Глобальные экологические проблемы

1.Глобальные экологические проблемы.

Сегодня экологическую  ситуацию в мире можно охарактеризовать как близкую к критической. Среди глобальных экологических проблем можно отметить следующие: 
- уничтожены и продолжают уничтожаться тысячи видов растений и животных; 
- в значительной мере истреблен лесной покров; 
- стремительно сокращается имеющийся запас полезных ископаемых; 
- мировой океан не только истощается в результате уничтожения живых организмов, но и перестает быть регулятором природных процессов; 
- атмосфера во многих местах загрязнена до предельно допустимых размеров, а чистый воздух становится дефицитом; 
- частично нарушен озоновый слой, защищающий от губительного для всего живого космического излучения; 
- загрязнение поверхности и обезображивание природных ландшафтов: на Земле невозможно обнаружить ни одного квадратного метра поверхности, где бы не находилось искусственно созданных человеком элементов.

2. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ.  Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такие суровые явления природы, как извержения вулканов и пыльные бури. традиционно они имеют трагический нрав.При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается большущее количество газов, паров воды, жестких частиц, пепла и пыли. опосля прекращения извержения общий баланс газов в атмосфере равномерно восстанавливается.

3. Химический состав атмосферных примесей естественного происхождения Загрязнение атмосферы

Минеральная пыль, в зависимости  от происхождения, имеет весьма различный химический состав. Пыль, поднимаемая ветрами, в значительной мере состоит из частиц окиси кремния, в ее состав входят и другие вещества — продукты выветривания горных пород, такие как окислы алюминия и железа, соли кальция. Часто пыль образована мельчайшими частицами почвы, кроме минеральных, содержит некоторое количество органических веществ. С дымом лесных пожаров в воздух попадают частицы сажи, то есть углерода, и продукты неполного сгорания древесины — различные органические вещества, в числе которых много фенольных соединений, обладающих мутагенными и канцерогенными свойствами. Вулканическая пыль и пепел содержат некоторое количество растворимых солей калия, кальция, магния и других веществ, важных для минерального питания растений.

С вулканическими газами в  атмосферу попадают окислы серы, азота, углерода, а также хлор. Углекислый газ входит в атмосферный запас  углерода, окислы азота и серы быстро вымываются дождями и попадают на почву в виде слабых растворов  азотной, азотистой, серной и сернистой  кислот. Вблизи действующего вулкана кислотность дождевой воды может стать опасно высокой и подавить рост и развитие растений, водных и почвенных животных. Но вдали от вулкана, а после прекращения извержения и вблизи него, эти кислоты постепенно нейтрализуются, соли азотной и азотистой кислот поглощаются растениями и их азот входит в состав белков и других азотсодержащих органических веществ. Растворимые соединения серы постепенно вымываются, а в небольших количествах сера также включается в состав белков растений, а потом и других компонентов экосистем.

Хлор, попадающий в воздух даже в небольших количествах, может  оказать заметное влияние на концентрацию озона в верхних слоях атмосферы. Отметим, что озон создает экран, защищающий поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца, опасного для всего живого на суше. В небольших количествах с вулканическими газами и пылью в атмосферу попадает множество других веществ, роль которых в биосферных процессах незначительна.

В период созревания спорангиев мхов и папоротников, цветения высших растений, особенно ветроопыляемых, в  приземных слоях воздуха может  содержаться значительное количество спор и пыльцы растений. Многие из них  обладают аллергенными свойствами и способны вызывать у людей различные аллергические заболевания, которые в этом случае называются поллинозами. Особенно подвержены этим недугам люди, в первом-втором поколениях переселившиеся на новые места, сильно отличающиеся от их родины составом растительности и ландшафтными характеристиками. В последние годы частота появления поллинозов и острота заболеваний усилились в связи с общим ослаблением иммунной системы людей. Это, в первую очередь, следствие роста общей загрязненности природной среды — воздуха, воды, пищи.

Естественные источники  атмосферных примесей существовали всегда. Пути удаления из воздуха для  разных примесей могут быть разными  — выпадение пыли, вымывание осадками, поглощение растениями или поверхностью воды и другие. Существует природное  равновесие между поступлением примесей в атмосферу и ее самоочисткой, в результате чего для любого вещества, входящего в состав примесей, можно указать естественные пределы его содержания в воздухе, которое называют фоновым. Те или иные приспособления к перенесению контакта с вредными примесями, содержащимися в воздухе в фоновых концентрациях, есть у всех животных и растений, поскольку их эволюция проходила в аналогичных условиях. Деятельность человека создала условия для существенного изменения содержания многих примесей, концентрация которых в некоторых местах на Земле может в сотни и тысячи раз превышать фоновую. В таких случаях примеси, встречающиеся в естественных условиях, становятся истинными загрязнителями, оказывая крайне неблагоприятное воздействие на живые организмы, в том числе на человека.

4. Антропогенные факторы предопределяют существенные изменения в нормальном функционировании атмосферы, причем как в самых нижних, так и в высотных ее частях. Изменения, вызванные человеком, значительны, хотя иногда и неуловимы в глобальном масштабе. Имеется множество различных источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы, а вместе с тем и серьезные нарушения экологического равновесия в биосфере. По своим масштабам заслуживают внимания транспорт и индустрия. В среднем на долю транспорта приходится 60% общего количества загрязнений, поступающих в атмосферу, промышленности -' 17, энергетики - 14, на отопление и уничтожение отходов - 9%.Если говорить о транспорте, и прежде всего автотранспорте, то примерное содержание основных компонентов выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания может быть представлено табл. 3.На основании данных таблицы сделайте вывод, какой из ДВС более экологичен?

Индустрия вносит большой  вклад' в загрязнение атмосферы. Анализ состава промышленных выбросов в 100 городах показал, что 85% общего выброса  вредных веществ в атмосферу  составляют сернистый газ, оксиды углерода и аэрозольная пыль. Половина остальных 15% специфических вредных веществ приходится на углеводороды

5.Химический состав антропогенных загрязнений

В общей массе  антропогенных загрязнений воздуха  наиболее значительную долю составляютокислы углерода. Большая часть углерода различных видов органического топлива окисляется до двуокиси углерода, меньшая — до окиси углерода, или угарного газа. Количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу промышленностью, транспортом, тепловыми электростанциями и системами отопления, превышает 7 миллиардов тонн в год, или более 2 миллиардов тонн в расчете на углерод.

Это всего около 2% от массы углерода, поступающего из естественных источников и связываемого растениями в процессе фотосинтеза. Однако эти добавочные 2% оказываются  в значительной мере избыточными  и не успевают связываться растениями планеты. Дело тут, очевидно, не столько  в возможностях самого процесса фотосинтеза, который в нормальных условиях существования  растений активируется при повышении  концентрации углекислого газа и  автоматически мог бы привести концентрацию С0₂ в состояние исходного равновесия. Изымается из круговорота углерода, что ведет к снижению концентрации С0₂ в воздухе, только углекислый газ, который связывается водными организмами, строящими свои скелеты из углекислого кальция, и вошедший в восстановленном виде в состав органического вещества, «захораниваемого» в обширных болотах самого разного типа. Осушение болот, повышение кислотности вод, ведущее к разложению карбонатов, подавление фотосинтеза разнообразными загрязнениями — вот только некоторые причины нарушения равновесия между поступлением в атмосферу углекислого газа и его связыванием. В результате в последние десятилетия наблюдается устойчивая тенденция повышения концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе. Так, болота только Западной Сибири ежегодно связывают в виде торфа и захораниваемой под слоем воды древесины не менее 50 млн. тонн углерода или 180 млн. тонн углекислого газа.

Именно общая  концентрация углекислоты в атмосфере  имеет наибольшее значение, поскольку  этот газ эффективнее всех других «парниковых» газов экранирует тепловое излучение Земли, и повышение его содержания в атмосфере ведет к повышению средней температуры поверхности планеты. И для растений, и для животных углекислый газ становится вредным в значительно более высоких концентрациях, чем те, которые обычно встречаются даже в экстремальных условиях горячих цехов и плохо проветриваемых помещений. Окись углерода (угарный газ), напротив, очень токсична даже в небольших концентрациях, поскольку она прочно связывается с гемоглобиномкрови, лишая его способности переносить кислород. Опасные концентрации окиси углерода могут возникать не только при неправильной топке печей или в некоторых производственных помещениях, но и на улицах городов при отсутствии ветра и обилии автотранспорта. Содержание СО₂ в выхлопе считается одним из важнейших показателей качества регулировки автомобильного двигателя.

Наиболее распространенные соединения азота антропогенного происхождения  — его окислы, от закиси до двуокиси азота, образующиеся при сжигании любого топлива в потоке воздуха. При  температуре пламени азот воздуха  частично окисляется, связываясь с  кислородом. Чем выше температура  пламени, тем, как правило, выше КПД  устройства, преобразующего тепловую энергию, что повышает экономичность соответствующей технологии и способствует ее внедрению в практику. Но чем выше эта температура, тем больше в топке образуется окислов азота. И хотя такое окисление азота делает его доступным для растений, полезные или хотя бы безвредные концентрации этих окислов в воздухе много ниже тех, которые возникают в зоне выпадения осадков крупных промышленных центров. Растворяясь в каплях тумака, в дождевой воде, окислы азота образуют азотную и азотистую кислоты, которые в значительной мере определяют кислотность дождей и могут серьезно повлиять на равновесие в экосистемах.

Многие виды топлива содержат в некотором, иногда значительном, количестве серу. Образующиеся при сжигании такого топлива окислы хорошо растворяются в атмосферных  осадках, образуя слабые серную и  сернистую кислоты. Действуя вместе с азотной и азотистой кислотами, они обусловливают иногда очень высокую, вплоть до рН 2,0, кислотность осадков и являются причиной «кислых дождей», сильно обеднивших экосистемы многих озер и рек Европы и Северной Америки. Ливневые дожди оказываются менее кислыми, чем слабые моросящие. Это естественно — при той же исходной концентрации окислов в воздухе, в последнем случае они растворяются в меньшем количестве воды. Такие слабые дожди, проходящие в подветренной по отношению к крупным промышленным центрам стороне, иногда вызывают повреждение листьев растений, снижают их устойчивость к вирусным и грибковым заболеваниям. В самих промышленных центрах, многочисленные дымовые трубы которых выбрасывают особенно много окислов азота и серы, слабые моросящие дожди иногда оказываются настолько кислыми, что повреждают не только городскую растительность, но и некоторые виды синтетических тканей одежды людей, вызывают сильное раздражение дыхательных путей и кожи, ускоряют коррозию металлических конструкций и разрушают мраморные скульптуры и детали произведений архитектуры многих исторических памятников, например в Италии.

Особую категорию  загрязнений воздушного бассейна составляют вещества, не свойственные природным  экосистемам и потому особенно опасные  как для их состояния, так и  непосредственно для здоровья человека. Среди них есть как неорганические, так и органические вещества. Например, чистый хлор, широко применяемый в  ряде химических производств, в природе, за исключением незначительной примеси в вулканических газах, не встречается. Хлор ядовит, к тому же он имеет большую, чем воздух, плотность, и при авариях или утечках «растекается» по поверхности, скапливаясь в понижениях рельефа. Человека, если опасность утечки хлора учтена заранее, может спасти противогаз, а животные и растения оказываются беззащитными.

Развитие химической промышленности, в частности органического  синтеза, привело к тому, что в  природную среду попадает ежегодно 2-3 тысячи новых веществ, никогда  прежде не существовавших в природе. Среди них есть и относительно безвредные, и такие высокотоксичные, как уже упоминавшийся в связи с трагедией в Бхопале диоксан.

Многие высокомолекулярные вещества, попадающие в природную  среду при работе химических и  биохимических производств, в частности  микробные белки, обладают высокой  аллергенной активностью и способны вызывать массовые аллергические заболевания у людей, живущих в зоне распространения таких выбросов.

Хотя для  некоторой части низкомолекулярных  органических веществ техногенного происхождения установлены относительно безопасные концентрации в воздухе, взаимодействие нескольких вредных  веществ, каждое из которых присутствует в как будто бы безвредных концентрациях, может вести к заметным нарушениям здоровья людей и разрушительно  влиять наэкосистемы. Ввиду обилия самых различных загрязнений в воздушном бассейне крупных городов, особенно имеющих мощные химические производства, механизмы их взаимоусиливающего действия очень слабо изучены. Однако анализ заболеваемости людей в таких промышленных центрах часто позволяет однозначно определить высокий уровень вредности того «коктейля» вредных веществ, который содержится в воздухе этих городов.

6. Пестициды -Одним из самых эффективных средств борьбы против вредителей и сорняков, а также прочих животных организмов, которые способны нанести вред выращиваемым вами культурам, являются пестициды.  
Классификация пестицидов  
Принято считать, что пестициды по большей мере являются химическим соединением. Однако это не совсем так. Кроме химии в борьбе за свободу от вредителей могут использоваться вирусы и прочие микроорганизмы.

  К пестицидам относятся вещества, используемые для:

• развития и роста растений (ауксины, гиббериллины);
• уничтожения растений на корню (десиканты);
• удаления листьев (дефолианты);
• удаления цветов и завязей (дефлоранты);
• привлечения насекомых (аттрактанты);
• отпугивания насекомых (репелленты) и т.д.

7. Основные направления борьбы с техногенным загрязнением атмосферного воздуха

В борьбе с загрязнением атмосферного воздуха приходится учитывать, наряду со стремлением к его уменьшению, необходимость сохранения производств, чья продукция играет в жизни людей очень важную роль. Проще всего бывает просто закрыть отравляющее воздухпредприятие. Однако, как показал опыт таких закрытий в первые годы перестройки в бывшем СССР, отрицательные экономические последствия могут намного превысить положительный (для людей) эффект локального улучшения качества воздуха. Потеря рабочих мест, срывы в работе смежных производств и снижение общего уровня производства, снижение уровня жизни людей ведут иногда к более значительным потерям для здоровья, чем выигрыш от повышения чистоты воздуха.