Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика»




НазваниеКонспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика»
страница13/20
Дата публикации24.02.2013
Размер2.29 Mb.
ТипКонспект
uchebilka.ru > География > Конспект
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   20

^ 3.5 Техногенное воздействие на гидросферу

Гидросфера – водная оболочка Земли. Существование биосферы и человека всегда было основано на использовании воды. Человечество постоянно стремилось к увеличению водопотребления, оказывая на гидросферу огромное и многообразное давление. На нынешнем этапе развития техносферы, когда в мире еще в большей степени возрастает воздействие человека на гидросферу, это выражается в проявлении такого страшного зла, каким является химическое и бактериальное загрязнение вод.

Потребность человека в воде постоянно увеличивается. Если в древние времена расход воды на человека составлял 12-18 л. в сутки, то сегодня в развитых странах - 200-400 л. Особенно возросло использование воды на производственные нужды, где она используется практически во всех технологических процессах. На начало 21 века общее водопотребление в мире увеличилось приблизительно в 7 раз, а на промышленные нужды в 21 раз.

Запасы воды не везде одинаковы. По данным ВОЗ в мире около 1.2 млрд. человек страдают от нехватки воды, а такие страны, как Алжир, Голландия, Сингапур и др. импортируют воду. Загрязнение водных ресурсов делает ее непригодной для питья. Считается, что полная смена воды в атмосфере происходит за 9-10 суток, в реках 12-20 суток, морях 2.5-3 тыс. лет, океанах 30-40 тыс. лет.

Значительная часть воды, использованной в бытовой и производственной деятельности человека, испаряется, а приблизительно треть сбрасывается в виде неочищенных или недостаточно очищенных вод в поверхностные водоемы и водотоки.

Загрязнение рек, озер, морей и даже океанов происходит с нарастающей скоростью, т.к. в водоемы поступает огромное количество загрязняющих веществ. Основными источниками загрязнения природных вод являются: атмосферные осадки, городские сточные воды, промышленные сточные воды.

Из рек отходы поступают в Мировой океан, загрязнение которого имеет глобальные последствия. Тяжелые металлы и пестициды накапливаются в пищевых цепях, конечное звено которых занимает человек. В водоемы со сточными водами поступает огромное количество загрязняющих веществ. Загрязнение принимает такие размеры, что во многих районах превышает их способность к самоочищению.

Проблема загрязнения гидросферы является одной из наиболее острых экологических проблем в связи с тем, что:

- источники загрязнения и состав загрязняющих веществ очень разнообразны;

- загрязнители воды в растворенной форме или во взвешенном состоянии могут распространяться на огромные расстояния от места сброса;

- токсические вещества способны накапливаться в пищевых цепях;

- поступление с поверхностным стоком больших количеств растворимых соединений азота и фосфора вызывает ускоренное антропогенное эвтрофирование водоемов;

- процессы самоочищения водоемов осуществляются медленно.
^ 3.5.1 Водные ресурсы и их значение

Среди природных ресурсов вода занимает особенное место. Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, около 96.5% всей воды на Земле – это соленые воды, 1.7% - заключены в ледниках, 1.7% - подземные воды, 0.1% - воды рек, озер и болот. Запасы пресной воды небольшие, и составляют всего лишь 2.5% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0.36%) находится в легкодоступной форме.

Наибольшая обеспеченность ресурсами речных и подземных стоков выпадает на экваториальный пояс Южной Америки и Африки. В Европе и Азии, где проживает 70% населения, сосредоточено лишь 39% речных вод. Наибольшими реками мира является Амазонка (речной сток – 3780км3), Конго (1200км3), Янцзы (639км3), Миссисипи (600км3), Замбези (599км3). В Западной Европе среднегодовой поверхностный сток составляет 400 км3, в т.ч. 200 км3 – Дунай, 79 км3 – Рейн, 57 км3 – Роне. Наибольшими озерами считаются Большие американские озера (общая площадь – 245 тыс.км2), Виктория – 68 тыс.км2, Танганьика – 34 тыс. км2, Ньяса – 30.8 тыскм2. В Больших американских озерах содержится 23 тыс. км3 воды, столько, сколько и в Байкале.

Вода в Украине наиболее ценный и дефицитный ресурс. На ее территорию приходится только 2% от общего речного стока стран СНГ. Речной сток неравномерно распределен по территории Украины. Основные запасы воды сосредоточены в северной и северо-западной частях страны. Приблизительно 70% населения сел и поселков городского типа удовлетворяют потребности в питьевой воде за счет подземных вод и водоносных горизонтов. В среднем на одного жителя Украины приходится 1,1м3 питьевой воды в сутки. В связи с ограниченностью и неравномерностью распределения водных ресурсов для обеспечения водой населения и отраслей хозяйства широко используют регулирование стока рек.

Вода обеспечивает протекание в организме обмена веществ и нормальное функционирование организма в целом. Одни организмы живут в воде, другие приспособились к постоянному недостатку влаги. Среднее содержание воды в клетках большинства живых организмов составляет около 70 %. Вода в клетке присутствует в двух формах: свободной (95 % всей воды клетки) и связанной (4—5 % связаны с белками).

Наиболее важные функции и свойства воды следующие.

  1. ^ Вода как растворитель является лучшим из известных раство­рителей, в ней растворяется больше веществ, чем в любой другой жидкости. Многие химические реакции в клетке являются ионными, поэто­му протекают только в водной среде.

  2. ^ Вода как реагент участвует во многих химических реакциях: полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза.

  3. Вода как термостабилизатор и терморегулятор. Эта функция обусловлена такими свойствами воды, как высокая теплоемкость — смягчает влияние на организм значительных перепадов температуры в окружающей среде; высокая теплопроводность — позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме; высокая теплота испарения — используется для охлаждения организма при потоотделении у млекопитающих и транспирации у растений.

  1. ^ Транспортная функция воды осуществляется при передвижении по организму вместе с водой растворенных в ней веществ к различным его частям и выведение ненужных продуктов из организма.

  2. ^ Структурная функция состоит в том, что цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды, и именно она придает клеткам их нормальную форму. У растений вода поддерживает тургор (упругость эндоплазматической мембраны), у некоторых животных служит гидростатическим скелетом (медузы).

^ 3.5.2 Загрязнение гидросферы

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.

В результате около половины населения потребляют загрязненную недоброкачественную воду. Только в 1998 г. в поверхностные водные объекты предприятиями промышленности, коммунального и сельского хозяйства было сброшено более 60 км3 сточных вод, 40% из которых относились к категории загрязненных. Лишь десятая часть из них проходила нормативную очистку. Наиболее часто встречаются химическое и бактериальное загрязне­ния, реже радиоактивное, механическое и тепловое.

^ 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.

^ Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредны «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др., в подземные же воды — в результате просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами или 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.

^ Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, вследствие ускоренного развития микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения.

К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся:

1) сброс в водоемы неочищенных сточных вод;

2) смыв ядохимикатов ливневыми осадками;

3) газодымовые выбросы;

4) утечки нефти и нефтепродуктов.

Наибольший вред водоемам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод — промышленных, комму­нально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, СПАВ, фторидами, цианидами, тяжелыми металлами и др.), в зависимости от специфики отраслей промышленности.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пре­сноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.

Источники загрязнения подземных вод весьма разнообразны. Загрязняющие вещества могут проникать к подземным водам различными путями: при просачивании промышленных и хозяйственно-бытовых стоков из хранилищ, прудов-накопителей, отстойников и др., по затрубному пространству неисправных скважин, через поглощающие скважины, карстовые воронки и т.д.

К естественным источникам загрязнения относят сильно минерализованные (соленые и рассолы) подземные воды или морские воды, которые могут внедряться в пресные незагряз­ненные воды при эксплуатации водозаборных сооружений и откачке воды из скважин.

Следует также иметь в виду, что загрязнение подземных вод негативно сказывается и на экологическом состоянии поверхностных вод, почв, других компонентов природной среды.

^ 3.5.3 Самоочищение водоемов от углеводородного загрязнения

Замечательной особенностью водных экосистем является их способность к самоочищению и установлению биологического равновесия. Оно происходит в результате совокупного действия физических, химических и биологических факторов. Самоочищение водоемов от углеводородного загрязнения сложный многостадийный процесс. В течение первых 2-3 суток 25-30% всего объема нефти, разлитой в водоеме, испаряется. Это в основном легкие фракции нефти. Растворение вводно-растворимых фракций нефти происходит в течение 5-15 суток. Тяжелые фракции нефти образуют эмульсии с содержанием воды от30-80%, увеличивая общую массу загрязнения в 1.5 раза.

Под действием растворенных в воде кислорода, нитратов и сульфатов происходит медленное химическое окисление углеводородов нефти, катализируемое ультрафиолетовым излучением. При этом, как правило, образуются очень токсичные соединения.

Полное разрушение нефти с образованием воды и углекислого газа происходит под действием микроорганизмов – нефтеокисляющих бактерий. Возможность водоема к самоочищению путем биохимического окисления зависит от многих факторов – температуры воды, содержания растворенного кислорода, наличия биогенных элементов и др.

^ 3.5.4 Экологические последствия загрязнения природних вод

Загрязнение гидросферы вызывает целый ряд отрицательных экологических последствий: эвтрофирование воды в водоемах, накопление токсических веществ в пищевых цепях, нарушение газообмена с атмосферой.

Чрезмерное обогащение водоемов биогенными веществами приводит к их эвтрофикации, т.е. к резкому повышению биопродуктивности и размножению фитопланктона, в первую очередь неприхотливых сине-зеленых водорослей. «Цветение» воды и постепенное отмирание массы водорослей становится источником вторичного загрязнения, приводят к расходованию всех запасов кислорода и медленному «умиранию» водоема. Таким образом, антропогенная эвтрофикация вызывается не ядовитыми загрязнителями, а тем, что всегда считалось безвредным – частицами почвы и удобрениями. Это еще раз подтверждает вывод о том, что сильное изменение любого природного фактора может нарушить равновесие экосистемы.

Эвтрофикация водоемов – это естественный процесс, характерный для всего геологического прошлого планеты, обычно протекает очень медленно и постепенно, но в последние десятилетия в связи с возросшим антропогенным воздействием, скорость его развития резко увеличилась. Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя к перестройке структуры трофических связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению сине-зеленых водорослей, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Рост массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции. Разложение детрита бактериями истощает имеющиеся в воде запасы растворенного кислорода иногда настолько, что происходит гибель рыбы. Масса гниющего органического вещества иногда отравляет обширные пространства водоемов и водотоков. Признаком эвтрофирования является ухудшение качества воды (изменение цвета, помутнение, появление неприятного запаха), а также в некоторых случаях массовый замор рыбы.

Биогенные элементы попадают в водоемы:

- со сточными водами животноводческих комплексов;

- с поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий, особенно при поливе;

- в результате эрозии распаханных земель;

- с хозбытовыми и ливневыми стоками; сточными водами химических и целюлзно-бумажных производств. Способствует эвтрофированию и тепловое загрязнение водоемов.

Основными загрязняющими веществами, обладающими токсическими свойствами по отношению к гидробионтам и способными накапливаться в пищевых цепях, являются:

- биофобные элементы (ртуть, свинец, кадмий);

- пестициды;

- синтетические ПАВ (детергенты);

- нефть и нефтепродукты.

Загрязнение водоемов токсикантами может привести к изменению количественного и качественного состава биоценозов, а накопление в пищевых цепях даже при относительно невысоком содержании токсиканта в водной среде – повлечь за собой отравление и гибель организмов расположенных на высших трофических уровнях, в том числе и человека.

Многие загрязняющие вещества, особенно углеводороды, обладая малой растворимостью, образуют пленку на поверхности воды. Так, пятно образованное 1т нефти захватывает в среднем 12км2 поверхности водоема. Газопроводность углеводной поверхностной пленки составляет около 50% чистого газопропускания, вследствие чего нефтяное загрязнение подавляет процессы фотосинтеза и испарения в мировом океане и может вызвать нарушения в круговороте кислорода, углерода и воды. В настоящее время более 7млн. т. нефтяных углеводородов ежегодно поступает в океан в результате добычи, переработке, транспортировании.

Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь, локализованы в отдельных районах у берегов, снижая первичную продукцию морских экосистем, подавляют 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 (особенно крабов и рыб). Органические вещества, осаждаясь, заиливают дно, задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов, участвующих в процессе, самоочищения воды. Наличие суспензий затрудняет также проникновение света в глубь и замедляет процесс фотосинтеза.

Интенсивность света под слоем разлитой нефти составляет только 1% интенсивности света на поверхности. Днем слой нефти поглощает солнечную энергию, что приводит к повышению температуры воды, что в свою очередь в нагретой воде снижается количество растворенного кислорода, увеличивается скорость дыхания растений и животных, что еще более ухудшает их положение. Одним из санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. ПАВ оказывают вредное действие, способствующее образованию на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Поступление в водные объекты веществ, имеющих резервный фонд в атмосфере и возврат этих веществ из водного объекта в резервный фонд, осуществляется благодаря процессу газообмена на границе раздела «атмосфера – вода». Одним из важных частных случаев газообмена является процесс атмосферной реаэрации, благодаря которому происходит поступление в водный объект значительной части кислорода. Интенсивность и направление газообмена определяется отклонением концентрации газа в воде от концентрации насыщения. Величина концентрации насыщения зависит от природы вещества и физических условий в водном объекте (температуры и давления). При концентрации, большей концентрации насыщения, газ улетучивается в атмосферу, а при концентрации меньшей концентрации насыщения, газ поглощается водной массой. При процессе эвтрофирования процесс газообмена «атмосфера – вода» нарушается.
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   20

Похожие:

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций для студентов заочной формы обучения направления 080201 (Информатика)
Предлагаемый конспект лекций представляет собой пособие по предмету “Теория информации”, который читается в Сумском государственном...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплине «Общая биология»
Конспект лекций по дисциплине «Общая биология» для студентов 1 курса дневной и заочной форм обучения спец. 070800 «Экология и охрана...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций для студентов специальностей 050401, 050402, 050202, 050702
Метрология, стандартизация, сертификация : Конспект лекций для студентов специальностей 050401, 050402, 050202, 050702 / сост. Л....

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по курсу Начертательная геометрия
Конспект лекций по курсу начертательная геометрия (для студентов заочной формы обучения всех специальностей академии). Сост. Лусь...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций Конспект лекций для студентов, обучающихся по направлениям...
И классификация

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по курсу «Организация производства»
Конспект лекций по курсу «Организация производства» (для студентов и слушателей заочной формы обучения фпоизо специальностей 050100...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплине «Автоматизированный электропривод»
Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированный электропривод» (для студентов 4 курса всех форм обучения специальности 090603 –...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплинам «Информатика и компьютерная техника»
«Электронная таблица Microsoft Excel» ( для студентов 1 курса дневной формы обучения специальностей 050200 «Менеджмент организаций»,...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплине «Транспортные средства»
Конспект лекций предназначен для студентов специальностей 100400 «Транспортные системы», 100400 «Организация и регулирование дорожного...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций для студентов всех форм обучения специальности «Автоматика...
Конспект лекций рассмотрен и рекомендован к изданию кафедрами «Менеджмента и маркетинга» и «Экономика предприятий» Донижт, протокол...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<