Природная среда и ее загрязнение

РЕФЕРАТ

по курсу «Природопользование»

по теме: «Природная среда и ее загрязнение»

1. Строение биосферы

Отечественным основоположником учения о биосфере является В. И. Вернадский. Он рассматривал биосферу как геологическое тело, строение и функции которого определяются особенностями Земли и Космоса» как активную оболочку Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов, в том числе человека, проявляется через геохимический фактор планетарного масштаба.

Биосфера возникла под влиянием солнечной энергии в результате длительных биохимических процессов. Она является оболочкой Земли, включающей как область распространения живого вещества, так и само это вещество.

В биосферу входят:

нижняя часть атмосферы, состоящая из тропосферы и нижней части стратосферы, высотой до 15-20 км;

гидросфера, где наблюдается жизнь ниже глубины Мирового океана на 1-2 км;

литосфера - верхняя часть оболочки Земли глубиной до 4,5 км.

Биосфера представляет собой грандиозную равновесную систему с непрерывным круговоротом вещества и энергии, в котором активную роль играют микроорганизмы.

Для биосферы важно:

присутствие живого вещества;

наличие значительного количества жидкой воды;

восприятие мощного потока энергии солнечных лучей;

присутствие поверхностей раздела между веществами, находящимися в трех фазах: твердой, жидкой и газообразной.

Развитие биосферы определяет Космос, откуда поток энергии поступает на Землю. Доминирующим источником энергии для Земли является Солнце,

В биосфере энергия солнечного излучения расходуется, трансформируется, связывается. Накопителями энергии являются органические вещества. Составные части биосферы можно условно разделить на живую и неживую природу.

Наука, изучающая взаимоотношения живых организмов, а также их естественных и искусственных групп с окружающей средой обитания, называется экология. Впервые это определение дал немецкий биолог Э. Геккель в 1869 г. До него многие великие деятели «биологического Возрождения» XVIII-XIX вв. внесли свой вклад в эту область, не применяя слова «экология».

Слово «экология» образовано от греческого «ойкос», что означает дом, и «логос» - наука.

Термин «экологическая система», или «экосистема», предложен английским ученым А. Тенсли.

В реальных экосистемах круговорот обычно бывает незамкнутым, так как часть веществ уходит за пределы экосистемы, а часть поступает извне. Но в целом принцип круговорота в природе сохраняется. Более простые экосистемы объединены в общую планетарную экосистему «биосферу», в которой круговорот веществ проявляется в полной мере. Жизнь на Земле возникла около 3 млрд. лет назад. Если бы не было замкнутого потока необходимых для жизни веществ, запасы их давно бы исчерпались и жизнь прекратилась.

2. Круговорот веществ, роль и место человека в биосфере

Академик В.Р. Вильяме писал, что единственный способ придать чему-то конечному свойства бесконечного это заставить конечное вращаться по замкнутой кривой, т. е. вовлечь его в круговорот.

Все вещества на планете Земля находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют дни основных круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

Большой круговорот длится миллионы лет. Горные породы разрушаются, выветриваются и потоками вод сносятся в Мировой океан, где образуют мощные морские напластования.

Малый круговорот, являясь частью большого, происходит на уровне биогеоценоза и заключается в том, что питательные вещества почвы, воды, воздуха аккумулируются в растениях, расходуются на создание их массы и жизненные процессы в них.

В круговороте веществ участвуют три группы организмов:

продуценты - автотрофные организмы и зеленые растения, которые, используя солнечную энергию, создают первичную продукцию живого вещества. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород;

консументы - гетеротрофные организмы, питающиеся на счет гитотрофных и друг друга. Они, в свою очередь, подразделяются на:

консументы 1-го порядка - животные, питающиеся рептилиями; потребляющие кислород и выделяющие углекислый газ;

консументы 2-го порядка - хищники и паразиты растительных организмов;

консументы 3-го и 4-го порядка - сверхпаразиты;

редуценты - организмы, питающиеся организмами, бактериями и грибами.

Вмешательство человека отрицательно влияет на процессы круговорота. Например, осушение болот, вырубка лесов или нарушение процессов ассимиляции веществ растениями в результате загрязнения приводят к снижению интенсивности усвоения углерода. Избыток органических элементов в воде под воздействием промышленных стоков вызывает загнивание водоемов и перерасход растворенного в воде кислорода, что препятствует развитию аэробных (потребляющих кислород) бактерий. Сжигая ископаемое топливо, фиксируя атмосферный азот в продуктах производства, связывая фосфор в детергентах (синтетические моющие средства), человек нарушает круговорот элементов.

Скорость круговорота биогенных элементов достаточно высока. Время оборота атмосферного углерода составляет около 8 лет. Общее время круговорота азота оценивается более чем в 3500 лет.

Круговорот веществ в природе подразумевает общую согласованность места, времени и скорости процессов по уровням от популяции до биосферы. Такую согласованность явлений природы называют экологическим равновесием, но это равновесие динамичное и подвижное.

Каждый человек в процессе своей деятельности постоянно воздействует на экосистему в целом или на ее отдельные звенья, например при вырубке деревьев, отстреле животных, загрязнении природной среды. Не всегда и не сразу это ведет к распаду всей системы, нарушению ее стабильности, но сохранение системы не значит, что она осталась неизменной. Система трансформируется, и оценить эти изменения крайне сложно.

В настоящее время на Земле практически не осталось экосистем, не подверженных влиянию человека. Воздействия человека на экосистемы так интенсивны, что организмы не успевают приспособиться к ним. На уровне отдельной особи происходят необратимые изменения: часть насекомых гибнет из-за ядовитости гербицидов, другие оказываются устойчивыми к ним; у некоторых отмечаются изменения в хромосомах (мутации), влияющие на наследственность.

Развитие биосферы связано с появлением человека на Земле, но длительное время воздействия человека на биосферу определялись только наличием его как биологического вида.

Жизнь живых организмов, в том числе и человека, невозможна без окружающей среды, без природы. Человеку свойственен обмен веществ с окружающей средой, который является основным условием существования любого живого организма.

Организм человека во многом связан с компонентами биосферы - растительностью, насекомыми, животными, микроорганизмами. Он входит в глобальный круговорот веществ. Человеческий организм, как и организмы других животных, подвержен суточным и сезонным ритмам, реагирует на сезонные изменения окружающей температуры, интенсивности (активности) солнечной радиации.

Человек не царь природы, а часть природы, но благодаря эволюционному развитию биологических систем животный предок человека подошел к такой грани, за которой открылась возможность его социальной революции.

Человек обладает уникальной способностью самопознания, познания и преобразования окружающего мира.

Человек, как живое существо и человеческий род, как совокупность индивидов, подчиняется законам экосистемы и экосферы. Специфика экосистемы «человек-окружающая среда» определяется не только физическими и биологическими факторами, но также социально-экономическими условиями, которые по мере развития общества приобретают все большее значение в отношениях человека и природы. В процессе целесообразной трудовой коллективной деятельности человек воздействует на природу, меняет способы организации своей жизни, создает особые формы общественных отношений.

До появления человека равновесие биосферы определяли пять энергетических факторов: солнечная радиация, сила гравитации, тектонические силы, химическая энергия, биогенная энергия.

Эти пять факторов развивались по геологической шкале.

В настоящее время появился новый фактор - энергия мирового производства. Этот фактор развивается не по геологической, а по исторической шкале времени. От организации производства зависит сохранение или необратимое нарушение подвижного равновесия в биосфере.

На современном этапе исторического развития сложились две формы взаимодействия общества и природы: экономическая и экологическая.

Экономическая форма - потребление ресурсов природы, т. е. использование их для удовлетворения человеком своих материальных и духовных потребностей.

Экологическая форма - охрана окружающей природной среды с целью сохранения человека как биологического и социального организма и его естественной среды обитания.

Человек, потребляя природные ресурсы для решения своих хозяйственных задач, еще и изменяет природную среду, которая, как бумеранг, начинает воздействовать негативно на самого человека.

С середины XX в. хозяйственное давление человека на природу существенно усилилось: ежегодно в результате только нерациональной его деятельности обращаются в пустыни 44 га земель, уничтожается 690 тыс. га лесов, исчезает по одному виду животных и растений.

Негативная деятельность человека проявляется в следующих трех направлениях:

загрязнение окружающей природной среды;

истощение природных ресурсов;

разрушение природной среды.

Таким образом, человек стал в настоящее время главной силой, изменяющей природные процессы в биосфере. Управлять этими процессами человек только учится. Научно-технический процесс значительно опередил наши знания законов биосферы, что привело к заметному нарушению биосферного равновесия, превышению возможностей природных систем по самоочищению. Необходимо изучать законы природы, чтобы предотвратить ее разрушение, найти пути разумного использования природных ресурсов и сбалансированного природопользования в XXI в.

Гармоничное сосуществование человека и природы - новый этап в развитии биосферы, который академик В.И. Вернадский назвал ноосферой (от греч. noos - разум).

Термин «ноосфера» не имеет однозначного толкования. Появившись в конце XIX в., он первоначально использовался для обозначения совокупности земных оболочек, трансформированных и направляемых в развитии человеком.

3. Вода как важнейший фактор среды обитания

Вода является составной частью биосферы, от которой зависит состояние животного и растительного мира. Из общей поверхности планеты, равной 510 млн. км², вода занимает 70,8%.

Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод. В связи с усиливающимся загрязнением поверхностных вод их роль как источника водоснабжения будет возрастать.

Мировое океан является практически неисчерпаемым водным резервуаром. В перспективе он может стать одним из основных источников пресной воды, но для этого необходимы производительные и надежные опреснительные установки.

Важное значение воды не исчерпывается лишь ее физиологической ролью. Большое количество воды необходимо для предприятий различных отраслей промышленности, хозяйственно-бытовых нужд, лечебно-профилактических учреждений, предприятий общественного питания, для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий, создания должного санитарно-технического режима. В городах много воды расходуется на мойку улиц, транспорта, поливку зеленых насаждений.

4. Загрязнение воды и его последствия

Интенсивное развитие промышленности, транспорта, перенаселение ряда регионов планеты привело к значительному загрязнению гидросферы. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных заболеваний в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения. Загрязнение поверхности водоемов пленками масла, жиров, смазочных материалов препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает насыщенность воды кислородом; оказывает отрицательное влияние на состояние фитопланктона и является причиной массовой гибели рыб и птиц.

По данным ООН, в мире выпускается до 1 млн. наименований продукции, из которых 100 тысяч являются химическими соединениями, в том числе 15 тысяч являются потенциальными токсикантами. По экспертным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно попадают в водоисточники.

К сожалению, наука еще не в состоянии дать полную картину ущерба, нанесенного воде.

Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши, т. е. наши с вами реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды. Если заглянуть в недалекое прошлое Земли, то еще 20 лет назад никто не мог предположить, что мы с вами будем покупать питьевую воду, но, к сожалению, это так.

Ситуация с питьевой водой даже в России характеризуется как критическая - это прямая угроза здоровью населения. В связи с этим Государственной Думой разработан проект Федерального закона «О питьевой воде», в котором впервые в нашей стране предпринята попытка правового регулирования в сфере питьевого водоснабжения. В нем предусматриваются государственные гарантии обеспечения граждан и юридических лиц питьевой водой и условия реализации этих гарантий. Решение проблемы удовлетворения потребностей человека в воде для различных целей тесно связано и с обеспечением ее необходимого качества.

Наибольшее значение вопросы качества воды приобретают для так называемой хозяйственно-питьевой воды, идущей человеку на питьевые, хозяйственно-бытовые и культурные нужды. Это обусловлено тем, что вода может стать причиной развития разных изменений в организме и способствовать возникновению инфекционных и неинфекционных заболеваний человека.

Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год. Поэтому качество воды является одной из важнейших проблем.

Загрязнению подвергаются не только поверхностные поды, но и подземные. В конце XX в. уже было выявлено полое 1000 очагов загрязнения подземных вод, 75% из которых приходится на наиболее заселенную часть России, т.о. её центральную часть и Поволжье. В целом сейчас состоянии подземных вод оценивается как критическое и имеет опасную тенденцию дальнейшего ухудшения.

Из загрязняющих подземные воды веществ преобладают: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий, никель, ртуть), сульфаты, хлориды, соединения азота. Таким образом, основными источниками загрязнения гидросферы являются:

промышленные сточные воды;

хозяйственно-бытовые сточные воды;

дренажные воды с орошаемых земель;

организованный и неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок;

сельскохозяйственные поля я крупные животноводческие комплексы;

водный транспорт.

5. Значение почвы, ее состав и свойства

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения нашей планеты. Представления о почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря русскому ученому В.В. Докучаеву - основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

Почва состоит из твердой (минеральной и органической), жидкой и газообразных фаз. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов.

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы. Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

Растительность - зеленые растения (основные создатели первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы - воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных.

Животные организмы, выполняющие функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы), разлагающие сложные органические и минеральные вещества на более простые, которые в дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит, на биологический и физико-химический почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Основное свойство почвы - плодородие. Оно связано с качеством почвы. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы.

Аридизация суши - комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, поды, техники и ирригации. Наиболее опасна полная эрозия-смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Йодные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2 градуса. Полной эрозии способствуют уничтожение лесов, распашка по склону.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения и правил полива при орошаемом земледелии.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за уменьшения содержания гумуса, запаси которого за последние 20 лет сократились в России на 25 Н0%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

6. Загрязнение почвы и его последствия

Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению и дегумификации, вторичному засолению, эрозии почвы.

Основными загрязнителями почвы являются пестициды, применяемые для борьбы с сорняками. Ежегодное применение пестицидов в нашем сельском хозяйстве в конце XX в. находилось на одном уровне и составляло примерно 150 тыс. т, в последние годы в РФ эта цифра изменилась до 100 тыс. т.

К регионам со значительным загрязнением почвы следует отнести Московскую область, Курганскую область к регионам со средним загрязнением - Центрально-Черноземный район, Приморский край, Северный Кавказ и др.

Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг ряда обследованных городов Российской Федерации находится в пределах 0,4-80 ПДК. Среднее содержание марганца вокруг предприятий черной металлургии колеблется в пределах 0,05-6 ПДК.

Загрязнение почв нефтью в местах ее добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от Владимира в западном и восточном направлениях содержание нефти в почве превышает фоновое значение в 33 раза.

Не лучше обстановка в Сибири и на Дальнем Востоке. Так, фтором загрязнены почвы вокруг Братска, Новокузнецка, Красноярска, где максимальное его содержание превышает региональный средний уровень в 4-10 раз.

Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества. Сильное загрязнение почвы тяжелыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возникновению техногенных пустынь.

Изменение содержания микроэлементов в почве немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека, приводит к нарушению обмена веществ, вызывая различные эндемические заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах питания - к поражению суставов, их деформации, задержке роста.

В почве всегда присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества, вызывающие опухолевые заболевания у живых организмов, в том числе раковые. Основными источниками регионального загрязнения почвы канцерогенными веществами являются выхлоп автотранспорта, выбросы промышленных предприятии, продукты нефтепереработки.

Литература

1. Акименко И.М. Комментарий к Земельному кодексу РФ. России. Ростов-на-Дону, 2007.

2. Гольмер Ф.Г. Основы экологии. М., 2008.

3. Рыщук А.М. Экология. М., 2006.

4. Григорьев В.В. Экологическое право. М., 2005.