Лекция 3.
Гидросфера – водная оболочка земли.
Загрязнение гидросферы.
Источники загрязнения гидросферы.
Методы контроля качества воды.
Меры по охране воды.
Методы очистки сточных вод.
Гидросфера - водная оболочка Земли.
Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая все воды, находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях.
Гидросфера включает воды океанов, морей, подземные воды и поверхностные воды суши. Некоторое количество воды содержится в атмосфере и в живых организмах.
Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71 % общей площади земной поверхности).
Гидросфера уже 4 млрд лет назад была представлена следующими тремя составляющими: наземной (Мировой океан, речные, почвенные, озерные воды, ледники), подземной (воды литосферы), воздушной (парообразная вода атмосферы). Гидросфера включает следующие виды вод (в скобках доля от общего объема вод в гидросфере, %, по М.И. Львовичу, 1974):
Мировой океан (94,0);
подземные воды (4,3);
ледники (1,7);
воды суши (озера, речные воды, почвенная влага) (0,03);
пары атмосферы (0,001).
Вода входит в состав живого вещества как обязательный компонент (70–99 %). По сути, живое вещество – это водный раствор «живых» молекул. Именно вода обеспечивает их жизнедеятельность. Земная жизнь зародилась в водной среде, и поэтому ее можно считать производной воды.
Фундаментальные свойства воды:
1. Первоесвойство гидросферы – единство и «всюдность » (по выражению В. И. Вернадского) природных вод. Все воды связаны между собой и представляют единое целое. Такое единство природных вод определяется:
а) легким переходом воды из одного фазового состояния в другое. В пределах земных температур известно три состояния: жидкое, твердое, парообразное. Плазменное состояние воды существует при высоких температурах и давлениях в глубоких частях недр;
б) постоянным присутствием в воде газовых компонентов. Природная вода – это водный раствор (газ, взвешенные твердые частицы, минеральные вещества).
2. Второе свойство гидросферы определяется особым строением молекулы воды . Строение и свойства воды обеспечивают наиболее благоприятные условия для развития жизни на Земле. Из физики мы знаем, что все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Вода ведет себя иначе. Если бы при превращении в лед (охлаждении) она сжималась, лед бы был тяжелее воды и тонул на дно рек и озер. Реки были бы проморожены до дна, и жизнь в этих водоемах была бы невозможна. Лед – изолятор, который предохраняет от замерзания воду подо льдом, что защищает всю подводную жизнь. Если бы не было этого свойства, то Земля превратилась бы в закованную льдом планету.
Особое строение молекулы воды обеспечивает многообразие структуры ее при изменении внешних факторов (температура, давление, химического состава). Нам зимой приходилось наблюдать многообразие и красоту ледяных узоров на окнах, снежинку, иней на деревьях. Как нет абсолютно одинаковых двух капель воды, так нет двух типов воды, одинаковых по структуре.
3. Третье свойство гидросферы выражается в геологически вечной подвижности ее. Движение воды весьма многообразно и проявляется в многочисленных круговоротах. Главное движение воды – геологический круговорот вещества. Каждую секунду под влиянием солнечного тепла миллионы кубических метров воды поднимаются вверх и образуют облака. Ветер приводит облака в движение. При подходящих условиях влага выпадает в виде дождя или снега. Дождевые капли имеют благоприятный размер для всего земного и падают тихо, мягко. Случайны ли все благоприятные для жизни совпадения? Так, вода участвует в своеобразных круговоротах вещества и энергии. Эта система установилась на Земле с появлением свободной воды и продолжается по сей день.
Почему происходит движение? Движение может происходить под действием: а) силы тяжести; б) солнечной (тепловой) энергии; в) молекулярного движения при смене фазового состояния.
4. Четвертое свойство гидросферы определяется высокой химической активностью воды . В условиях земной коры нет природных тел, которые в той или иной мере не растворялись бы в природных водах. Вода в биосфере выступает в роли универсального растворителя, ибо, взаимодействуя со всеми веществами, как правило, не вступает с ними в химические реакции. Это обеспечивает обмен веществ между сушей и океаном, организмами и окружающей средой.
Важнейшими абиотическими факторами водной среды являются следующие:
1. Плотность и вязкость.
Плотность воды в 800 раз, а вязкость - примерно в 55 раз больше, чем воздуха.
2. Теплоемкость.
Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому океан является главным приемником и аккумулятором солнечной энергии.
3. Подвижность.
Постоянное перемещение водных масс способствует поддержанию относительной гомогенности физических и химических свойств.
4. Температурная стратификация.
По глубине водного объекта наблюдается изменение температуры воды.
5. Периодические (годовые, суточные, сезонные) изменения температуры
Самой низкой температурой воды считают - 2 ° С, самой высокой + 35-37 ° С. Динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха.
6. Прозрачность и мутность воды.
Определяет световой режим под поверхностью воды. От прозрачности (и обратной ей характеристики - мутности) зависит фотосинтез зеленых бактерий, фитопланктона, высших растений, а следовательно, и накопление органического вещества.
Мутность и прозрачность зависят от содержания взвешенных в воде веществ, в том числе и поступающих в водные объекты вместе с промышленными сбросами. В связи с этим прозрачность и содержание взвешенных веществ - важнейшие характеристики природных и сточных вод, подлежащие контролю на промышленном предприятии.
7. Соленость воды.
По степени солености все водоемы условно подразделяются на
пресные с соленостью менее 0,5 0 / 00 ,
солоноватоводные - соленость колеблется в пределах 0,5 – 16 0 / 00 ,
соленые – больше 16 0 / 00 .
Соленость океанических водоемов составляет 32 - 38 0 / 00 ,
Самое высокое содержание солей в соленых озерах, где концентрация электролитов доходит до 370 0 / 00 .
Главное отличие морской воды от речной состоит в том, что подавляющую часть морской соли составляют хлориды , а в речной воде преобладают углекислые соли . Человек для обеспечения жизнедеятельности использует только пресную воду. Из общего количества водных ресурсов на земле на долю пресной воды приходится не более 3%.
8. Растворенный кислород и диоксид углерода.
Перерасход кислорода на дыхание живых организмов и на окисление поступающих в воду с промышленными сбросами органических и минеральных веществ ведет к обеднению живого населения вплоть до невозможности обитания в такой воде аэробных организмов.
9. Концентрация водородных ионов (pH).
Все гидробионты приспособились к определенному уровню pH: одни предпочитают кислую среду, другие - щелочную, третьи - нейтральную. Изменение этих характеристик может привести к гибели гидробионтов.
Вариант 1.
А1. Из чего состоит водная оболочка Земли – гидросфера?
Из вод суши и Мирового океана
Из вод суши, Мирового океана и воды в атмосфере
Из рек, озер, болот, морей, прудов
Только из вод суши
В соленых водах Мирового океана
В ледниках
В пресных подземных и поверхностных водах
В реках
Мировой океан
Течения
Водное сообщество
Мировой круговорот воды
Материки
Архипелаги
Полуострова
Острова
Заливами
Морями
Проливами
Островами
Концентрация
Соленость
Раствор
Промилле
Красное
Карское
Карибское
Коралловое
Водохранилище
Канал
В водоносных горизонтах
В водоупорных горизонтах
В земной коре
Над водоупорными породами
Озера
Подземные воды
В1. Как называется река со всеми её притоками?
В2. При какой температуре замерзает океаническая вода?
С1. Чем отличаются теплые течения от холодных?
С2. Почему колодцы в зоне лесов роют зимой, а не весной?
Тест по теме «Круговорот воды в природе».
Вариант 1.
А1. Почему река течет?
Потому что её исток находится выше устья
Потому что её исток всегда находится ниже устья
Потому что исток и устье находятся на одинаковой высоте
Вода стремится к экватору
Половодье
Паводок
Пойма
Водопад
Ниагарский
Анхель
Виктория
Илья Муромец
Волга
Амазонка
Енисей
Покровным
Горным
Сточным
Соленым
Снеговая линия
Айсберг
Морена
Глина
Если его температура выше температуры воздуха
Если его температура выше температуры окружающей воды
Если его температура ниже температуры воздуха
Если его температура ниже температуры окружающей воды
Только верхние слои воды
Только придонные слои воды
Всю толщу воды
Только гребни волны
Озеро
Атлантический
Тихий
Индийский
Северный Ледовитый
В1. От чего зависит высота снеговой границы?
В2. В какой природной зоне колодцы самые глубокие? Почему?
С1. Почему порт Мурманск, расположенный за полярным кругом, не замерзает круглый год?
С2. Чем движение воды в течениях отличается от движения воды в ветровых волнах?
Источник информации:
Жижина Е.А. Контрольно-измерительные материалы.
География: 6 класс- М.: ВАКО, 2011.
Гидросфера
– водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, реки, озера, подземные воды и ледники, снеговой покров, а также водяные пары в атмосфере. Гидросфера Земли на 94% представлена солеными водами океанов и морей, более 75% всей пресной воды законсервировано в полярных шапках Арктики и Антарктиды (табл.1).
Таблицы 1 – Распределение водных масс в гидросфере Земли
|
Часть гидросферы |
Объем воды, тыс. км 3 |
Доля в общем объеме вод, % |
|
Мировой океан |
1 370 000 |
94,1 |
|
Подземные воды |
60 000 |
|
|
Ледники |
24 000 |
|
|
Озера |
0,02 |
|
|
Вода в почве |
0,01 |
|
|
Пары атмосферы |
0,001 |
|
|
Реки |
0,0001 |
Вода на Земле присутствует во всех трех агрегатных состояниях, однако наибольший объем ее приходится на жидкую фазу, которая весьма значима для формирования других особенностей планеты. Весь природный водный комплекс функционирует как
единое целое, находясь в состоянии непрерывного движения, развития и обновления. Поверхность Мирового океана, занимающая около 71% земной поверхности, расположена между атмосферой и литосферой. Поперечник Земли, т.е. ее экваториальный диаметр, составляет 12 760 км, а средняя глубина океана в его современном ложе
– 3,7 км. Следовательно, толщина слоя воды в жидком состоянии в среднем составляет лишь 0,03% земного диаметра. В сущности, это тончайшая водяная пленка на поверхности Земли, но, как озоновый защитный слой, играющая исключительно важную роль в биосферной системе.
Без воды не могло бы быть человека, животного и растительного мира, так как большинство растений и животных состоит в основном из воды. Кроме того, для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100° С, что соответствует температурным пределам жидкой фазы воды. Для многих живых существ вода служит средой обитания. Таким образом, главнейшей особенностью гидросферы является изобилие жизни в ней.
Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата на планете, поскольку она, с одной стороны, выступает как аккумулятор тепла, обеспечивая постоянство средней планетарной температуры атмосферы, а с другой
– за счет фитопланктона продуцирует почти половину всего кислорода атмосферы.
Водная среда используется для лова рыбы и других морепродуктов, сбора растений, добычи подводных залежей руды (марганца, никеля, кобальта) и нефти, перевозки грузов и пассажиров. В производственной и хозяйственной деятельности человек применяет воду для очистки, мытья, охлаждения оборудования и материалов, полива растений, гидротранспортировки, обеспечения специфических процессов, например выработки электроэнергии
и т.п.
Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). Простота процесса затопления по сравнению с другими видами захоронения, недоступность глубин для человека и кажущаяся изолированность воды привели к тому, что человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека.
Экологическая угроза гидросфере поставила перед международным сообществом задачу принятия срочных мер по спасению среды обитания человечества. Их особенностью является то, что ни одно государство в отдельности даже с помощью строгих мер не способно справиться с экологической угрозой. Поэтому необходимо международное сотрудничество в этой области, принятие оптимальной экологической стратегии, включающей концепцию и программу совместных действий всех стран. Эти меры должны соответствовать принципам современного международного права.
2. ЭКОЛОГО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ГИДРОСФЕРЫ
Анализ биоэкономики морей и океанов включает несколько методических аспектов определения количественных и качественных характеристик биоресурсов, условий их использования в народнохозяйственном комплексе. Результаты этого анализа являются основой разработки или совершенствования экономико-организационной системы управления рациональным использованием биоресурсов. Управляемая биоэкономическая система океанов включает множество определяющих и результирующих эколого — экономических показателей, параметров их взаимосвязей и взаимозависимостей. Уровень управляемости биоэкономической системой определяется главным образом изученностью процессов и явлений на каждом иерархическом уровне (международный, межгосударственный и региональный), наличием межгосударственных соглашений по рациональному использованию ресурсов морей и океанов и их охране.
Рациональное использование биоресурсов гидросферы в общем плане можно рассматривать как систему общественных мероприятий правового, хозяйственно-экономического, экономического и научно-нормированного характера, определяемых необходимостью планомерного поддержания и воспроизводства промысловых биоресурсов, а также как надежную охрану природных условий и водной среды их обитания.
За прошедшую вековую историю хозяйствования человечество сформировало понимание необходимости бережного отношения к использованию природных ресурсов. В последние десятилетия усиленно разрабатываются разнообразные оценочные подходы к созданию системы программных мероприятий по охране земельных, водных, лесных и других ресурсов.
Биоэкономическая оценка ресурсов гидросферы иногда осуществляется с использованием кадастра. Однако следует отметить принципиальное отличие использования биоэкономического кадастра в Российской Федерации от его использования в некоторых других странах. В нашей стране в принятых земельных законодательствах выделен специальный раздел «Государственный земельный кадастр», в котором указывается, что для обеспечения рационального использования земельных ресурсов кадастр должен содержать совокупность необходимых сведений о природном, хозяйственном и правовом положении земель, бонитировке почв и экономической оценке земель.
Отличительная особенность биоэкономического кадастра от земельного состоит в том, что его свод, обработка гидрологических, физико-химических характеристик, а также видовой состав живых ресурсов гидросферы более строго централизованы в официальных документах. Формирование и использование биоэкономического кадастра гидросферы находится на высоком уровне, позволяющем широко применять информационные системы обработки данных и создавать банки данных.
В общем понимании под биоэкономическим кадастром
подразумевается значительная совокупность документов, в которых в упорядоченном виде в общегосударственном или региональном разрезах систематизируется необходимая информация о конкретных видах водных биоресурсов и среде их обитания, природных, правовых и экономико-организационных условиях их хозяйственного использования.
Главные задачи биоэкономического кадастра - обобщение и приближение к объективности имеющихся сведений о распределении, условиях обитания и запасах конкретных видов гидросферы, об условиях хозяйственной деятельности и эксплуатации в интересах максимального удовлетворения потребностей общества в пищевой и непищевой продукции. Биоэкономический кадастр выступает как рекомендательный, а иногда как директивный документ, обеспечивающий функции народнохозяйственного управления, связанного с освоением, использованием, охраной и воспроизводством водных биоресурсов.
Биоэкономический кадастр морей и океанов функционально обеспечивает следующие основные мероприятия:
1) учет и эколого — экономическое прогнозирование запасов, распределение и состояние конкретных видов биоресурсов в национальных и международных водах;
3) комплексное планирование деятельности других отраслей народного хозяйства, оказывающих определенное воздействие на состояние и динамику численности запасов биоресурсов гидросферы;
5) разработка и осуществление долгосрочных программ природоохранных и воспроизводственных мероприятий на региональном, национальном и международном уровнях;
6) реализация мероприятий по экономико-математическому моделированию биоэкономических процессов гидросферы;
7) определение размеров взаиморасчетов за использование биоресурсов национальными и иностранными организациями;
8) определение величины ущерба, а также компенсации отраслями народного хозяйства биоресурсов гидросферы;
9) разработка комплексных эколого — экономических программ долгосрочного использования ресурсов по регионам и отдельных народнохозяйственных задач, связанных с освоением Мирового океана, и др.
Практические потребности разработки и внедрения биоэкономических кадастров предполагают их проведение и классификацию по определенным признакам в зависимости от пространственно-географического распределения водной среды и биоресурсов и в зависимости от их международно-правового статуса. В этих условиях возникают объективные общественные потребности разработки эколого — экономической оценки природных ресурсов вообще и биоресурсов в частности.
В исследуемом объекте биоресурсов гидросферы должен непременно присутствовать начальный их запас, не равный нулю, в то время как для искусственно создаваемых ресурсов (морекультуры и т.п.) это правило не столь обязательно.
В отношении запасов биоресурсов возможны два подхода к построению биоэкономического кадастра. Они связаны с минимальным или максимальным состоянием запасов в момент принятия решения по воспроизводству ресурсов морей и океанов и их охране.
Важное значение для построения биоэкономического кадастра гидросферы имеет изучение свойств этих запасов, учитывающих сохраняемость, мобильность, восстанавливаемость, включаемость в потребление, реактивность и уникальность.
Сохраняемость
проявляется в том, что запасы биоресурсов гидросферы по объему или составу могут существовать только определенное время, после которого они или распадаются на запасы меньшего размера, или теряются для использования совсем, или требуют каких-то затрат на увеличение и т.д.
Мобильность
проявляется в возможности перераспределения запасов или сосредоточения добычи биоресурсов гидросферы.
Восстанавливаемость -
это полное или ограниченное доведение запаса до желаемого уровня. При определенных экологических условиях запас биоресурсов может вообще не восстанавливаться.
Включаемость в потребление
как свойство проявляется в способности запасов биоресурсов к использованию без определенных условий или при наличии таковых, например соответствующих экологических условий, уровня развития промысловой техники и т.п.
Реактивность предполагает изучение реакции влияния отдельных факторов на запасы биоресурсов в количественном и качественном разрезах.
Уникальность или ординарность выражается в различной степени рассредоточенности и наличия запасов биоресурсов гидросферы.
Современные данные о минеральных, энергетических и химических ресурсах Мирового океана представляют значительный практический интерес для народного хозяйства, особенно минеральные богатства недр шельфа - нефть, природный газ, натрий и др. Поэтому морская среда может рассматриваться как объект «природа - производство», где протекают процессы создания материальных ресурсов для общества и их воспроизводства.
Под шельфом морей и океанов
следует понимать подводные продолжения материка в сторону моря глубиной от 20 до 600 м. Ширина шельфа может быть в среднем около 40-1000 км, а площадь - около 28 млн. км
2 (19% суши).
Например, промышленная добыча нефти в Каспийском море начата еще в 1922 г., а сейчас здесь ежегодно добывают более 18 млн. т нефти. В 1949 г. у берегов Бразилии в Макапканском заливе начато морское бурение, а сейчас уже более 60 стран бурят морское дно и 25 из них добывают из недр моря нефть и природный газ. Мировая добыча нефти в 1972 г. составила 2,6 млрд. т, а по прогнозам в 2000 г. будет составлять 7,4 млрд. т. Из недр земли за всю историю человечества было добыто около 40 млрд. т нефти, а до 2000 г. будет добыто 150 млрд. т.
В 1975 г. международные нефтяные концерны дали продукции примерно на 40 млрд. долл., а общая стоимость добытого в 1976 г. морского минерального сырья оценивалась в 60-70 млрд. долл. Не одно десятилетие в шахтах, заложенных на суше, добывают уголь из недр морского дна в Англии, Японии, Канаде, Чили. Значительные угольные месторождения скрыты в недрах шельфа у берегов Турции, Китая, о. Тайвань, близ берегов Австралии. Крупнейшие железорудные месторождения на морском дне сосредоточены у восточного побережья о. Ньюфаундленд, где общие запасы руд достигают 2 млрд. т. Общую мировую известность имеют морские россыпи Австралии, где обнаружили золото, платину, рутил, ильменит, циркон, марганцит. В США из морских россыпей ежегодно добывается более 900 кг платины, в Юго-Западной Африке - около 200 тыс. каратов алмазов. В настоящее время из морской воды получают 1/3 мирового производства соли, 61% металлического магния, 70% брома. Все большую значимость приобретает пресная питьевая вода.
Сейчас от употребления населением некоторых районов земного шара недоброкачественной воды ежегодно заболевают более 500 млн. чел. В ближайшее время все в большем масштабе потребуется пополнять ресурсы пресной воды на суше опреснением морской воды. Однако опреснение воды весьма энергоемкое производство, поэтому становится необходимым поиск путей использования для этих целей дополнительных морских ресурсов. За исключением добычи нефти и природного газа энергетические ресурсы морей используются слабо. Поэтому относительно высокая стоимость опресненной воды иногда является основной причиной внедрения достижений научно-технического прогресса. По предварительным оценкам, стоимость опресненной воды при использовании электрической энергии приливных и других обычных электростанций составляет 6-20 тыс. ден. ед./м 3 , а при использовании АЭС - 1-4 тыс. ден. ед./м 3 .
Общая мощность энергии приливов составляет чуть более 1 млрд. кВт. С 1968 г. работает Кислогубская приливная электростанция мощностью 1 тыс. кВт, во Франции подобная станция сооружена на п-ве Котантен мощностью 33 млн. кВт. Активизация освоения ресурсов Мирового океана, развитие энергетики проходят не без нанесения ему ущерба. В Мировом океане протекают сложные биологические и другие природные процессы, например, производится более половины всего земного кислорода, а нарушение экологического равновесия приводит к уменьшению продуктивности фитопланктона, что, в свою очередь, ведет к уменьшению содержания кислорода и увеличению углекислого газа в атмосфере. В настоящее время фауне и флоре Мирового океана серьезно угрожает загрязнение: коммунальные, промышленные, сельскохозяйственные и другие стоки - источник бактериального, радиоактивного загрязнения; аварийные сбросы; утечка нефти из танкеров; загрязнители, попадающие из воздуха, и т.п. Ежегодно с танкеров и морских буровых на поверхность океана попадает около 2 млн. т нефти. Для морей и океанов опасны не только морское бурение, но и сейсмические методы разведки нефти, так как при взрывах гибнут икра, личинки, молодь и взрослая рыба.
Таким образом, проблема защиты Мирового океана имеет национальную и международную значимость, и ее успешное решение будет способствовать прогрессу в области охраны биосферы в рамках отдельного государства и всей планеты. Страна сотрудничает по охране морской среды от загрязнения с Германией, США, Канадой, Францией, Японией, Швецией, Финляндией, активно участвует в деятельности международного союза охраны природы и природных ресурсов и других международных организаций. По охране водных ресурсов в нашей стране принят ряд постановлений «О мерах предотвращения загрязнения Каспийского моря», «О мерах по предотвращению загрязнения бассейнов рек Волги и Урала неочищенными сточными водами», «О мерах по сохранению и рациональному использованию природных комплексов оз. Байкал» и др.
Многогранное использование океана порождает проблемность и противоречивость развития многих отраслей. Например, нефтедобыча в прибрежных акваториях наносит ущерб рыбному, курортному хозяйствам. Загрязнение гидросферы оказывает отрицательное воздействие на биологические ресурсы и на человека, оно наносит огромный ущерб экономике.
Имеющиеся методики позволяют определить величину экономического и социального ущербов, наносимых природе отраслями народнохозяйственного комплекса нашей страны. Дальнейшая задача повышения эколого — экономической эффективности природопользования - это совершенствование хозяйственного механизма, позволяющего переводить природоохранные мероприятия с госбюджета на хозяйственный расчет. В этих условиях представится возможность рационального использования и охраны ресурсов, гидросферы, т. е. Мировой океан будет в состоянии обеспечить прогресс человечества только при учете разумного взаимодействия общества и природы.
3. ЭКОЛОГО — ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ
Рост возможностей промышленного, сельскохозяйственного производства и непроизводственной сферы усложняет взаимоотношения общества и природы, в результате возникает необходимость сохранения и улучшения системы жизнеобеспечения в глобальном и региональном разрезах. Внешняя среда гидросферы
, атмосферы и метасферы становится непосредственным участником производства общественного продукта. Поэтому здесь требуются, так же как и в основном производстве, систематический учет, контроль и планирование рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды. Эффективность этих мероприятий тесно связана с определением величины экономического и социального ущерба, наносимого обществу и природе отрицательным антропогенным воздействием. Под экономическим и социальным ущербом
следует понимать потери в народном хозяйстве и обществе, прямо или косвенно являющиеся следствием отрицательного антропогенного воздействия, приводящего к загрязнению окружающей среды агрессивными веществами, зашумлением, электромагнитными или другими волновыми воздействиями.
В общем интерпретированном понимании удельный ущерб есть величина снижения национального дохода от единицы выбрасываемых агрессивных веществ в гидросферу
, литосферу, атмосферу. Он может быть рассчитан на 1 км 2 моря, 1 га сельскохозяйственных угодий, 1 га лесных массивов, на 1000 человек населения, 1 млн. ден. ед. основных фондов и т.п.
Используя расчетные характеристики изменения величины ущерба от концентрации агрессивного вещества в окружающей среде и длительности его воздействия на субъект или объект, можно разработать монограмму оценки загрязнения гидросферы , литосферы или атмосферы, в которой выделяются зоны по степени опасности. При определении зоны опасности загрязнения водоемов следует учитывать направления использования водных ресурсов. Например, требования к качеству воды различны при употреблении ее человеком для приготовления пищи или для культурно-бытовых нужд. С требованиями поддержания качества водных и других природных ресурсов тесно связана абсолютная и сравнительная эффективность природоохранных мероприятий. Критериями сравнительной эффективности природоохранных мероприятий может быть достижение роста национального дохода за счет предотвращения экономического ущерба при минимальных затратах на природоохранные мероприятия. Из этого следует, что величина экономического ущерба может выступать как обобщающая мера при оптимизации взаимоотношений общества и природы. Необходимость оптимизации ресурсосберегающих и природоохранных мероприятий приобретает особую значимость, так как на их осуществление требуется затрат более 20% всех капитальных вложений в народнохозяйственный комплекс. При этом показателями сравнительной эколого —
Строение и состав гидросферы.
Популяция. Модель ограниченного роста численности популяции.
Пути сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
Строение и состав гидросферы Земли.
Гидросфера (слово от греч. hydor – вода и sphaira – шар) – это водная оболочка Земли.
Гидросфера состоит из всех природных вод на поверхности земли и вблизи неё. Земля – единственная планета Солнечной системы, на поверхности которой вода может находиться в жидком состоянии. Масса гидросферы меньше чем 0, 03% от массы всей Земли, объем гидросферы – 1370,3 млн. км 3 .
Гидросфера-это совокупность всех вод Земли: материковых (подземных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Вода является не только средой, в которой развивается жизнь, но и тем продуктом из которого созданы живые организмы. Первоначально все воды могли носить кислый характер. Не смотря на многообразие видов природных вод и их агрегатное состояние, гидросфера едина, так как все ее части связаны потоками океанических, морских и озерных течений, русловым, поверхностным и подземным стоком, атмосферным переносом.
Состав гидросферы:
1)океаны и моря(96,5%)
2)подземные воды(1,7%)
3)ледники, постоянные снега и подземные льды (1,7%)
4)вода рек, болот и пресных озер(0,01%)
Почти на 98% гидросфера состоит из соленой воды морей и океанов, а они покрывают 70,8% земной поверхности.
Около 4% припадает наречные, подземные и озерные воды, материковые льды, а так же немного воды содержится в минералах и органической природе.
Четыре океана (Тихий – самый большой и самый глубокий, занимает почти половину земной поверхности, Индийский, Атлантический, и Северный Ледовитый), которые вместе с морями образуют единую акваторию – Мировой океан.
Мировой океан является главной частью гидросферы и представляет собой непрерывную водную оболочку, окружающую все материки. Он занимает 2\3 земной поверхности.
Морская вода – это особый вид природных вод, потому что она является соленой. Помимо, воды и кислорода, обнаружены около 81 химического элемента из 92. В 1 км 2 находится около 40 тонн соли. Это определяет соленость воды. Средняя соленость МО = 35 промил. , то есть 35 г на 1 литр воды.
Мировой круговорот воды:
1) большой (соединяет атмосферу, гидросферу, литосферу и населяющие Землю организмы в единую целую географическую оболочку)
2) малый (охватывает гидросферу и атмосферу). Составными частями гидросферы являются мировой океан и подземные и поверхностные воды суши.
В жизни Земли вода играет исключительно важную роль. Действие воды и ветра видоизменяет поверхность планеты, способствуя разрушению горных массивов и плоскогорий и, в то же время, формируя толщи осадочных пород на дне морей и океанов.
Вода играет первостепенную роль в жизни растений, животных и человека. Она участвует в большинстве биохимических процессов и является средой, в которой протекают химические и биохимические реакции, обеспечивающие жизнедеятельность любого организма. Тело взрослого человека содержит до 70% воды (~25% внутриклеточная вода, ~45% внеклеточная вода), причем для поддержания и обновления ее запасов ему требуется не менее 2-3 л воды в сутки. Фактически городской житель расходует на бытовые нужды в 100-200 раз больше. Ни одна отрасль современной экономики не обходится без воды: она используется как технологическое сырье, теплоноситель, охладитель, моющее средство, рабочее тело в гидравлических устройствах. Потребление воды человечеством непрерывно растет и задача водообеспечения, в связи с возрастанием населения планеты, стала одной из основных проблем человечества.
Таким образом, вода, как элемент глобальной экосистемы, выполняет четыре очень важные функции:
1) вода является основной составной частью всех живых организмов и растений (так тело человека на 70% состоит из воды, а некоторые организмы, такие как медуза или огурец - на 98-99%);
2) с участием воды происходят многочисленные процессы в экосистемах (например, обмен веществ, тепла);
3) воды Мирового океана – основной климатообразующий фактор, главный аккумулятор солнечной энергии;
4) вода – один из наиболее важных видов минерального сырья, основной природный ресурс, который потребляется человечеством.
Популяция. Модель ограниченного роста численности популяции.
| Популяция - это совокупность особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно заселяющих общую территорию Основные характеристики популяции: численность, плотность, рождаемость, смертность, темп роста и др. Кроме того, популяции имеют определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), сексуальную(соотношение полов), пространственную (колонии, семьи, стаи и пр.). Так возрастная структура популяции является важной характеристикой влияющей на рождаемость и смертность. Соотношение разных возрастных групп в популяции определяет ее способность к размножению в данный момент, причем обычно в быстро растущих популяциях значительную долю составляют молодые особи. Соотношение молодых особей у промысловых птиц и пушных зверей к численности всей популяции определяет во время охотничьего сезона размер допустимых квот на отстрел или отлов. Соотношение полов также имеет практическое значение (стада домашних животных, когда без ущерба динамики численности популяции можно изъять определенное количество особей того или иного вида) |
Параметр K носит название "емкости популяции", выражается в единицах численности (или концентрации) и носит системный характер, то есть определяется целым рядом различных обстоятельств, среди них - ограничения на количество субстрата для микроорганизмов, доступного объема для популяции клеток ткани, пищевой базы или убежищ для высших животных. График зависимости правой части уравнения (2) от численности x и численности популяции от времени представлены на рис. 1 (а и б).
Изучение дискретного аналога уравнения (2) во второй половине 20 века выявило совершенно новые и замечательные его свойства [Ризниченко Г. Ю.,Рубин А. Б. Математические модели биологических продукционных процессов; Murray J. D. Mathematical Biology]. Рассмотрим численность популяции в последовательные моменты времени, что соответствует реальной процедуре пересчета особей (или клеток) в популяции. Зависимость численности на временном шаге номер n+1 от численности предыдущем шаге n можно записать в виде:
| x n+1 = rx n (1 - x n) | (3) |
Поведение во времени переменной x n в зависимости от величины параметра r может носить характер не только ограниченного роста, как было для непрерывной модели (2), но также быть колебательным или квазистохастическим, как это изображено на рис. 2 слева. Сверху вниз значение параметра собственной скорости роста r увеличивается. Кривые, представляющие вид зависимости значения численности в данный момент времени (t+1) от значений численности в предыдущий момент времени t представлены на рис. 2 слева, эта скорость нарастает при малых численностях, и убывает, а затем обращается в нуль при больших численностях. Динамический тип кривой роста популяции зависит от того, насколько быстро происходит рост при малых численностях, т.е. определяется производной (тангенсом угла наклона этой кривой) в нуле, который определяется коэффициентом r:
· Для небольших r (r < 3) численность популяции стремится к устойчивому равновесию;
· Когда график слева становится более крутым, устойчивое равновесие переходит в устойчивые циклы. По мере увеличения численности длина цикла растет, и значения численности повторяются через 2, 4, 8,..., 2n поколений;
· При величине параметра r > 2,570 происходит хаотизация решений. При достаточно больших r динамика численности демонстрирует хаотические всплески (вспышки численности насекомых). Уравнения такого типа описывают динамику численности сезонно размножающихся насекомых с неперекрывающимися поколениями.
Дискретное описание оказалось продуктивным для систем самой различной природы. Аппарат представления динамического поведения системы на плоскости в координатах позволяет определить, является наблюдаемая система колебательной или квазистохастической. Например, представление данных электрокардиограммы позволило установить, что сокращения человеческого сердца в норме носят нерегулярный характер, а в период приступов стенокардии или в предынфарктном состоянии ритм сокращения сердца становится строго регулярным. Такое "ужесточение" режима является защитной реакцией организма в стрессовой ситуации и свидетельствует об угрозе жизни системы.
Пути сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окиси азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.
Для правильной работы атмосферы, ее функционирования необходимо найти такие пути, которые помогли бы снизить количество выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ. Такие пути существуют, но их не всегда применяют. Эти пути смогут снизить количество выбросов в атмосферу. Сейчас я перечислю пути, которые смогли бы снизить количество выбрасываемых вредных веществ в атмосферу.
Пути снижения:
1. Совершенствование технологических процессов, внедрение ресурсосберегающих технологий, новых материалов.
2. Применение природного газа в качестве топлива на котельных. В настоящее время подготовлена ПСД по переводу котельных МПО ЖКХ в Красных Баках на газовое топливо. Проложен газопровод на ООО «Метоксил» с целью подключения котельной.
3. Внедрение систем доочистки газов (циклоны, пылегазоулавливающие установки и т. д.). Деревообрабатывающее оборудование на предприятиях ОАО «Ударник», АОЗТ ЛПХ «Шеманихинский», ПП Краснобаковский ЛПХ, ЗАО «Агролес» и некоторых других оборудовано циклонами для улавливания пыли, на асфальтовом заводе ДРСП смонтирована установка очистки газов.
4. Использование неэтилированного бензина, газа в двигателях внутреннего сгорания. На территории Нижегородской области запрещена реализация этилированного бензина.
Список используемой литературы:
ü Болбас М.М. Основы промышленной экологии.
ü Экология. Природа - Человек - Техника: Учебник для вузов. // Акимова Т. А., Кузьмин A. П., Хаскин В. В. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.
ü Основы общей экологии. Учебник. Воронков Н.А. М.: "Агар", 2007, - 218
ü
Базыкин А.Д. Нелинейная динамика взаимодействующих популяций. М-Ижевск, 2003
ü Бигон М., Харпер Дж., Таусенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества. М., 1989
ü Джефферс Д. Введение в системный анализ: применение в экологии. М., 1981
ü http://www.greenpeace.org/russia/ru Гринпис России.
Гидросфера – водная оболочка Земли. Гидросфера состоит из трёх частей: Мировой океан, воды суши, вода в атмосфере. Вода на Земле находится в трёх состояниях: жидком, твёрдом, газообразном. Благодаря тому что вода легко перемещается, все части гидросферы находятся в неразрывной взаимосвязи. Атмосфера содержит водяной пар, капельки воды и кристаллики льда.
Материк- огромные участки суши. Остров- сравнительна небольшой участок суши омываемый с четырёх сторон. Архипелаг- группа островов, лежащих недалеко друг от друга. Полуостров- часть суши, которая с трёх сторон окружена водой, а с четвёртой- соединена с сушей.
Части Мирового океана: море-часть океана, отделённая от него сушей или подводными возвышениями и отличающаяся особенностями вод, течениями, обитателями. Залив-часть океана, моря, другого водоёма, вдающаяся в сушу. Пролив- сравнительно неширокое водное пространство, ограниченное с двух сторон берегами материков или островов.
Свойства океанической воды: солёность – количество минеральных веществ в граммах, растворённых в 1 литре воды. Выражается в промилле. В литре океанической воды растворено 35 грамм различных веществ, поэтому она непригодна для питья. Пресная вода содержит менее 1 грамма растворённых веществ. температура Мирового океана различна. Океан получает тепло от Солнца. На поверхности океана самая высокая температура в мелком Персидском заливе (+ 35). Самая низкая – в полярных областях (- 1 – 2). Океаническая вода замерзает при t – 2.
Зыбь- правильные ряды длинных пологих волн без пенистых гребней. Цунами- гигантские водяные валы охватывают всю толщу воды возникают от подводных землетрясений и подводных вулканов. Волны идут во все стороны от места возникновения со скоростью км/ч и высотой от 1 до 40 м., длиной км. длиной км.
Прибой- набегающий на берег пенистый водяной вал. Во время шторма прибой разрушает берег. Приливы и отливы- периодические, не зависящие от ветра понятия и опускания уровня воды. Два раза в сутки вода выходит на берег и 2 раза далеко отступает средняя продолжительность прилива и отлива 6 часов.
Тёплые t C выше t C окружающей воды. Гольфстрим длин.3 тыс. км. ширен. сотни км. скор.10 км/ч. Холодные Холодные t C ниже t C окружающей воды. t C ниже t C окружающей воды. Лабрадорское т. Лабрадорское т. из Сев. Лед. Океана из Сев. Лед. Океана в Атлантический океан.
Сначала люди узнали о том, что происходит на поверхности и в прибрежных водах, а потом оп Сначала люди узнали о том, что происходит на поверхности и в прибрежных водах, а потом опустились в глубину. Богатство Мирового океана неисчислимы. До сих пор в глубинах океана остаётся немало неизвестного и даже загадочного.
