Физическое, химическое и биологическое загрязнение окружающей среды и их экологические последствия.

Цели и задачи занятия:

Выявить причины и последствия глобальных проблем. Проблемы загрязнения атмосферы

Литература:

Алишева К.А. Экология: Учебник. 304с. Алм. 2006

Бродский А.К. Краткий курс общей экологии: Учеб. Пособие. 164с. 1996.

Колесников С.И. Экология: Учеб. Пособие. 384с. М. 2009.

Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: Учебник. 608с. Р/нД. 2006

Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как глобальные экологические проблемы современности – «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.Охрана атмосферного воздуха – ключевая проблема оздоровления окружающей среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т.д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относится вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.В настоящее время «основной вклад» в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов.

Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на автотранспорт (50-60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше, всего 16-20%.

Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует в сутки до 20 тыс. тонн угля и выбрасывает в атмосферу за это время 680 т SO2 и SO3, 120 – 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) – радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы – отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. Существенно загрязняется атмосфера также на агломерационных фабриках, при доменном и феррасплавном производстве.Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово – цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности, представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т.п.)

Основные понятия:

Токсичные вещества (от греч. «toxikon» - яд) – вещества, вызывающие определенные болезни и нарушения.

Предельно допустимые выбросы (ПДВ) – максимальное количество вредных веществ, которые могут поступать в окружающую среду с территории данного предприятия.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) – количество какого-либо вредного вещества, которое может находиться в окружающей среде без значительного ущерба для здоровья человека.

Предельно допустимые суммы (ПДС) – суммарный показатель вредного воздействия загрязняющих факторов.

Озоновый экран – слой атмосферы, лежащий на высотах от 7 км на полюсах и до 50 км (с наибольшей плотностью озона на высотах 20-22 км), с повышенной концентрацией молекул О3.

Органические соединения – вещества, включающие в свой состав углерод.

Парниковый эффект – повышение концентрации в атмосфере так называемых парниковых газов (углекислого газа и др.), поглощающих тепловое излучение земной поверхности, что приводит к потеплению климата.

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.Главные загрязнители вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно – токсикологическому, общесанитарному, или органолептическому, вода считается загрязненной. Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно – активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические – радиоактивные вещества, тепло и др.Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.Химическое загрязнение – наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т.д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. этот вид загрязнений носит временный характер.Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны «долгоживущие» радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций – 90, уран, радий – 226, цезий и др.) Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Поверхностная гидросфера.Поверхностные воды охраняют от засорения, загрязнения и истощения. Для предупреждения засорения принимают меры, исключающие попадание в поверхностные водоемы и реки строительного мусора, твердых отходов, остатков лесосплава и других предметов, негативно влияющих на качество вод, условия обитания рыб и др. Истощение поверхностных вод предотвращают путем строгого контроля за минимально допустимым стоком вод.

Важнейшая и наиболее сложная проблема – защита поверхностных вод от загрязнения. С этой целью предусматриваются следующие экозащитные мероприятия:

- развитие безотходных и безводных технологий; внедрение систем оборотного водоснабжения;

- очистка сточных вод (промышленных, коммунально – бытовых и др.);

- закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты;

- очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей.

Основные понятия:

Глобальный (от греч. «globus» - шар) – охватывающий всю Землю.

Кислотные дожди – дожди, содержащие окислы азота и двуокись серы.

Локальный (от лат. «localis» - местный) – относящийся к небольшой территории

Предельно допустимые выбросы (ПДВ) – максимальное количество вредных веществ, которые могут поступать в окружающую среду с территории данного предприятия.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) – количество какого-либо вредного вещества, которое может находиться в окружающей среде без значительного ущерба для здоровья человека.

Предельно допустимые суммы (ПДС) – суммарный показатель вредного воздействия загрязняющих факторов

Тестовые задания к лекции:

1. Озоновый слой – необходимое условие существование биосферы, потому что слой озона:
A. Образуется в результате космических излучений
B. Препятствует проникновению ультрафиолетовых лучей
C. Препятствует загрязнению атмосферы
D. Препятствует загрязнению биосферы
E. Все ответы верны

2. Причиной выпадения кислотных дождей считают воздействие на атмосфе-ру:
A. Электромагнитных излучений
B. Высокотоксичных соединений
C. Выбросов сернистого газа
D. Частиц сажи
E. Цементной пыли

3. Ядовитая смесь дыма, тумана и пыли называется:
А. Кислотный дождь
В. Фреон
С. Угарный газ
D. Смог
E. Фотооксидант

4. Биологический метод очистки воды от загрязнения основан на использова-нии:
А. Рыб
В. Растений
С. Микроорганизмов
D. Торфа
Е. Нефти

5. Основной вред от разрушения озонового слоя:
А. Повышение концентрации CO2 в атмосфере
В. Снижение фотосинтеза
С. Похолодание климата
D. Губительное воздействие ультрафиолетового излучения
Е. Потепление климата

6. Особо токсичный компонент кислотных дождей:
А. H2S
В. HCl
С. CO2
D. SO2
Е. CO

7. Как сказывается истощение озонового слоя на здоровье человека:
А. Увеличение числа раковых заболеваний желудка
В. Увеличение числа заболеваний рака кожи и катаракты глаз
С. Увеличение числа темнокожих людей
D. Увеличение числа раковых заболеваний
Е. Нет правильного ответа

8. Источниками парниковых газов, прежде всего углекислого газа и ок-сидов азота, является:
А. Животноводство
В. Животноводство, биота
С. Выращивание риса
D. Сжигание ископаемого топлива, биота
Е. Животноводство, выращивание риса

9.Парниковый эффект, связанный с накоплением в атмосфере углекислого газа, сажи и других твердых частиц вызовет:
А. повышение средней температуры и будет способствовать улучшению климата на планете;
В. уменьшение прозрачности атмосферы, что приведет к похолоданию;
С. повышение температуры и приведет к неблагоприятным изменениям в биосфере;
Д. не приведет к изменениям в биосфере;
Е. приведет к деградации озонового слоя.

10.Причины возникновения «озоновых дыр» в атмосфере:
А. увеличение концентрации углекислого газа;
В. увеличение концентрации диоксида азота;
С. увеличение концентрации азота и углерода;
Д. увеличение концентрации аммиака;
Е. увеличение концентрации фреонов.

Тема. 12.Охрана природы и устойчивое развитие. План занятия: 1.Принципы и методы охраны окружающей среды. 2. Заповедные территории как одна из форм охраны окружающей среды. 3. Биосферные резерваты. Разработка основ рационального природопользования и охраны окружающей среды как необходимого условия перехода к устойчивому развитию. 4.Актуальные экологические проблемы устойчивого развития Республики Казахстан. 5.Проблемы дестабилизации природной среды в РК, причины и следствия. 6.Социально-экологические проблемы Приаралья. Семипалатинский ядерный и другие полигоны на территории РК. 7.Экологический мониторинг принципы его организации.