Нарушение экологического равновесия - Экология - Скачать бесплатно
Нарушение экологического равновесия
Доклад по ОБЖ
учеников 8 «А» класса
Томилинской средней
школы №14
Сабурова Александра
Логачёва Владимира
1. Введение.
2. Химическое загрязнение атмосферы.
2.1 Основные загрязняющие вещества.
2.2 Аэрозольное загрязнение.
2.3 Фотохимический туман (смог).
2.4 Контроль за выбросами загрязнений в атмосферу (ПДК).
3. Химическое загрязнение природных вод.
3.1 Неорганическое загрязнение.
3.2 Органическое загрязнение.
4. Загрязнение Мирового океана.
4.1 Нефть и нефтепродукты.
4.2 Пестициды.
4.3 Тяжелые металлы.
4.4 Сброс отходов в море.
4.5 Тепловое загрязнение.
5. Загрязнение почвы.
5.1 Пестициды, как загрязняющий фактор.
5.2 Кислотные дожди.
6. Заключение.
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим
миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное
вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого
вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной
опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается,
все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся
города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство
биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера
Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному
воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных
процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение
среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них –
газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения.
Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее
развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону
повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов
и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами,
достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких
размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между
гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического
загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к
распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно
приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы,
происходящие в биосфере.
Крупнейшая экологическая катастрофа произошла в прибрежных водах Аляски.
Танкер «Экссон-валтисс» из-за неумелых действий экипажа сел на риф 24-ого
марта 1989 г. В резервуарах танкера находилось 1166000 литров сырой нефти,
вылившейся из танкера, загрязнили свыше 4160 кв. км. морской акватории,
1280 км побережья. Погибли тысячи птиц и морских животных. Нефть разлилась
на огромной площади, и её не удалось разогнать с помощью специальных
химических бомб, сбрасываемых с воздуха.
Свой доклад я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению
состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы. Человек
загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления
огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны.
Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась
черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для
человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стены пещеры. Это
начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали
тогда небольшими группами, занимая не измеримо обширную нетронутую
природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно
небольшой территории, как это было в классической древности, не
сопровождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто
лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными
процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе
представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя.
Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.
Существуют 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.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие
непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся продуктом их
превращения. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до
серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует
капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком
образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате
химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими
веществами и компонентами атмосферы, образуются продукты превращений.
Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые
электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные
установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого
топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются
следующие:
а) 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.
б) 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.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным
продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой
воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей
человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических
предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха.
Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от
таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими
пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты.
Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС
ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
г) 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.
д) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по
производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных
удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде
газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция.
Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются
сильными инсектицидами.
е) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,
производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические
красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере
встречаются как примесь молекулы хлора, так и паров соляной кислоты.
Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В
металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его
на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и
ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. переделанного чугуна выделяется как
12,7 кг. сернистого газа, так и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих
количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и
редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном
состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно
опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В
атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы
или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при
взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром.
Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли
ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного
происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе
производственной деятельности людей.
Основными источниками искусственного аэрозольного загрязнения воздуха
являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные
фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.
Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием
химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения
кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния,
марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка,
бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее
разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и
ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании
остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих,
нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками
аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные
насыпи из 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. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300
тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м.
условного оксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и
других строительных материалов также является источником загрязнения
атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств -
измельчение и химическая обработка шихты, полуфабрикатов и получаемых
продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и
других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся
углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов
углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению,
полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после
возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются
перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с
оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых
погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных
газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха
непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия -
расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует
воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные
выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко
возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в
природе фотохимического тумана.
.
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и
аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных
компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные
органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности
фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических
реакций при определенных условиях:
. наличие в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов
и других загрязнителей,
. интенсивная солнечная радиация и безветрие или очень слабый обмен
воздуха в приземном слое при мощной и повышенной инверсии.
. устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями,
необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Эти условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.
Cмоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком
и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию
на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной
системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с
ослабленным здоровьем.
Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в
воздухе принадлежит РФ. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его
потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их
работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни
людей.
Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами,
осуществляется в ГГО (Главной Геофизической Обсерватории.) Чтобы по
результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения
концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой
концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также
во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение
концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия -
среднеустойчивой ПДК.
Например, максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ
были наибольшими в Норильске (оксиды азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске
(угарный газ).
Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в
прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие
максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения
более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами
зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе
имеются предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень
высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов
многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней
средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или
подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия,
промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и
бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является
привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ -
загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную
среду, классифицируют по-разному в зависимости от подходов, критериев и
задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические
загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение
естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней
вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи,
глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты,
органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).
Например, чрезвычайная экологическая ситуация в результате необдуманных
действий людей сложилась в районе Аральского моря. Воду рек Амударьи и
Сырдарьи, питающих Аральское море, стали чрезмерно использовать для
орошения засушливых районов Средней Азии. В итоге нарушился естественный
водный баланс моря, оно стало мелеть, площадь его сильно уменьшилась, вода
отступила на десятки километров. Вместо дышащей свежестью поверхности моря,
десятков рыболовецких предприятий, сотен больших и малых судов, бороздящих
моря, растущих населенных пунктов люди получили песчаные и солевые бури,
болезни, ржавеющие на дне отступившего моря останки судов, умирающие
города и посёлки. В этой ситуации можно говорить о кризисе или даже о
гибели экосистемы Аральского моря. Некогда благодатный район, дававший
большое количество рыбы, возможность жить и трудиться десяткам тысяч людей,
превратился в район экологического бедствия.
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских
вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей
водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди,
фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой
деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем
передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.
К опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и
основания, обуславливающие широкий диапазон РН промышленных стоков (1,0 -
11,0) и способных изменять РН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0.
Тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в
интервале РН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы
минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть
предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель
ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение
их массы до 12 млн.т./год. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь
локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть
выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью
значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя
развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в
донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция
сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические
цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь
Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в
пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно
сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для
обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но
и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в
300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического
происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на
состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают
развитии или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов,
участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут
образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как
сероводород, которые привогдят к загрязнению всей воды в реке. Наличие
суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды, и замедляет
процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований,
предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого
количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые
так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде.
Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы -
образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между
водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.
Значительный объем органических веществ, большинство из которых не
свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и
бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается
во всех промышленных странах.
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным
строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной
эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами.
Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или
непроточных (водохранилища, озера).
Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для
патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами,
становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые
отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней
человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для
своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в
водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода
может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных
организмов.
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-
коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит
преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических
углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) -
подразделяются на 4 класса:
а) Парафины - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы
которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие
парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины - (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические
соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и
циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения
этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются
биоразложению.
в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные
циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов
углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения
с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем
бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные
нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома
углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными
загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан
ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой
добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов
добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных
вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на
трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в
морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная
с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только
в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за
незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы
нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.
Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со
стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в
морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои
различной мощности.
Пленка толщиной 30-40 мкм полностью полностью поглощает инфракрасное
излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую -
"нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные
капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для
нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих
фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться
на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на
дно.
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ,
используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды
делятся на следующие группы:
инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми;
фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений;
гербициды - против сорных растений.
Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим
полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве
давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к
биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В
настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около
1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем
золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается
появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные
воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов,
фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три
основных группы:
|
