- •Г л а в а 1. Основные характеристики биосферы
- •1.1.Иерархическая структура биосферы
- •1.3. Вещественный состав среды обитания
- •1.4. Химические элементы в организмах
- •Общие закономерности химической дифференциации живого вещества в биосфере
- •1.5. Биосфера как сложная адаптивная система
- •1.5.1 Особенности термодинамической системы биосфера
- •1.5.2. Принцип Ле-Шателье - Брауна
- •Г л а в а 2. Организация живой материи
- •2.1. Упрощенная схема организации живой материи
- •2.2. Основные типы организмов
- •Автотрофы
- •Гетеротрофы
- •Анаэробы
- •Фенотип вида
- •2.3. Популяция
- •2.4. Экосистема
- •2.4.1. Экосистемная организация жизни
- •2.4.2. Размеры и биоразнообразие экосистем
- •2.4.3. Поведение экосистем
- •2.4.4. Важнейшие принципы строения биосферы
- •2.5. Факторы, определяющие состав и структуру экосистем
- •2.5.1. Энергетические факторы
- •Правило одного процента
- •Правило десяти процентов или закон пирамиды энергий р.Линдемана
- •Доля энергии, поступающей из биосферы в литосферу
- •2.5.2. Абиотические факторы
- •2.5.3. Биотические факторы
- •2.6. Действие экологических факторов на экосистемы
- •2.6.1. Показатели состояния экосистемы
- •2.6.2. Экологические риски
- •Вероятность неблагоприятного воздействия
- •Вероятность поражения объектов
- •Оценка экологического риска
- •2.6.3. Балльные оценки
- •Примерная шкала оценки состояния экосистемы
- •Г л а в а 3. Биогеохимические циклы
- •3.1. Общая характеристика циклов экосистем
- •Сопряжение биогеохимического цикла углерода с циклами других биогенов
- •3.2. Цикл углерода
- •Геологический кругооборот углерода
- •Накопление углерода в осадочных породах и процессы рифтогенеза
- •Биогеохимический цикл углерода
- •Антропогенное воздействие на круговорот углерода и его последствия
- •3.3. Биогеохимический цикл кислорода
- •Его расхода на окислительные процессы за неогей (1,6 млрд лет)
- •3.4. Биогеохимический цикл азота
- •3.5. Биогеохимический цикл фосфора
- •3.6. Биогеохимический цикл серы
- •3.7. Биогеохимический цикл железа
- •Г л а в а 4. Возникновение и эволюция жизни на Земле
- •4.1. Химическая эволюция
- •4.2. Сценарий образования и эволюции жизни на Земле
- •4.3. Закономерности эволюции биоты
- •Примеры наиболее ярких кризисов.
- •5.4. Эволюция человека
- •Г л а в а 5. Коэволюция биосферы и геосферных оболочек
- •Планета Земля
- •5.1. Начальный этап развития Земли (4,6‑4,0 млрд лет назад)
- •5.2. Особенности геологической истории
- •5.2.1. Докембрийский период
- •Ранний архей. Возникновение протоконтинентальной коры (4,0‑3,15 млрд лет)
- •Поздний архей. Формирование континентальной коры (3,15 – 2,50 млрд лет)
- •Ранний протерозой. Распад Пангеи (2,5‑1,7 млрд лет)
- •Нижний и средний рифей. Восстановление единства Пангеи (1,7—1,0 млрд лет)
- •Поздний протерозой. Раскол суперматерика Пангея (1,00 – 0,57 млрд лет)
- •Связь массовых вымираний с процессами рифтогенеза
- •Древнейшие экосистемы
- •5.2.2. Фанерозой
- •Палеозойская эра
- •Мезозойская эра
- •Кайнозойская эра
- •Г л а в а 6. Последствия антропогенного влияния на геосферы
- •6.1. Глобальные последствия загрязнения атмосферы
- •6.1.1 Санитарно-гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха
- •Характеристики уровня загрязнения атмосферы
- •Критерии суммарного загрязнения атмосферы
- •6.1.2. Кислотные дожди
- •Источники поступления оксидов серы
- •Источники поступления оксидов азота
- •Механизм образования кислотных осадков
- •Воздействие кислотных дождей на экосистемы и людей
- •Меры по защите окружающей среды от кислотных дождей
- •Кислотообразующие выбросы мегаполисов
- •6.1.3. Озоновые дыры
- •Механизмы разрушения озонового слоя
- •Особенности формирования озоновых дыр в полярных областях
- •6.1.4. Изменение климата
- •Факторы, определяющие климат Земли
- •Особенности орбитального движения Земли
- •Солнечная энергия
- •Вулканы
- •Природные факторы, влияющие на климат Земли
- •Система ветров
- •Морские течения
- •Тектоника плит
- •Парниковый эффект и аэрозоли
- •Основные тенденции изменения климата в истории Земли
- •Общая характеристика последствий изменений климата
- •Факторы изменения климата, не связанные с антропогенным влиянием
- •Международная политика и глобальное потепление
- •6.2. Загрязнение гидросферы
- •6.2.1. Санитарно-гигиенические критерии оценки качества вод
- •6.2.2. Загрязнение морей нефтью и нефтепродуктами
- •Состав нефтепродуктов и их поведение в водоемах
- •Индексы чувствительности побережья к нефтяному загрязнению
- •Охрана морей и океанов
- •6.2.3.Загрязнение внутренних водоемов при добыче нефти
- •Характеристика источников воздействия на окружающую среду
- •Анализ состояния водотоков бассейна реки Ватинский Ёган
- •Динамика загрязнения нефтепродуктами и хлоридами
- •Р ис. 35. Результаты мониторинга р. Ватинский Ёган
- •6.2.3 Загрязнение внутренних водоемов
- •Эвтрофикация и механизм ее воздействия на экосистемы водоемов
- •Оценка степени эвтрофикации
- •Предупреждение эвтрофикации
- •Примеры решения проблем реабилитации внутренних водоемов
- •Великие озёра Северной Америки
- •Экологические проблемы Ладожского озера
- •6.3. Антропогенное влияние на литосферу
- •6.3.1. Химическое и биологическое загрязнение почв и грунтов
- •Санитарно-гигиеническая оценка опасности химического загрязнения почв
- •Общая характеристика опасности химического загрязнения
- •Тяжелые металлы
- •Пестициды.
- •Природный геохимический фон – биогеохимические провинции
- •6.3.2. Экологические проблемы городов
- •Поступление веществ в город
- •Состояние воздушного бассейна
- •Загрязнение водного бассейна
- •Твердые и концентрированные отходы
- •Биогеохимические процессы на полигонах тбо и их использование
- •Полигон тбо, как источник метана
- •6.3.3. Техногенное изменение литосферы в городах (на примере Москвы)
- •Геологическая среда территории Москвы
- •На территории Москвы Влияние хозяйственной деятельности на гидрогеологические условия
- •6.3.4. Воздействие на окружающую среду разработки месторождений полезных ископаемых
- •Эколого-геологические условия и ресурсы района оз. Баскунчак
- •Экологические неблагоприятные процессы, обусловленные добычей солей и гипса
- •И уровень соляного пласта (левая шкала, м абс. Отм.).
- •Рекомендации по рациональному освоению ресурсов
- •6.3.6. Радиационная безопасность
- •Характеристики величин и единиц в области ионизирующих излучений
- •Воздействие излучения на человека
- •Основные принципы нормирования дозовых нагрузок
- •Радиоактивность окружающей среды. Источники радиоактивного облучения
- •Месторождения полезных ископаемых, как источник радиоактивного загрязнения
- •Атомная энергетика и радиационная безопасность
- •Радиационная обстановка в районах ядерных взрывов и аварий
- •Облучение от источников, применяемых в медицине
- •Последствия ядерных аварий
- •Южно-Уральский след
- •Авария на Чернобыльской атомной электростанции
- •Результаты радиационно-гигиенической паспортизации опасных объектов
Динамика загрязнения нефтепродуктами и хлоридами
Результаты мониторинга за период с 2001 по 2004 гг. на притоке р. Ватинский Ёган приведены на рис. 34. Фоновый уровень загрязнения примерно постоянный и находится вблизи ПДК для НП и ХЛ. Из опыта работ следует и на рис. 34 это хорошо видно аварии приводят к многократному возрастанию уровня загрязнения, но после ликвидации аварии фоновый уровень быстро восстанавливается.
Рис. 34. Результаты мониторинга притока р. Ватинский Ёган
Река Ватинский Еган более полноводна и на территории месторождения в нее впадают многочисленные притоки, а потому картина несколько иная. Фоновый уровень и амплитуды аномального загрязнения ниже, чем на притоках из-за сильного разбавления. Нужно отметить важность пункта мониторинга, расположенного на основном водотоке. Он позволяет оценить эффективность мер по предотвращению загрязнения территории. На диаграмме рис. 35 видно, что до 2004 г. аварии проходили многократно и основным загрязнителем были НП. Позднее технология добычи была налажена, и загрязнение уменьшилось.
Р ис. 35. Результаты мониторинга р. Ватинский Ёган
6.2.3 Загрязнение внутренних водоемов
Загрязнение внутренних водоемов в настоящее время является общемировой проблемой. Она касается даже таких крупных озер, как Ладожское.
Экологическое состояние водоемов определяется:
распределенными источниками загрязнения, расположенными на территории водосбора (сельское хозяйство и т.д.);
локальными источниками загрязнения (города и промышленные предприятия, расположенные в береговой зоне, вынос загрязнителей реками и т.п.);
хозяйственной деятельностью в самом водоеме (судоходство, рыболовство, захоронение отходов и т.д.);
атмосферным переносом токсичных веществ.
Процессы ухудшения вод и последовательность их проявления происходят однотипно. На начальном этапе рост населения и сброс сточных вод в озера приводит к загрязнению питьевой воды и эпидемиям брюшного тифа и холеры. Развитие промышленности сопровождается загрязнением нефтепродуктами и эвтрофикацией озер, особенно мелководных акваторий. Несколько позднее появляются проблемы загрязнений тяжелыми металлами и пестицидами. Наконец, освоение прибрежной территории и хозяйственная деятельность в самих водоемах сопровождаются изменениями режима водосборного бассейна. На рыболовство влияют чрезмерный промысел и интродукция новых видов.
Угрозы бактериологического загрязнения удается решить с помощью современных методов обеззараживания вод. Проблема эвтрофикации остается острой для большинства озер и внутренних морей (Балтийское, Черное и др.). Так, на Балтийском море в 1975 г. площадь сероводородных зон достигла 84 тыс. км2, а ранее такие зоны отсутствовали,
Эвтрофикация и механизм ее воздействия на экосистемы водоемов
Эвтрофикация – это ухудшение качества воды из-за избыточного содержания биогенных элементов, в первую очередь соединений фосфора и азота.
В водоемы кислород поступает тремя путями: фотосинтез, который наиболее интенсивен у поверхности воды, диффузия из атмосферы и с поверхностными водами. Расходуется он на жизнедеятельность аэробов и на разложение остатков организмов, опускающихся на дно. В природных условиях поступление и расход сбалансированы, однако, падение концентрации кислорода с глубиной наблюдается практически всегда.
При избыточном содержании биогенов развиваются следующие процессы.
Фосфаты и нитраты стимулируют размножение как автотрофов, так и гетеротрофов, и потребление кислорода возрастает.
Отмершие организмы опускаются на дно, постепенно разлагаются и дефицит кислорода на глубине возрастает. В далеко зашедших ситуациях гибнут многие аэробы, например, рыбы, а их разложение усиливает потребность в кислороде, и процесс эвтрофикации ускоряется.
Летом эвтрофикация обостряется, поскольку теплые верхние воды не смешиваются с глубинными холодными водами.
Усиливает эвтрофикацию снижение прозрачности воды из-за бурного роста планктона – недостаток света вызывает гибель донной растительности, и производство кислорода в придонном слое прекращается.
В ночные часы растения и фитопланктон сами используют кислород для дыхания, а потому в предутренние часы его содержание понижается, приводя к гибели рыб («летний замор»).
Постепенно в водоеме начинают преобладать анаэробные процессы, которые сопровождаются образованием ядовитых веществ (фенолы, сероводород и метан). В итоге уничтожается большая часть аэробной флоры и фауны. Качество воды ухудшается, и она может стать непригодной для питья.
Поступление биогенов создает предпосылки для эвтрофикации, но его нельзя отождествлять с ухудшением состояния вод. В рыбоводстве биогены применяют для повышения продуктивности водоемов. Органика может добываться для последующего использования в масштабах, уравновешивающих её перепроизводство.
