Понятие «загрязнение» в экологии и их классификация

Строение атмосферы и физические процессы в ней

Важнейшая задача экологии – определение путей, направлений и способов защиты воздушной среды (атмосферы) от газопылевого загрязнения, шумов, элект­ромагнитного и радиоактивного излучений. Атмосфера играет роль защит­ной тепловой оболочки, предохраняющей Землю от рез­ких перепадов температур, воздействия космичес­кого излучения, ультрафиолета, ну и, конечно, – это основа жизни. Ежедневно человек пропускает через свои легкие около 36 кг воздуха. Недаром гово­рят, что без пищи человек может прожить пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха – пять минут. Кроме того, подсчитано, что при отсутствии атмосферы среднегодовая температура приземного слоя составила бы -23 ⁰С, а на самом деле она близка к +15 ⁰С.

Основная часть воздуха содержится в нижних слоях атмосферы, имеющей сложный характер по высоте. Нижний слой наиболее плотный. Он определяет погоду и содержит около 80 % воздуха, простирается до 12—15 км (рис. 1) и называется тропосферой (давление на высоте 3 км составляет почти 0,7 от земного, а на высо­те 9 км – 0,3).

Над тропосферой до высоты 40 км находят­ся стратосфера и озоновый слой, поглощающий ультра­фиолет (озоновые «дыры» образуются именно здесь). От 40 до 1300 км расположена ионосфера – слой ионизированного газа, определяющего отражение и прохождение радиоволн и снижающего интенсивность идущей к Земле космической радиации (этот слой час­то разделяют на мезосферу – до 80 км, и термосферу). Выше ионосферы (до 10 тыс. км) располагается экзосфера, где плотность воздуха (здесь атомарный газ, состоящий и основном из водорода и гелия, воздухом называется условно) убывает, приближаясь к разреженности в межзвездном пространстве.

Основной компонент воздуха – азот, составляющий около 78 %, в котором как бы «растворен» кислород (около 21 %). Остальную долю в нормальном чистом воздухе составляют: аргон (около 0,9 %) и примеси инер­тных газов (неон, криптон,

 

Рис. 1. Размещение элементов биосферы

 

ксенон),а также небольшое количество озона. Наконец, в воздухе содержатся пары воды и двуокись углерода СО₂,количество кото­рых переменно и во многом зависит от антропогенного воздействия на атмосферу.

Понятие «загрязнение» в экологии и их классификация

Проблема загрязнения атмосферы возникла в результате деятельности человека вместе с появлением промышленности и транспорта, работающих на ископаемом топливе – вначале на каменном угле, а затем на нефти и газе. На сегодняшний день экологи насчитывают уже около 2000 загрязнителей атмосферы. Возрастает уровень загрязнения шумом, вибрацией, радиацией (это самое опасное загрязнение атмосферы), электромагнитными полями и, особенно, химическими веществами. Вещества – загрязнители атмосферы бывают двух видов: газы, на их долю приходится до 90 % загрязнителей; и коллоидные системы, состоящие из газовой среды (воздуха), в которой диспергированы (рассеяны) твердые (мелкодисперсные частицы) или жидкие частицы, находящиеся в атмосфере длительное время во взвешенном состоянии (дум, туман).

В экологии под загрязнением понимается всё то, что выводит экосистемы из состояния равновесия и отличается от наблюдаемой нормы.

Загрязнение – это привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для неё физических, химических, биологических или информационных агентов, или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний) концентраций перечисленных агентов в среде, нередко приводящее к негативным последствиям.

Загрязнитель – это любой природный или антропогенный физический, химический, биологический, или информационный агент, попадающий в окружающую среду или возникающий в ней в количествах, превышающих рамки обычного наличия – предельных естественных колебаний или среднего природного фона.

Классификация загрязнителей:

Загрязнение может возникать в результате естественных причин – это природное загрязнение. Напр., загрязнение биосферы в результате извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений, лесных пожаров. Загрязнение, возникающее под влиянием деятельности человека – это антропогенное загрязнение. Основными источниками эмиссий (от лат. выпуск) антропогенных загрязнений являются промышленные предприятия, транспорт, сельское хозяйство, бытовые отходы и сточные воды. И природные, и антропогенные загрязнители могут быть разного вида.

I. В зависимости от происхождения загрязнителей различают следующие виды загрязнений:

1) Физическое загрязнение – это загрязнение, связанное с изменением физических параметров среды: тепловых, световых, электромагнитных, радиа­ционных и т.п.

2) Химическое загрязнение – это изменение естественных химических свойств среды в результате превышения среднемноголетних концентраций каких-либо веществ, или в результате проникновения в неё новых химических веществ. Химические загрязнения являются наиболее распространёнными и часто наиболее опасными для живых организмов.

3) Биологическое загрязнение – это загрязнение вследствие привнесения в среду и размножения в ней нежелательных для человека организмов (биогенное, связанное с распространением нежелательных для людей биогенных веществ, напр., выделений, мёртвых тел, на территориях или акваториях, где они ранее не наблюдались; микробное, проявляющееся в появлении в среде необычайно большого количества микроорганизмов в результате их массового размножения, что наносит вред человеку и другим организмам).

4) Информационное загрязнение – это любая информация, способная выво­дить экосистемы из состояния равновесия, наносящая ущерб природе и рациональному природопользованию.

II. В зависимости от способа попадания загрязнителя в среду, различают:

1) Первичное загрязнение – загрязнение, возникшее вследствие попадания в среду загрязнителя извне.

2) Вторичное загрязнение – это загрязнение вследствие воздействия загрязнителя, образовавшегося в ходе физико-химических процессов непос­редственно в окружающей среде. Напр., фотохимический смог (англ, smog –дым, fog – туман) – это смесь продуктов вторичного загрязнения воздуха, возни­кающих в результате разложения загрязняющих веществ солнечными лучами.

III. По масштабам распространения загрязнений, различают:

1) Глобальное загрязнение – это фоновобиосферное загрязнение. Оно обна­руживается в любой точке биосферы.

2) Региональное загрязнение – загрязнение в масштабах какого-либо региона.

3) Локальное загрязнение – загрязнение небольшого масштаба – вокруг промышленного предприятия, города, внутриквартирное загрязнение.

IV. По степени устойчивости загрязнителей в окружающей среде, различают:

1) Стойкое загрязнение – загрязнение, вызываемое химически стабильным загрязнителем, не входящим в естественный круговорот веществ и поэтому очень медленно разлагающимся. Напр., ксенобиотики (греч. xenos – чужой, bios – жизнь) – чужеродные для организмов соединения, синтезированные человеком, такие как полиэтилен, синтетические моющие средства, многие пестициды и пр.

2) Разрушаемое биологическими процессами загрязнение – вызывается загрязнителями входящими в естественные круговороты веществ, благодаря чему они быстро исчезают, подвергаясь биологическому разрушению.

V. По объектам загрязнения, т.е. по средам, в которых они распростра­няются, можно выделить: загрязнение космоса, атмосферы, гидросферы, почвы, рек, морей, океанов и т.д.

VI. По степени воздействия на организм человека загрязнители делят на четыре класса опасности:

1) I класс опасности (чрезвычайно опасные) – это такие вещества как, напр., бенз-(а)-пирен, ртуть и её соединения, фтороводород, соединения свинца, мышьяка, кадмия, селена, цинка, аэрозольные оксиды марганца, хрома, кремния и другие вещества;

2) II класс опасности (высокоопасные) – это хлор, хлороводород, серо­водород, оксид азота (NO_х), формальдегид, соединения хрома, никеля, кобальта, меди, сурьмы, молибдена;

3) III класс опасности (умеренно опасные) – это углеводороды(С_хН_у), метанол (СН₃ОН), оксид серы, соединения стронция, бария, ванадия, вольфрама;

4) IV класс опасности (малоопасные) – это аммиак, оксид углерода (СО), пыль цемента, песка, керамзита, нефтепродукты (эмульсии, смазки и т.п.) и т.д.

«Парниковый эффект». Формирование круговорота СО₂в природе происхо­дило миллионы лет. И то, что раньше поступало в ат­мосферу при сжигании, гниении и разложении органи­ческих веществ, компенсировалось реакциями фотосин­теза, накоплением в почве, в недрах. Деятельность человека поставила под угрозу в первую очередь этот механизм. Если не принять мер, то накопление СО₂приведет к аккумуляции тепла в нижних слоях тропосферы (по­скольку СО₂не пропускает тепловые лучи, излучаемые Землей). Наряду с колоссальными выделениями энергии от теплоисточников это мо­жет привести к нагреву атмосферы, таянию льдов, по­вышению влажности, изоляции от Солнца, похолода­нию и т. д.

Вызванное парниковым эффектом повышение температуры способствует дополнительному выделению углекислого газа из воды, почвенной влаги, тающих льдов, отступающей вечной мерзлоты, поскольку растворимость СО₂ в воде заметно снижа­ется с повышением температуры. Техногенные кислотные осад­ки кроме прямого негативного действия на биоту вытесняют СО₂ из карбонатов почвы, вод и грунтов. Возник порочный круг самоусиления парникового эффекта (рис. 3).

 

Рис. 2. Схема теплообмена.

 

В конце этой цепочки не исключен потоп с последующим ледниковым периодом. Этот механизм, часто называемый гипотезой «парникового эффекта», подтверждается многопараметрическими расчетами на ЭВМ. Ученые считают, что процесс уже начался в 1987 г. Буферные системы биосферы не справляются с регулированием равновесия потоков СО₂. Это еще объясняется и снижением ассимиляционного потенциала земной флоры (в основном из-за быстрого сокращения площади лесов) и значительным загряз­нением суши и поверхности океана.

Возможность биосферного круговорота углерода нейтрали­зовать техногенное возмущение и восстановить строгую регу­ляцию обмена СО₂в большой мере зависит от степени нару­шения глобальной биоты. Важно помнить, что СО₂ спомощью фотосинтеза растений может быть переведен в О₂естественным пу­тем. Даже сейчас реакции фотосинтеза дают кислорода на порядок больше, чем необходимо человеку в год.

 

Рис. 3. Порочный круг самоусиления парникового эффекта.

Разрушение озонового слоя. Озоновый слой очень тонок. Если бы этот газ удалось бы сосредоточить у поверхности Земли, то он образовал бы пленку толщиной всего 2 – 4 мм. Озон нестабилен и обладает такой реакционной способностью, что взаимодействует и окисляет практически все, с чем сталкивается. В 1974 г было обнаружено, что хлорфторуглеводороды, или фреоны (хладоны), широко применяющиеся в холодильных установках (хладоносители) и в производстве аэрозолей (распылители) способствуют разрушению озонового слоя и образованию озоновых дыр, Оказалось, что фреоны – вещества стабильные и инертные в тропосфере, поднимаясь в стратосферу, подвергаются фотохимическому разложению с выделением атомарного хлора, служащего катализатором химических реакций, разрушающих молекулы озона. Выяснилось, что один атом хлора может всреднем разрушить 100 тыс. молекул озона, прежде чем исчезнет из стратосферы. А ведь сокращение озона на 1 % вызывает ежегодный рост раковых заболеваний кожи на 6 %.

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: