Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники

Томский Межвузовский центр Дистанционного образования.

Контрольная работа №1 по дисциплине

«Экология»

Авторы: Г.В.Смирнов

А.Г.Карташев

1.Приведите примеры глобальных проблем человечества

Из всего многообразия глобальных проблем особо выделяется следующая совокупность: предотвращение мирового ядерного конфликта и прекращение гонки вооружений; преодоление социально-экономической отсталости развивающихся стран; энерго-сырьевая, демографическая, продовольственная проблемы; охрана окружающей среды; освоение Мирового океана и мирное освоение космоса; ликвидация опасных болезней.

Современная ситуация на планете Земля характеризуется почти повсеместно резким ухудшением качества окружающей природной среды – загрязнением воздуха, рек, озер, морей; захламлением различного рода отходами жизнедеятельности людей; обеднением а часто полным исчезновением многих видов животного и растительного мира; деградацией почв, опустыниванием, уничтожением лесов и прочими.

Неблагоприятное воздействие человеческой деятельности распространилось на биосферу, атмосферу, гидросферу, литосферу. Этот конфликт между обществом и природой создает угрозу появления необратимых изменений в природных системах, подрыва естественных условий и ресурсов существования нынешнего и будущих поколений жителей планеты. Рост производительных сил общества, быстрый рост населения планеты, урбанизация, бурный научно-технический прогресс являются своего рода катализаторами этих процессов.

Большой остроты экологическая ситуация достигла в развитых странах (хотя в последние годы в связи с различными природоохранительными мероприятиями ситуация меняется). В крупных городах с локализацией крупнейших промышленных предприятий и транспорта на небольших территориях это выражается, в первую очередь, в загрязнении атмосферы и оказывает очень большое влияние на состояние здоровья людей. Тем более, что в крупнейших городах концентрация населения огромна.

Так, в Москве плотность населения достигла 9 тысяч человек на 1 квадратный километр, в Нью-Йорке – почти 10 тысяч, Париже – 12 тысяч, Токио – свыше 14 тысяч человек. Печально известен термин «смог» (фотохимический туман). Дальний перенос загрязняющих веществ в атмосфере – одна из проблем Северного полушария. В 1983 году вступила в силу «Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на больших расстояниях». В 1985 году в Хельсинки 20 государств Европы и Канада подписали Протокол о тридцатипроцентном снижении выбросов 20 серы. От промышленных загрязнений страдают реки, озера, леса.

На дне знаменитого Женевского озера, воду которого совсем недавно употребляли для питья, обнаружено более 70 тонн ртути, тонны кадмия, цинка и других тяжелых металлов. Такие вещества способны вызвать очень серьезные заболевания людей, они обладают канцерогенной активностью и способны влиять на генетический код человека (вызывать наследственные болезни). От пагубного влияния так называемых «кислотных дождей» страдают реки, озера, почвы, растительный покров и даже здания.

Даже тенденция к потеплению климата на планете является не естественным явлением, а связана с загрязнением атмосферы выхлопными газами и отходами промышленных предприятий («парниковый» эффект).

Известно, что СО₂ (углекислый газ) в атмосфере, подобно стеклу в оранжерее, пропускает лучистую энергию Солнца, но задерживает тепловое излучение Земли и тем самым создает так называемый «парниковый» эффект. А содержание диоксида 21 углерода в атмосфере растет (в результате вырубки и сжигания лесов, из-за загрязнения ее промышленными отходами и выхлопными газами). Как полагают, и выбросы хлорфторуглеродов (ХФУ) способствуют потеплению климата. Влияние человеческой цивилизации на климат Земли – печальная реальность.

2. Круговорот воды в биосфере

Круговорот веществ – многократно повторяющийся процесс совместного, взаимосвязанного превращения и перемещения веществ в природе, который имеет более или менее циклический характер.

Круговорот воды – гидрологический цикл. О роли воды в живой природе говорит тот факт, что на 80-90% биосистемы состоят из воды. Объем гидросферы оценивается в 1,5 млрд. км³, причем 94% этого количества воды находится в Мировом океане.

Круговорот воды – процесс непрерывного, взаимосвязанного перемещения воды на Земле, происходящий под влиянием солнечной энергии, силы тяжести и жизнедеятельности организмов.

Естественный гидрологический цикл состоит из трех отдельных процессов: испарения воды, конденсации паров, выпадения осадков и их стока. Испарение воды происходит с поверхности водоемов, почвы и растений, которые, кроме того, выделяют воду еще и физиологически. Вода, находящаяся в парообразном состоянии, возвращается затем в виде осадков. Над океаном выпадает 78% общего количества осадков, над сушей – 22%.

Поток солнечной энергии образует глобальные физические круговороты воздуха и воды на Земле. Движение воздушных масс помимо механических эффектов (ветры, волны, течения) обусловливают аэрогенную миграцию веществ, в первую очередь паров воды и пылевых частиц, аэрозолей разного состава. Под действием солнечной радиации в атмосфере происходят различные фотохимические реакции – фотолиз воды, образование озона, образование углеводородных смогов и др.

Глобальный круговорот воды – это самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле. За год в него вовлекается всего 0,04% массы гидросферы, но это соответствует 16,5 млн. м³ воды за секунду и более 40 млрд. МВт солнечной энергии. Речной сток составляет только 7% глобального гидрологического цикла.

Круговорот воды, особенно поверхностный, в подземный сток на суше определяет гидрогенную миграцию веществ, которая помимо переноса состоит из множества процессов растворения, ионного обмена, окислительно-восстановительных реакций, кристаллизации, осаждения и т.д.

Различают малый и большой круговороты воды. При малом круговороте вода, испарившаяся с поверхности океанов, возвращается в них в виде осадков – в этом случае с поверхности океана испаряется больше воды, чем возвращается в него в виде осадков. При большом круговороте вода, испарившись с поверхности океана, частично возвращается в него в виде осадков, другая часть переносится на сушу, где также выпадает в виде атмосферных осадков, - при этом на суше складывается обратная ситуация: здесь количество воды, испарившееся с поверхности почвы, растений и водоемов, меньше, чем количество выпавших осадков (исключение составляют пустыни, где испарение преобладает над осадками). Баланс между количеством осадков и испарением в конечном итоге достигается благодаря стоку воды с суши в океаны в виде рек, ручьев, грунтовых вод.

Итак, выпадая на сушу, вода расходуется на просачивание (инфильтрацию), испарение и сток. Просачивание особенно важно для подземных экосистем как источник снабжения почвы влагой, которая расходуется растениями в основном на испарение и физиологическое выделение воды – транспирацию. Испарение воды поверхностью растений и транспирацию объединяют термином эвапотранспирация. Мизерная часть воды, проходящей через тела растений, разлагается ими в ходе фотолиза на кислород, выделяемый в атмосферу, и водород, который включается в состав органических веществ.

В круговороте воды на континентах испарение воды с поверхности суши растения играют основную роль (1 га леса, например, испаряет от 20 до 50 тонн воды в день). Потери воды от испарения и просачивания восполняет сток. При уменьшении плотности растительного покрова сток ведет к эрозии почвы. Играя роль «испарителей», растения уменьшают поверхностный сток и тем самым препятствуют эрозии почв.

Хозяйственная деятельность человека существенно влияет на круговорот воды. В одних случаях такое влияние бывает целенаправленным, в других – случайным, непредусмотренным. Например, количество осадков в промышленных регионах увеличивается – причиной тому служит обилие мельчайших частиц минеральных веществ, которые ускоряют конденсацию водяных паров.

Таким образом, кроме физических круговоротов воды и воздуха, вызываемых потоком солнечной энергии, в них вовлечены еще и физико-химические и химические круговороты многих химических элементов и их соединений. В значительной части этих процессов участвуют живые организмы. Особенно характерно это для аквальных систем – рек, озер, болот, морей.

2. Выполнить практические работы № 1 и № 2. Ваш вариант в указанных работах - № 1.

Практическая работа № 1. Задание 6.1.1. Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха вредными выбросами предприятий.