановления озонового слоя займёт несколько десятилетий.

80% хлора имеет антропогенное происхождение. Вмешательство человека сильно увеличивает вклад хлорного цикла. До вмешательства человека процессы образования озона и его разрушения находились в равновесии. Но фреоны, выбрасываемые при человеческой деятельности, сместили это равновесие в сторону уменьшения концентрации озона.

Иногда утверждают, что озон разрушается только над Антарктикой. Это неверно. Уровень озона также падает во всей атмосфере, что подтверждается мониторингом озонового слоя над Арозой (Arosa) в Швейцарии.

Парниковый эффект.

Механизм парникового эффекта.

Основным источником жизни и всех природных процессов на Земле является лучистая энергия Солнца. Энергия солнечной радиации всех длин волн, поступающая на нашу планету в единицу времени на единицу площади, перпендикулярной солнечным лучам, называется СОЛНЕЧНОЙ ПОСТОЯННОЙ и составляет 1,4 кДж/см2. Из общего количества солнечной энергии, поступающей на Землю, атмосфера поглощает 20%. Примерно 34% энергии отражается облаками атмосферы и самой поверхностью Земли. Таким образом, до земной поверхности доходит 46% солнечной энергии. В свою очередь, поверхность суши и воды излучает длинноволновую инфракрасную (тепловую) радиацию, которая частично уходит в Космос, а частично остаётся в атмосфере, нагревая приземные слои воздуха. В свое время эта изоляция Земли от космического пространства создала благоприятные условия для развития живых организмов.

Природное явление, суть которого заключается в том, что прозрачная для солнечной радиации атмосфера задерживает идущее от земной поверхности тепловое излучение (подобно плёнке над парником), получило образное название ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ.

Газы, задерживающие тепловое излучение и препятствующие оттоку тепла в космическое пространство, называют ПАРНИКОВЫМИ ГАЗАМИ.

Благодаря парниковому эффекту среднегодовая температура у поверхности Земли в последнее тысячелетие составляет примерно 15 градусов по Цельсию. Без парникового эффекта эта температура опустилась бы до -18 градусов, и существование жизни на Земле стало бы невозможным.

Основным парниковым газом атмосферы является водяной пар, задерживающий 60% теплового излучения Земли. Примерно 40% теплового излучения задерживается другими парниковыми газами, в том числе более 20% - углекислым газом (СО2). Основные природные источники СО2 в атмосфере – извержения вулканов и естественные лесные пожары.

По оценке американского геохимика Д.Марэ, содержание СО2 в атмосфере в первый миллиард лет существования Земли было в тысячу раз больше, чем а настоящее время, - около 39%. Тогда температура воздуха в приземном слое достигала почти 100 градусов по Цельсию, а температура воды в Мировом океане приближалась к точке кипения («сверхпарниковый» эффект). С появлением фотосинтезирующих организмов и химических процессов связывания углекислого газа стал действовать мощный механизм изъятия СО2 из атмосферы и океана в осадочные породы. Парниковый эффект стал постепенно уменьшаться, пока не наступило то равновесие в биосфере, которое имело место до начала эпохи индустриализации и которому соответствует минимальное содержание углекислого газа в атмосфере – 0,03%.

В индустриальную эпоху усиление парникового эффекта связано с возрастанием содержания в атмосфере техногенного диоксида углерода (СО2) за счёт сжигания ископаемых видов органического топлива предприятиями энергетики, металлургическими заводами, автомобильными двигателями. Количество техногенных выбросов СО2 в атмосферу значительно выросло во второй половине ХХ века. Основной причиной этого стала колоссальная зависимость мировой экономики от ископаемых видов топлива. Индустриализация, урбанизация и стремительные темпы роста населения планеты обусловили увеличение мирового спроса на электроэнергию, удовлетворяющегося главным образом за счёт сжигания горючих ископаемых.

Выбросы водяного пара в атмосферу топливно-энергетическим комплексом мира по количеству на порядок превосходят выбросы диоксида углерода, а ведь водяной пар является главным парниковым газом на Земле!

Другими парниковыми газами, обусловленными хозяйственной деятельностью, являются: метан (СН4), поступающий с рисовых полей (до 110 млн. тонн ежегодно), а также в результате утечек природного газа при его добыче и попутного газа при нефтедобыче, на угольных шахтах.



Последствия усиления парникового эффекта - это потепление климата, повышение уровня Мирового океана за счёт таяния материковых ледников и морских льдов и теплового расширения океана. За прошедшие сто лет уровень Мирового океана повысился на 10-15 см, к 2025 году возможно его повышение ещё на 20-30 см, а к концу наступившего столетия – на 1-2 метра.

Толщина ледового покрова в Северном Ледовитом океане сократилась на 40%, происходит интенсивное разрушение ледовых щитов Антарктиды и Гренландии. Из-за таяния льдов происходит замедление течения Гольфстрим; уже сейчас сила потока уменьшилась на 10%. Исчезновение Гольфстрима приведёт к существенным изменениям климата Северной Атлантики. У побережья Британии температура может понизиться на 5 градусов Цельсия, в других районах среднегодовая температура упадёт на 10 градусов.

Как следствие этого – перемещение береговой линии. Под водой окажутся многие прибрежные районы и острова. Сотни миллионов людей вынуждены будут мигрировать из прибрежных зон, дельт рек и с островов. Высвобождение метана в зоне вечной мерзлоты и таяние грунтов создаст угрозу дорогам, строениям и коммуникациям, в том числе газо-и нефтепроводам, буровым установкам и т. п., ухудшит состояние лесных массивов на вечной мерзлоте.

Произойдут существенные изменения природных процессов в биосфере, изменится характер облачности, произойдёт смещение климатических зон и, в частности, расширение зон пустынь; нарушатся биологические ритмы развития растений, наступят длительные периоды неурожаев главных сельскохозяйственных культур.

Усилятся аномальные погодные условия, такие, как штормы, ураганы и торнадо, наводнения и цунами.

Виды загрязнения окружающей природной среды.

Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экосистемы.

Разнообразное вмешательство человека в естественные процессы в биосфере можно сгруппировать по следующим видам загрязнений, понимая под ними любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения:

1. ИНГРЕДИЕНТНОЕ (ингредиент – составная часть сложного соединения или смеси) загрязнение как совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам. Например, выбросы в атмосферу или в водные ресурсы отходов химических предприятий или отходов предприятий тяжелой промышленности (СО2, СН4, SO2, NO2 и др.).

2. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ или ФИЗИЧЕСКОЕ загрязнение (параметр окружающей среды – одно из её свойств, например, уровень шума, освещённости, радиации и т. д.), связанное с изменением качественных параметров окружающей среды.

3. БИОЦЕНОТИЧЕСКОЕ загрязнение - воздействия на сообщества и популяции живых организмов, вызывающие нарушения их состава и структуры (перепромысел или переруб деревьев, направленная или случайная интродукция видов, химическое или другой вид загрязнения, снижающий численность организмов и т. д.) Интродукция — это преднамеренное или случайное переселение особей какого-либо вида животных и растений за пределы естественного ареала в новые для них места обитания и введение, таким образом, в экосистему чуждого ей вида.

4. ДЕСТРУКТИВНОЕ загрязнение, представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования.

До 60-х годов ХХ века под охраной природы понималась в основном защита её животного и растительного мира от истребления. Соответственно и формами этой защиты было главным образом создание особо охраняемых территорий, принятие юридических актов, ограничивающих помысел отдельных животных и т. п. Учёных и общественность волновали, прежде всего, биоценотическое и частично деструктивные воздействия на биосферу. Ингредиентное и параметрическое загрязнение, конечно, существовало и тогда, но оно не было столь многообразным и массированным, как теперь, практически не содержало искусственно созданных соединений, не поддающихся естественному разложению, и природа с ним справлялась самостоятельно. Тогда загрязнённая вода полностью восстанавливала свои свойства на протяжении 30 км от источника загрязнения. В настоящее время не происходит самоочищения даже таких полноводных и протяжённых рек, как Обь, Енисей, Лена и Амур.

Конечно же, и раньше наблюдались отдельные очаги деградации природы в окрестностях наиболее загрязняющих производств. Однако к середине ХХ века способность природы к самоочищению, т. е. естественному разрушению загрязнителя в результате природных физических, химических и биологических процессов, была утрачена. Все отмеченные деструктивные процессы, будь то кислотные дожди, озоновые дыры, парниковый эффект и глобальное потепление климата давно перешли границы тех или иных отдельных стран и регионов, стали общемировыми угрозами. А потому и решать такого рода проблемы можно только объединёнными и согласованными усилиями всего мирового сообщества, опираясь на такие международные соглашения, как Монреальский и Киотский протоколы.




Каталог: doci -> kafedri -> phil
phil -> Примерная тематика докладов аспирантов по философии науки в 2015-2016 уч г. Общие проблемы философии науки «Венский кружок»
phil -> Примерная тематика рефератов аспирантов по истории науки в 2015-2016 уч г
phil -> Вопросы к экзамену по дисциплине «Философские проблемы науки и техники»
phil -> Кандидатский экзамен по истории и философии науки
phil -> Чернов С. А. Начала философии. Ч. 2 – Учеб пособие – спбгут спб, 2005
phil -> Ш37 Рецензент
phil -> Вопросы к зачёту по дисциплине «Философские проблемы науки и техники»
phil -> Русская философия о роли личности в истории государства


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   40   41   42   43   44   45   46   47   ...   64


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница