10. Антропогенне навантаження і можливості управління екологічними ситуаціями
10.1. Можливості саморегулювання в навколишньому природному середовищі
10.1.1. Циркуляція речовин
У глобальній циркуляції різних речовин важлива роль належить всім геосферам, а також процесам, що визначають умови життя рослин і тварин [18]. Сумарні антропогенні впливи всіх галузей господарства характеризують споживання з навколишнього середовища вуглецю, сірки, азоту, кисню, фосфору і ін.
Круговорот вуглецю. Більше 99% маси вуглецю (2,04·1016 т) зосереджено у складі осадових порід літосфери, 0,66% - в карбонатних
Час, хв..
Швидкість
вітру
а
Глибина
ураження (250 мг/м3)
при розливі аміаку у обваловку 190х95 м.
Потужність розливу 5000 т. Паскуіл =1
Глибина
ураження (250 мг/м3)
при розливі аміаку у обваловку 190х95 м.
Потужність розливу 5000 т. Паскуіл =4
Час, хв..
Швидкість
вітру
б
Глибина
ураження (250 мг/м3)
при розливі аміаку у обваловку 190х95 м.
Потужність розливу 5000 т. Паскуіл =6
Час, хв..
Швидкість
вітру
в
Рисунок 9.5. Глибина ураження при розливі аміаку
Рисунок 9.6. Еволюція газоподібної хмари, що утворюється при аварійному розливі низькотемпературної рідини.
сполуках океану і 0,18% - в карстобіолітах. Із загальної кількості вуглецю всього 0,1% складає активну частку, в основному зосереджену в
органічній речовині гідросфери, ґрунтів, біомаси континентів и атмосфери. Ця невелика частка вуглецю є визначальною в енергетичному балансі всіх геосфер планети [10].
У глобальній схемі круговороту вуглецю розрізняються два його основних механізму: материковий (літосферний) і океанічний (гідросферний). У гідросферному механізмі 38,4 млрд. т вуглецю щорік витягується з активної маси на синтез маси гідробіонтів. З цієї маси в процесі дихання переходить в зоопланктон і зообентос 24,9 млрд. т, а 11,9 млрд. т повертаються в розчин. Зіставляючи ці дані з антропогенною емісією вуглецю, що включає 15-25 млрд. т Со2 і 0,2-0,35 млрд. т СО в рік, ми бачимо, що на сучасному рівні розвитку техносфери ці величини одного порядку.
Круговорот сірки характеризується в основному активною часткою сірчистих сполук, зосереджених в атмосфері і верхніх шарах літосфери. Велика частка сполук сірки, що викидаються об'єктами енергетичної, металургійної, цементної, хімічної промисловості, а також ті, що знаходяться в добривах, поступає в приземний шар атмосфери і на поверхню літо- і гідросфери, тобто має прямий вплив на природний круговорот сірки.
Круговорот азоту важливий в забезпеченні життєдіяльності рослин і тварин. Разом з оксидами азоту, що утворюються при спалюванні органічних палив, в круговорот поступає азот, використовуваний у виробництві добрив, подвоюваний менш, ніж за 15 років. Поведінка сполук азоту, утворених в атмосфері в таких кількостях, яких не було при природному круговороті речовин, вимагає спеціального аналізу. Встановлено, що на висотах до 27600 км концентрація оксидів азоту в денний час в 20 разів вище, ніж перед сходом Сонця. Час життя оксидів азоту в атмосфері складає від декількох діб до декількох місяців.
Круговорот кисню. Маса активного кисню, що визначає природні біологічні процеси, складає 0,00046% його загальної маси. Велика частка біоактивного кисню зосереджена в зоо- і фітомасі суші, а також в органічній речовині суші і океану. Введення і виведення кисню з круговороту відбувається у вигляді молекулярного або атомарного кисню, озону і сполук кисню (вода, оксиди вуглецю, органічні речовини). Баланс кисню розглядується у вигляді комплексу циклів:
Фотосинтез - перехід створеної органічної речовини до гетеротрофів;
Життєдіяльність гетеротрофів;
Розпад і розчинення органічної речовини.
На сучасному рівні знань точність характеристик круговороту кисню у всіх циклах невисока: дані різних джерел відрізняються у декілька разів.
Антропогенна складова циклу кисню в основному визначається споживанням вільного атмосферного кисню і впливом на процеси, пов'язані з утворенням оксидів сірки, азоту, вуглецю. Дослідження круговороту кисню направлені на з'ясування зв'язку циклів з утворенням озону в озоносфері і у складі тропосфери.
Антропогенний вплив можливий на круговороти інших речовин. Наприклад, широке застосування фосфатів (до 2 млн. т/год) веде до зміни круговороту фосфору, який вважається за слабку ланку в життєвому ланцюзі, що забезпечує існування людини. Фосфор здійснює круговорот як необхідна частка цитоплазми. Біоредуценти мінералізуют органічні сполуки фосфору з померлих організмів у фосфати, які знов споживаються корінням рослин. У цьому циклі значна частка фосфатів вилуговується і несеться в моря, велика частка їх випадає в осідання. Невелика частка фосфору (близько 0,3%) повертається з морськими птицями і тваринами.