- •Федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Экология: природопользование, инженерная защита окружающей среды
- •Экология: природопользование,
- •Глава 1. Глобальные проблемы цивилизации и возникшие экологические кризисы
- •Демографический взрыв и его экологические последствия
- •1.2. Проблема нехватки продуктов питания
- •1.3. Проявление парникового эффекта
- •1.4. Появление озоновых дыр
- •1.5. Проблема кислотных дождей
- •1.6. Уничтожение лесов и их последствия
- •1.7. Истощение энерго- и минеральных ресурсов
- •1.8. Деградация сельскохозяйственных угодий
- •1.9. Эвтрофирование водоёмов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 2. История развития экологии как науки и её основные законы
- •2.1. Развитие экологических знаний
- •2.2. Этапы формирования классической экологии
- •2.3. Основные разделы экологии
- •2.4. Системные связи в биосфере
- •2.5. Принципы и теории систем в экологии
- •2.6. Фундаментальные законы экологии
- •2.7. Цель, содержание и задачи дисциплины «экология»
- •2.8. Предмет и методы экологических исследований
- •2.9. Связь экологии с другими науками
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 3. Понятия и термины в экологии
- •3.1. Понятие о среде обитания и адаптации
- •3.2. Экологические факторы и типы реакций организмов на внешние воздействия
- •3.3. Общий характер действия экологических факторов и понятие о лимитирующих условиях окружающей среды
- •3.4. Фитоценоз и экологическая ниша
- •3.5. Биоценоз, его свойства и связи в нём
- •Пищевые цепи, сети и трофические уровни
- •Отношения организмов в биоценозах
- •3.6. Биогеоценоз и взаимоотношения в нём
- •3.7. Экосистемы и их основные свойства
- •Саморегуляция и устойчивость экосистем
- •3.8. Сукцессии, их происхождение и прогнозирование. Синузия
- •3.9. Агроэкосистема и её регулирование
- •3.10. Популяция и её свойства
- •Круговорот веществ и энергии в эко - и агроэкосистемах
- •3.12. Устойчивость современных косистем к техногенезу
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 5. Природно-ресурсный потенциал
- •5.1. Природно-ресурсный потенциал
- •Взаимодействие природы и общества. Ресурсные циклы
- •Эффективность использования природных ресурсов
- •Особо охраняемые природные территории и их роль в сохранении экологического равновесия в биосфере
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 6. Сущность и основные виды природопользования
- •6.1. Понятия, виды, формы и основы рационального природопользования
- •6.2. Лицензия на право потребителя природных ресурсов
- •Лицензия на использование животного мира
- •Лицензирование на пользование атмосферным воздухом
- •6.3. Лимитирование природопользования
- •6.4. Договорно-арендные отношения в области природопользования
- •Договор аренды комплексного природопользования
- •6.5. Основные положения рационального природопользования
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 7. Природоохранные мероприятия, технологии и техника
- •7.1. Классификация и основные направления природоохранныхи природозащитных мероприятий
- •7.2. Очистка газопылевых выбросов
- •7.3. Очистка газовых выбросов от газо- и парообразных загрязнителей
- •7.4. Очистка сточных вод
- •7.5. Утилизация и ликвидация твёрдых отходов
- •7.6. Малоотходные и безотходные производства
- •7.7. Биотехнологии и их значение для защиты окружающей среды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава. 8. Влияние загрязнения окружающей среды обитания на здоровье человека
- •8.1. Состояние биосферы и болезни населения
- •8.2. Факторы, вызывающие негативные воздействия на население Биологические факторы
- •Химические факторы
- •8.3. Химические соединения и физические факторы, опасные для здоровья человека
- •Продукты жизнедеятельности вредителей
- •Физические факторы
- •8.4. Нитраты и их влияние на организм человека
- •8.5. Тяжёлые металлы и их воздействие на организм человека
- •8.6. Болезни человека, связанные с влиянием среды обитания на его психическое состояние
- •Экологический спид человечества
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 9. Взаимозависимость экономики и экологии
- •9.1. Взаимосвязанность экологии и экономики
- •9.2. Эколого-экономический учёт природных ресурсов и загрязнителей
- •9.3. Новые механизмы финансирования охраны окружающей природной среды
- •Плата за использование природных ресурсов
- •Экологические фонды
- •Экологическое страхование
- •Экологическая обусловленность экономики
- •Зависимость экономики от ресурсов биосферы
- •9.4. Главные слагаемые экологизации экономики Основные составляющие
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 10. Природоохранная деятельность рф
- •10.1. Нормативные документы по охране природной среды в России
- •10.2. Основные направления в природоохранной деятельности рф
- •1. Природно-экономические особенности хозяйства
- •2. Прогноз антропогенных изменений природного комплекса и их влияние на развитие хозяйства
- •3. Система мер комплексной охраны природы на территории хозяйства
- •10.3. Международное сотрудничество рф в области охраны природной среды
- •Вопросы для самопроверки
1.4. Появление озоновых дыр
Формы жизни на нашей планете сохраняются благодаря тому, что вокруг Земного шара образовался защитный озоновый слой, который защищает биосферу от опасной ультрафиолетовой солнечной радиации.
Своему существованию озоновый слой обязан деятельности фотосинтезирующих растений (выделение кислорода) и действию на кислород ультрафиолетовых солнечных лучей:
3О2 + 285 кДж = 2О3.
С антропогенными изменениями состава атмосферы связано разрушение озонового слоя, который является «защитным экраном» от жёсткого ультрафиолетового излучения. Особенно быстро процесс разрушения этого слоя происходит над полюсами земного шара, где впервые были отмечены так называемые озоновые дыры. В 1987 г. зарегистрирована расширяющаяся из года в год (темпы расширения – 4 % в год) озоновая дыра над Антарктидой (выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике. Исследованиями в течение 1969 – 1986 гг. установлено, что наибольшее уменьшение общего количества озонного слоя в зоне 53 – 640С северной широты наблюдалось в зимние месяцы. Опасность истощения озонового слоя заключается в том, что значительно снизится поглощение губительного для живых организмов жёстких ультрафиолетовых лучей.
Разрушение озонового экрана ежегодно отмечается весной над Антарктидой с 1975 г. Позже это явление было выявлено и над Северным полюсом. Уменьшение озонового столба над Северным полюсом составило 10 %, а над Антарктидой – 40 % (озоновый столб – это количество озона, через который ультрафиолетовые лучи должны прийти из верхних слоёв атмосферы до поверхности Земли в данном пункте). В защитном озоновом слое появились дыры в диаметре от 100 и более километров.
Многие учёные считают, что одной из причин истощения озонового слоя является применение и производство фторуглеводородов (CFCl3 и CF2Cl2) (фреонов), которые широко используются в быту и в производстве в виде аэрозолей, дореагентов, пенообразователей, растворителей и т.д. В 1990 г. мировое производство озоноразрушающих веществ составляло более 1300 тыс. т. Хлорфторуглероды, попадая в атмосферу, распадаются в стратосфере с выделением атомов хлора, которые катализируют превращение озона в кислород.
Cl = O3 = ClO + O2.
Образовавшийся монооксид хлора (ClO) взаимодействует с атомами кислорода и восстанавливает хлор:
ClO + O = Cl + O2.
Затем возникает цепная реакция разрушения озона. Производство карбонов в мире очень велико: только США производят половину от всего его мирового объёма – 800 – 900 тыс. т в год. Хлор- и фтор – замещённые углеводороды не только воздействуют на озон, но и поглощают инфракрасные лучи, что дополнительно увеличивает парниковый эффект.
В нижних слоях атмосферы фреоны могут сохраняться в течение десятков лет. Отсюда они поступают в стратосферу, где их содержание ежегодно увеличивается примерно на 5 %.
Средняя концентрация озона в стратосфере составляет приблизительно 0,0003 %, хотя она несколько варьирует в разных географических областях. Колебание концентрации озона даже до 30 % в одном месте считается нормальным явлением. Отклонения от среднего уровня озона могут достигать до 10% и вызваны они, вероятно, флуктуациями содержания озона.
Снижение содержания озона в результате антропогенной деятельности может оказать отрицательное влияние на здоровье человека и других организмов, а также вызвать изменение климата. Американские учёные полагают, что уменьшение озонового столба на 1 % приводит к 2 % усиления ультрафиолетовой радиации и на 2,5 % учащения случаев заболевания раком кожи. Причины появления «озоновых дыр» объясняют по- разному. Возможно, это связано с естественными циклами в природе. Первоначально основной причиной считали разрушительное воздействие на озоновый слой сверхзвуковых транспортных самолётов, которые загрязняют стратосферу водой и оксидами азота, способными разрушать озон.
N2O + O3 = 2NO +O2.
Но высокая стоимость таких полётов замедлила развитие сверхзвуковых перевозок и они теперь не представляют существенной угрозы для озонового слоя.
В. Бурдаков (1989) отмечает пагубное воздействие на озоновый слой ракетных выхлопов, работающих на твёрдом топливе, выхлоп которых состоит в основном из окислов хлора и азота. Так, например, запуск американского челнока «Шаттл» приводит к уничтожению до 10 млн т озона, а для полного уничтожения всего озонового слоя стратосферы достаточно 300 таких запусков единовременно.
Большое количество оксидов азота освобождается при ядерных взрывах, которые также разрушающе действуют на озоновый экран биосферы. Следовательно, в случае возникновения ядерного конфликта ультрафиолетовая радиация может стать такой же проблемой, как и радиоактивные осадки.
Не менее серьёзной проблемой в этом отношении стали выхлопные газы автомобилей (их количество в мире составляет примерно около 1 млрд единиц) и удобрения почвы, которые также являются важными источниками оксидов азота. Известно, что бром в виде метилбромида СН3Вг, широко используемый в сельском хозяйстве, и разрушающе действует на озон. При использовании таких промышленных химикатов, как четырёххлористый углерод (CCl4) и метилхлороформ (СН3Cl3), в атмосферу выделится значительное количество свободного хлора, что также негативно воздействует на «защитный экран» атмосферы.