Волгоградский государственный архитектурно-строительный

Волгоградский государственный архитектурно-строительный

университет

Кафедра «Пожарная безопасность и защита в чрезвычайных ситуациях»

Экология

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К лекционному курсу

по дисциплине Экология

для студентов специальности

280705«Пожарная безопасность»

Составил О.С. Власова

Волгоград 2013

УДК 574

Курс лекций по дисциплине «Экология» для студентов специальности 280705 «Пожарная безопасность» /сост. О.С. Власова, Министерство образования и науки Российской Федерации, Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Кафедра пожарной безопасности и защиты в чрезвычайных ситуациях.

ВолгГАСУ. – Волгоград, 2013 – 78 с.

В методических указаниях приведен курс лекций по дисциплине «Экология » в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.

Для студентов специальности для студентов специальности 280705 «Пожарная безопасность» всех форм обучения.

Табл. 2. рис.6.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

В методических указаниях приведен курс лекций по дисциплине «Экология » в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.

Дисциплина «Экология» является для специальности для студентов специальности 280705 «Пожарная безопасность» необходимой для получения общих представлений об основных понятиях, используемых в экологии, а также ознакомления с рекомендациями по защите окружающей среды от загрязнений.

Содержание

1.	Определение экологии как науки.
2.	Структура современной экологии.
3.	Биосфера и человек, структура биосферы.
4.	Экологические факторы.
5.	Экосистемы. Структура и основные компоненты экосистемы.
6.	Энергия в экосистемах, трофические цепи и уровни.
7.	Круговорот веществ в природе.Биохимические круговороты.
8.	Воздействие человека на экосистемы.
9.	Свойства экологических систем и закономерности их функционирования.
10.	Взаимоотношения организма и среды.
11.	Антропогенное воздействие на природу.
12.	Загрязнение воды.
13.	Загрязнение и иные воздействия на литосферу.
14.	Деградация и эрозия почв.
15.	Экологические проблемы сельского хозяйства.
16.	Загрязнение атмосферы.
17.	Воздействие на гидросферу.
18.	Экология и здоровье человека
19.	Глобальные проблемы экологии.
20.	Энергосбережение.Развитие альтернативных источников энергии.
21.	Экономика природопользования и ее основные задачи.
22.	Кадастры природных ресурсов
23.	Особо охраняемые природные территории (ООПТ).
24.	Лицензия, договор и лимиты на природопользование.
25.	Экологическое страхование.
26.	Понятие о концепции устойчивого развития.
27.	Природозащитные мероприятия, роль технического прогресса в защите окружающей среды.
28.	Основные меры борьбы с загрязнением водоемов.Методы очистки воды.
29.	Основные загрязнители атмосферы. Принципы очистки пылегазовых выбросов.
30.	Об улучшении экологических характеристик топлива.
31.	Основы экологического права.
32.	Государственные органы охраны окружающей среды.
33.	Экологическая стандартизация и паспортизация.
34.	Экологическая экспертиза.
35.	Юридическая ответственность за экологические правонарушения
36.	Международное сотрудничество в области природопользования и охраны окружающей среды.
37.	Профессиональная ответственность. Обеспечение экологической безопасности на стадии проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации промышленных объектов.
38.	Экологический вред, наносимый пожарами.

1.Определение экологии как науки

Экология - наука о взаимодействии живых организмов и их систем с окружающей средой (ОС), об их взаимовлиянии и взаимопроникновении, что позволяет определить пути оптимизации и возможного изменения условий для окружающей среды и живых орга­низмов. Под окружающей средой понимается практически вся Вселенная. Очень часто термин ОС заменяют словом «природа».

Под живыми организмами понимается не только человек, но и все остальные живые представители природы: животные, растения, простейшие организмы.

В буквальном переводе слово «экология» означает учение о «доме» (от греч. «ойкос» - местообитание, жилище, дом и «логос» -учение). Впервые этот термин и общее определение экологии было сделано немецким биологом Э. Геккелем в 1866 г.

В соответствии с историей развития экологии в ней можно выделить такие отрасли:

а) биоэкология - экология микроорганизмов, грибов, простейших, животных (отдельно рассматривается биоэкология птиц, рыб и т. д.), а также палеоэкология (эволюционная экология);

б) экология систем - тундр, пустынь, полупустынь, лесов, степей и т. п. Сюда же относится радиаци­онная и химическая экология. Термин «экосистема» предложен в 1935 г. английским ботаником А. Гексли;

в) экология человека - историческая, археологическая, собственно человека, города (урбоэкология), промышленная, сельскохозяйственная, рекреационная (экология зон отдыха), правовая, экономическая и т. п.

Популяционная экология

Популяция- группа организмов одного вида, проживающих в определенном районе. Примерами популяций являются все окуни в пруду, белки обыкновенные или дубы белые в лесах, население в отдельной стране или население Земли в целом. Популяции - это динамичные группы организмов, адаптирующиеся к изменениям условий окружающей среды путем изменения своих размеров, распределения возрастных групп (возрастной структуры), генетического состава.

Биогеоценология -Однородные участки суши или воды, заселенные живыми организмами, называются биотопами (местами жизни). Исторически сложившееся сообщество организмов разных видов, населяющих биотоп, называется биоценозом, или биомом.

Сообщество организмов биоценоза и окружающая их неживая природа образуют устойчивую и динамичную систему - биогеоценоз, или экосистему. Таким образом, биогеоценоз - это совокупность биома и биотопа.

Некоторые авторы усматривают различие в терминах «экосистема» и «биогеоценоз». В этом случае отличие заключается в том, что экосистема может не содержать растительных сообществ, а биогеоценоз невозможен без фитоценоза. Границы биогеоценоза совпадают с границами растительного сообщества, являющегося его основой. Биогеоценоз функционирует как целостная, самовоспроизводящаяся и саморегулирующаяся система. В состав биогеоценоза входят следующие компоненты:

■ неорганические вещества, включающиеся в круговорот (соединения углерода, азота, кислорода, вода, минеральные соли и пр.);

■ климатические факторы (температура, давление, освещенность и др.);

■ органические вещества (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды);

■ продуценты - автотрофные организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических под действием солнечного света (в основном зеленые растения);

■ консументы - гетеротрофные организмы (растительноядные и плотоядные потребители готового органического вещества). В основном животные.

■ деструкторы и редуценты - гетеротрофные организмы, разрушающие остатки мертвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы) и превращающие их в минеральные соединения (бактерии, грибы).

Глобальная экология (изучение биосферы)

Также в подразделение общей экологии входят: экология растений; экология животных; экология микроорганизмов; водных организмов.

Раздел геоэкологиярассматривает:экология суши;экология пресных вод;экология моря; экология Крайнего Севера;экология высокогорий и т.д.

Прикладная экология:промышленная (инженерная);технологическая;С/х;медицинская;промысловая;химическая;рекреационная;геохимическая;к природоиспользованию.

Экология человека:экология города;экология народонаселения;

Социальная экология:экология личности;экология человечества;экология культуры;этноэкология.

Экологические факторы.

Все организмы живут в среде обитания, или окружающей среде, которая является совокупностью элементов, способных оказывать прямое или косвенное воздействие на организмы. Элементы окружающей среды, оказывающие влияние на живые организмы, называются экологическими факторами.

Абиотическиефакторы - это температура, свет, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление, радиационный фон, химический состав атмосферы, воды, почвы и пр.

Также к абиотическим факторам относят почвенные, климатические, топографические и другие волны, морские течения, пожары.

Климатическимифакторами являют свет, температура, вода, ветер. Солнечный свет является основным источником энергии, которая используется для всех жизненных процессов на Земле. Под действием света осуществляется фотосинтез, транспирация, фотопериодизм, движение, зрение и пр.

Биотическиефакторы – это живые организмы (бактерии, грибы, растения, животные), вступающие вовзаимодействие с данным организмом.

Все виды взаимодействия между организмами можно подразделить на:

- конкуренцию;

- хищничество;

- антибиоз;

- симбиоз.

Конкуренциявозникает тогда, когда для существования организмов имеются необходимые или сходные условия. В конкурентные отношения могут вступать особи как одного, так и разных видов (сосны - за свет, разные виды хищников – за жертву.)

При хищничественаблюдается прямое уничтожение жертвы и использование ее в пищу.

Под антибиозомпонимают такие отношения между организмами разных видов, когда особи одного вида путем выделения определенных веществ, фунгицидов или антибиотиков, оказывают угнетающее воздействие на особей других видов.

Симбиозомназывается любое сожительство организмов разных видов, приносящее пользу хотя бы одному из них. (4 вида симбиоза: взаимовыгодный, квартиранство, нахлебничество, паразитизм)

Также существуют такие виды взаимодействия как:

Внутривидовые взаимодействия означают объединение животных одного вида в группы по две или более особей. (Внутривидовая конкуренция проявляется в основном в территориальном поведении животных).

Межвидовые взаимоотношения значительно более разнообразны. Два живущих рядом вида могут вообще никак не влиять друг друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно.

Нейтрализм– оба вида независимы и не оказывают никакого воздействия друг на друга. В этом случае виды не связаны непосредственно друг с другом и даже не контактируют между собой. (совы и лисы, змеи и тигры)

Аменсализм– это такие биотические отношения, при которых происходит торможение роста одного вида (аменсала) продуктами выделения другого. Лучше всего они изучены у растений и микроорганизмов, которые в борьбе с конкурентами за ресурсы применяют различные ядовитые вещества и это явление называют аллелопатией. (например плесневые грибы, находясь в одной среде обитания с кишечной палочкой, выделяют вещество, которое вызывает гибель последней.)

Паразитизм –форма взаимоотношений между организмами, тесно связанными в своем жизненном цикле, при котором один из них (паразит) живет за счет питания тканями или соками другого (хозяина). Паразит, используя для своей жизнедеятельности питательные вещества хозяина, тем самым постепенно ослабляет и нередко даже убивает его.

Эктопаразитыпитаются телом хозяина, находясь на его поверхности (блохи, вши, и.т.д)

Эндопаразиты – внутренние паразиты – имеют наиболее совершенные приспособления, позволяющие им существовать внутри хозяина.

Комменсализм(лат. сотрапезник) характеризуется тем, что один из двух видов (комменсал) извлекает из такого взаимодействия пользу, тогда как на другом это практически не отражается (ни положительно, ни отрицательно).

Протокооперация – оба организма получают преимущества от объединения, хотя их сосуществование не обязательно для их выживания. (крабы сажают на спину кишечно-полосное, которое маскирует и защищает краба, но в свою очередь получает кусочки пищи от краба)

Мутуализм (лат. взаимный) – форма симбиоза, при которой каждый из сожителей получает относительно равную пользу, при этом они не могут существовать друг без друга. (лишайники).

Экологическая ниша – это комплекс всех физических, химических и биологических факторов среды, которые необходимы тому или иному биологическому виду для жизни, роста и размножения в данной экосистеме. Понятие ниши включает в себя и роль организма в экосистеме.

Экологические ниши включают в себя взаимодействия различных видов в экосистеме.

Пока экосистема обладает достаточным количеством ресурсов общего пользования, разные виды потребляют их сообща. Однако если два или более видов в одной экосистеме начнут потреблять один и тот же дефицитный ресурс, они окажутся в отношениях межвидовой конкуренции.(дефицитными ресурсами могут оказаться пища, вода, углекислый газ, солнечный свет, почвенные питательные вещества, жизненное пространство, места укрытия или любой другой жизненно важный фактор среды.)

К антропогеннымфакторам относятся особенности среды, обусловленной трудовой деятельностью человека.

Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека и могут быть как положительными (посадка парков, садов, создание новых пород растений и животных), так и отрицательными (вырубка лесов, загрязнение окружающей среды и т.д.)

На отдельные организмы и их популяции одновременно воздействуют многие факторы, создающие комплекс условий, в котором могут обитать те или иные организмы. Одни факторы могут усиливать или ослаблять действие других факторов.

Загрязнение воды.

Загрязнители воды - это все химические вещества, так или иначе загрязняющие воду, делающие ее непригодной для питья или же вредной для гидробионтов. Среди загрязнителей водной среды выделяют: легко поддающиеся разложению органические вещества (бытовые стоки); трудно или совсем неподдающиеся разложению (главным образом промышленные стоки); соли (хлориды, сульфаты, нитраты и пр.) и соединения тяжелых металлов (ртути, кадмия, свинца, ниобия и др.).

Примерно столько же загрязнителей окружающей среды образуется в сельском хозяйстве, так, к примеру, одних только пестицидов в мире насчитывается более 1500 препаратов (в России пока применяется только 150 - 160). Особую опасность создает применение фосфороорганических пестицидов, которые представляют собой сильнодействующие токсины, вызывающие массовую гибель птиц (сизых голубей, дроздов, скворцов и др.).

Все загрязнения подразделяют на четыре основные группы: физическое, химическое, биологическое и эстетическое.

Физическое загрязнениесвязано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. Так тепловое воздействие проявляется, например, в деградации вечной мерзлоты, со связанными с зонами распространения вечномерзлых пород мерзлотными процессами и явлениями (термокарст, наледи и др.); даже в изменении структурных особенностей некоторых грунтов при высоких температурах (под металлургическими печами, кирпичными заводами и т. п.) и условий жизни людей.

Источниками теплового загрязнения в городе служат: подземные газопроводы промышленных предприятий (140 - 160° С), теплотрассы (50 - 150° С), сборные коллекторы и коммуникации (35 - 45° С) и т.д. Сюда относятся воздействие шума и электромагнитное излучение, причем источниками последнего служат высоковольтные линии элек­тропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры, радиотелефоны. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечается повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии.

Химическое загрязнение - увеличение количества химических компонентов в определенной среде, а также проникновение в нее химических веществ, которые ей не присущи, или в концентрациях, превышающих обычную норму. Именно этот вид загрязнений является наиболее опасным для природных экосистем и качества жизни человека, в связи с тем, что он поставляет в природную среду различные токсиканты (аэрозоли, тяжелые металлы, пестициды, детергенты, пластмассы и другие химические вещества и соединения). По некоторым данным в настоящее время в окружающей среде содержится от 7 до 8,6 млн. химических веществ, причем их перечень ежегодно пополняется еще примерно на 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны те, которые включены в известный «список ЮНЕСКО», а это почти 200 наименований: бензол, бенз(а)пирен. пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), асбест, тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.), разнообразные красители и пищевые добавки. Поданным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). в мире около 600 млн. человек подвергается воздействию атмосферы: с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд. человек. т. е. каждый шестой житель Земли, с вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц.

Биологическое загрязнение- случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства, а также в природные экосистемы чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое); часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов. Особенно загрязняют среду те промышленные производства, которые изготовляют антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и т. п., т. е. предприятия микробиологической промышленности, при промышленном биосинтезе и существующих технологиях, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению относят преднамеренную или случайную интродукцию или чрезмерную экспансию живых организмов - это, к примеру, известные переселения кроликов и овец в Австралию, пресноводной рыбы ротана в водоемы Центральной России. Кроме того, в городах наличие свалок и несвоевременная уборка твердых бытовых отходов привели к численному росту синантропных животных: крыс, голубей, ворон, насекомых и др.

Эстетическое загрязнение- это, как правило, связанное с деятельностью человека преднамеренное или случайное изменение визуальных доминант природных или антропогенных ландшафтов. В отдельных случаях возможно возникновение данного вида загрязнений вследствие естественных причин. Этими причинами служат природные катастрофы: землетрясения, цунами, сели, лавины, оползни, обвалы, наводнения, смерчи, тайфуны и торнадо. Указанные чрезвычайные ситуации могут быть весьма масштабными и приводят к значительным изменениям даже в рельефе местности: при землетрясениях в результате обвалов возникают озера, а на месте гор возникают плоские равнины и т. п.

Эстетические загрязнения техногенного происхождения практически всегда связаны со строительной (градостроительной и гидротехнической) деятельностью, горнодобывающей промышленностью, сельским хозяйством и т. п.

Деградация и эрозия почв

Деградация почв.В тесной, точнее непосредственной связи и взаимодействии с приповерхностной частью литосферы находятся почвы.

Экологические функции почвы весьма изменчивы, а в целом они обладают высокой степенью динамичности свойств и состава, что делает эту важнейшую для биосферных процессов субстанцию чрезвычайно чувствительной к влиянию хозяйственной дея­тельности человека. Изменения могут быть как позитивными, так и негативными вплоть до полной утраты тех или иных, функций при деградации почв или полного ее уничтожения. Деградация почв в общем-то всегда сопровождала сельскохозяйственную деятельность человека, иными словами, «благодатное возделывание почвы всегда разрушало эту данную природой благодать». Еще больший вред почвам наносила индустриальная деятельность человека, которая почти всегда просто-напросто уничтожала почвы. Общая площадь разрушенных и деградированных за всю историю человечества почв составляет 20 млн. км², что значительно превышает всю пахотную площадь современного мира - 15 млн. км². Распределение площадей деградированных почв (%) следующее: крайняя степень деградации - 1, сильная - 15; умеренная - 46; легкая - 38. Соотношение наиболее распространенных видов деградации почв (%) выглядит следующим образом: водная эрозия - 56; ветровая эрозия - 28; химическая деградация - 12; физическая деградация - 1.

Эрозия почвобычно определяется как разрушение почв временными водными потоками и ветром, т. е. собственно водная и ветровая (дефляция) эрозия. Различают три вида водной эрозии: дождевая, эрозия при снеготаянии и ирригационная (возникающая при поливе

Эрозия почв при снеготаянии отличается небольшой интенсивностью, но значительной продолжительностью - потери почвы при снеготаянии обычно не превышают с 1 га нескольких тонн.

Продолжительность дождевой эрозии невелика (минуты или часы), но интенсивность выше - количество смываемой почвы достигает десятков тонн с гектара.

Ветровая эрозия (дефляция) бывает повседневной и в виде пыльных бурь. Повседневная эрозия бывает вызвана постоянными не очень сильными ветрами и поэтому пространственно ограничена. Практически все пахотные почвы подвержены этой эрозии.

Эрозия почв имеет серьезное негативное влияние не только на экономические параметры, но и на экологическую составляющую снижение плодородия почв влечет за собой уничтожение развития растительности и последующих трофических уровней; сносимая почва заиливает водоемы, создает запыленность воздуха; усиливает поверхностный сток - это не что иное, как потерянная влага, которая не впиталась в почву и не будет использована растениями. С поверхностным стоком с полей выносятся удобрения и пестициды, что активно загрязняет природные воды.

Физическая деградация почв выражается прежде всего в ее активном переувлажнении, в разрушении макроструктуры. Возникает при пастбищном скотоводстве и использовании при пахоте тяжелой техники, но еще более активна при строительных работах и не столько под самими будущими сооружениями, сколько под строительной инфраструктурой: дорогами, бытовками, складами материалов и конструкций и т. д. Процесс дегумификации почв - потери почвами гумуса за счет его некомпенсируемой минерализации, удаления гумусированного слоя или его части эрозионными процессами - известен весьма давно, но значимость его начала оцениваться лишь в последнее время. В целом дегумификация связана с изменением биогеохимического цикла углерода за счет уничтожения естественной растительности на пахотных землях, застраиваемых территориях или других отчуждаемых участках земли при их хозяйственном освоении. Обычно в течение первых лет после распашки запас гумуса в почве снижается на 25 - 50 % от исходного. Однако следует сказать, что в условиях научно обоснованной агротехники возможно даже увеличение плодородия почв, но количественно таких земель достаточно мало.

Орошение почв является мощным фактором воздействия на природные экосистемы. При достаточно ясных положительных результатах возникает ряд негативных экологических последствий:

- вторичное засоление почв, приводящие к снижению продуктивности земель либо к полной ее потере (ежегодно в мире теряются сотни тысяч га за счет бездренажного орошения, фильтрационных потерь из каналов, повышенной минерализации поливной воды);

- осолонцевание (проявление солонцовых свойств) и солитизация почв;

- образование растущих соляных водоемов в местах сброса дренажно-коллекторных вод;

- резкое ухудшение качества речных вод в результате сброса в них дренажно-коллекторных вод;

- засоление и деградация ландшафтов в низовьях рек вследствие большого водозабора в верховьях;

- загрязнение поверхностных и подземных вод избытком солей, минеральных удобрений (в том числе нитратами), пестицидов, ядохимикатов;

- дефицит водоснабжения, особенно питьевого, на больших территориях;

- загрязнение токсикантами местообитаний дикой фауны, особенно перелетных водоплавающих птиц, ведущее к исчезновению видов;

- распространение болезней среди населения, как живущего непосредственно среди орошаемых территорий, так и в местах сброса дренажного стока;

- загрязнение нитратами сельскохозяйственной продукции вследствие усиленного применения азотных удобрений на орошаемых полях;

- необратимые гидрологические и гидрогеологические изменения, в частности исчерпание подземных водных ресурсов, местами сопровождающееся просадочными явлениями в грунтах;

- формирование неблагоприятных социально-экономических последствий.

Даже при орошении доброкачественными водами деградирует структура черноземов, появляется слитность почвенной массы, выносится кальций, уменьшается количество гумуса и изменяется его состав, снижается воздухо- и водопроницаемость почв.

Промышленная эрозия почв в наибольшей степени проявляется в местах добычи полезных ископаемых и при строительстве. Добыча полезных ископаемых открытым способом, проходка строительных котлованов, траншей для коммуникаций, дорожное строительство различные химические реакции, сорбируются органическим веществом, глинистыми минералами. Из почвы они поступают в грунтовые воды, поглощаются растениями и начинают движение по трофическим цепям со всеми вытекающими из этого последствиями.

При добыче нефти и газа помимо механического нарушения почв последние загрязняются сырой нефтью, пластовыми водами, поступающими из скважин. В качестве загрязнителей выступают также применяемые в нефтедобыче буровые растворы и химические реагенты. При разработке газовых месторождений газовые потоки меняют состав почвенного воздуха и стимулируют эмиссию газообразных углеводородов в атмосферу. Весьма распространенным является нефтехимическое загрязнение почв на автозаправочных станциях, базах горюче-смазочных материалов, при транспортировке и особенно авариях с разливом нефтепродуктов. Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами ухудшает их физические свойства, ингибирует биологическую активность, обусловливает накопление в почве токсичных, в том числе канцерогенных, соединений.

Одним из самых серьезных загрязнителей почв в последнее время являются отходы производства и потребления. Твердые бытовые отходы, не говоря уже о токсичных, да и нетоксичных промышленных отходах, подвергаются выдуванию, промачиванию атмосферными осадками на пунктах первичного сбора, сортировки, при транспортировке и захоронении. Образовавшиеся загрязненные фильтраты в первую очередь попадают на почвенный покров и далее с водой в растения и следующие трофические уровни. При мусоросжигании, к сожалению, в рамках действующих технологий выбрасывается в атмосферу ряд химических соединений, из которых, такие, как диоксины, весьма опасны. Эти выбросы выпадают на почвы вместе с атмосферными осадками со всеми вытекающими последствиями.

Загрязнение атмосферы

Атмосферный воздух - один из важнейших жизнеобеспечивающих природных компонентов на Земле - представляет собой смесь газов и аэрозолей приземной части атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции планеты, деятельности человека и находящуюся вне пределов жилых, производственных и иных помещений. Именно загрязнения приземного слоя атмосферы - это самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на растения, животных, микроорганизмы; на все трофические цепи и уровни; на качество жизни человека; на устойчивое функционирование экосистем и биосферы в целом. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия компонентов биосферы, гидросферы и литосферы вблизи поверхности Земли.

Загрязнение атмосферы - это привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических соединений, агентов или веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами. Естественными источниками загрязнений атмосферного воздуха служат прежде всего вулканические выбросы, лесные и степные пожары, пыльные бури, дефляция, морские штормы и тайфуны. Эти факторы не оказывают отрицательного воздействия на природные экосистемы за исключением широкомасштабных катастрофических природных явлений.

Довольно значительным бывает на первый взгляд безобидное загрязнение атмосферного воздуха морской водой в прибрежных к морям зонах при сильных штормах и тайфунах. Увлажненный морской водой воздух перемещается на берега и после испарения воды происходит выпадение солей на почвенную поверхность и растительность, откуда они могут поступить в трофические цепи.

Значительное загрязнение атмосферы природного происхождения вызывается пыльными бурями, образование которых связано с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности больших количеств пыли или песка, частиц верхнего слоя пересушенной почвы, не закрепленных корневой системой растений.

Однако в последние десятилетия антропогенные загрязнения и воздействия на атмосферу стали преобладать над естественными как по частоте, так и по характеру, а главное, по масштабу проявления приобретая постепенно глобальный характер. К основным источникам загрязнения относят промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетику, сельское хозяйство и др. Среди отраслей промышленности особо токсичные выбросы в атмосферу дают предприятия химической, нефтеперерабатывающей, черной и цветной металлургии, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, производства строительных материалов и др.

Предприятия черной металлургии выбрасывают пыль, газы - оксиды серы и металлов. При работе агломерационных фабрик в атмосферу поступают пыль и оксиды серы, предприятия химической промышленности загрязняют атмосферу диоксидом серы, фтористым водородом, хлором, оксидом азота. Заводы стройиндустрии выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота. От нефтеперерабатывающих предприятий поступают углеводороды, сероводород, стирол, толуол, ацетон и многие другие газы.

Загрязнение атмосферы, видимо, наиболее опасная форма загрязнения окружающей среды, так как дыхание - основа жизни любого организма. Химические вещества, проникая в ткани растения, нарушают обмен веществ, структуру листьев и побегов.

Так, на севере и востоке Франции ежегодно в результате загрязнения атмосферы погибает около 400 деревьев, 30 тыс. травянистых растений, 8 тыс. голов молодняка животных, 800 взрослых животных диких и домашних). У птиц, гнездящихся вблизи индустриальных районов, интенсивность размножения снижается на 35 %.

Кислотные или кислые осадки.Дождь или снег, а иногда и туман имеют рН < 5,6. Выпадение кислотных осадков связано исключительно с антропогенным загрязнением атмосферы выбросами диоксида серы и оксидов азота (ежегодно объем мировых выбросов более 252 млн. т). От этого в различных регионах мира погибают леса на площади более 31 млн. га. Значительно снижается под воздействием кислотных осадков урожайность некоторых сельскохозяйственных культур (хлопчатника, томатов, винограда, и др.) - в среднем на 20 - 30 %.

Можно описать такую последовательность этого процесса по данным исследований шведских ученых: при рН = 6,0 гибнут ракообразные, улитки, моллюски; при рН = 5,9 -лосось, форель, плотва; при рН = 5,8 - восприимчивые к кислотному загрязнению насекомые, фито- и зоопланктон; при рН = 5,6 - сиг, хариус; при рН = 5,1 - окунь и щука; при рН = 4,5- угорь и голец.

Выброс твердых частиц в атмосферу.Переход теплоэнергетики на сжигание низкокачественного высокозольного твердого топлива увеличивает количество золошлаковых отходов, усложняя систему очистки продуктов сгорания от мелких частиц золы, выбрасываемых в атмосферу через дымовую трубу, и увеличивает выброс частиц в атмосферу.

Обычно зола топлива не содержит токсичных веществ. Однако в золе донецких антрацитов присутствует незначительное количество мышьяка, в золе экибастузских углей - диоксид кремния, в золе канскоачинских углей и прибалтийских сланцев - свободный оксид кальция.

Концентрация твердых частиц в потоке продуктов сгорания зависит от свойств топлива и способа его сжигания.

Сильно загрязняют атмосферу твердыми частицами и другие отрасли промышленности. Например, большие выбросы происходят при проведении открытых горных работ, открытой добыче сырья, при производстве строительных материалов. Образующееся в карьере при взрывных работах облако пыли и газов распространяется на расстояние до 10- 12 км. Кроме того, сдуваемая с отвалов пыль осаждается на почву, уменьшая ее плодородие.

Оксиды азота. Фотохимический смог.Оксиды азота, монооксид NO и диоксид N0₂ образуются при сжигании всех видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека.

Высокие концентрации оксидов азота локализуются вблизи источников выбросов и приводят к появлению смога.

Смог- сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах, обусловленное застаиванием больших масс воздуха. Существует два типа смога:

- густой туман с примесью дыма и газовых отходов производства;

- пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенной физико-географической обстановке: наличия в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов, озона и других загрязнителей в условиях интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздушных масс в приземном слое.

На формирование смога влияют природные факторы: температурная инверсия, которая присуща любому крупному городу; ветер, инсоляция, влажность.

По своему физиологическому воздействию на человеческий организм фотохимический смог крайне опасен, особенно для дыхательной и кровеносной систем; при воздействии смога возникает стойкая неспособность крови к усвоению и переносу кислорода.

В образовании фотохимического смога участвуют многие загрязнители воздуха, среди которых N0 и N0₂ представляют особую опасность.

Автомобильный транспорт, использующий этилированный бенз