Химическое загрязнение атмосферы. Биосфера Земли.
Первичные и вторичные атмосферные загрязнители - первичными загрязнителями являются химические элементы, непосредственно поступающие в атмосферу от промышленной деятельности людей; вторичные загрязнители являются результатом превращения первичных. Например, только при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 тонну переплавляемого чугуна выделяется 12.7 кг сернистого газа, 14.5 кг пылевых частиц, в которых содержатся соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода. В результате в год в атмосферу Земли попадает 20.210 млн. тон веществ ведущих к смерти всего живого.
Оксид углерода - получается при неполном сгорании углеродистых веществ. Попадает в атмосферу при сжигании твердых отходов, с выхлопными газами выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу около 1250 млн. тонн. Оксид углерода эффективно отражает инфракрасное излучение, идущее от Земли, что приводит к повышению температуры приземных слоев воздуха и создает парниковый эффект. Сернистый ангидрид - выделяется в процессе сгорания топлива, содержащего серу и переработки сернистых руд.
Серный ангидрид - образуется при окислении сернистого ангидрида. Поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до сернистого ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. В результате в дождевой воде содержится серная кислота, которая подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей. Отмечается выпадение аэрозоля серной кислоты на расстояние примерно в десять киллометров из дымовых факелов химических предприятий при низкой облачности и высокой влажности воздуха.
Окислы азота - ежегодно в атмосферу поступает около 20 млн. тонн. Основными источниками выброса являются предприятия производящие азотные удобрения, азотную кислоту, нитраты, анилиновые красители, вискозный шелк, целлулоид.
Соединения фтора - поступают в атмосферу в виде газообразных соединений фтороводорода и пыли фторида натрия и кальция. Соединения фтора характеризуются сильным токсичным эффектом. Источниками загрязнения являются предприятия по производству аллюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений.
Соединения хлора - поступают в атмосферупри производстве соляной кислоты, органических красителей, гидролизный спирт,хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекул хлора и паров соляной кислоты. Соединение токсично.
Аэрозоли - твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км. пылевидных частиц искусственного происхождения. В их составе содержатся соединения кремния, кальция и углерода; оксиды железа, кальция, марганца, меди, цинка, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена; асбест. Основные источники загрязнения: ТЭЦ (тепловые электростанции), металлургические заводы, нефтеперерабатывающие предприятия и взрывные работы Скопления аэрозольных частиц воспринимаются в виде тумана или дыма. Особенно опасны для живых существ вследствие химических превращений при взаимодействии с солнечной радиацией.
Фотохимический туман - представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц. В состав входят озон, оксиды азота и серы, органические соединения перекисной природы. Образуется преимущественно над крупными городами при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов, интенсивной солнечной радиации и безветрия. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулрным кислородом дают озон. Оксид азота вступает в реакцию с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и озон. Возникает циклическая реакция, в результате которой в атмосфере накапливается озон. Озон в свою очередь вступает в реакцию с олефинами и образует различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты, источники свободных радикалов. По своему физиологическому воздействию смог крайне опасен для дыхательной и кровеносной системы живых организмов.
Биосфера (biosphere) - это оболочка Земли, в которой протекают биологические процессы. Она включает в себя поверхностную гидросферу, а также часть гидролитосферы и тропосферы, в которых постоянно или временно протекает жизненный цикл тех или иных организмов. Мощность биосферы составляет 40-50 км. По В.И. Вернадскому в состав биосферы, кроме живого вещества (растительного и животного мира, микроорганизмов), входят биогенное вещество - продукты жизнедеятельности живых организмов, биокосное вещество - продукты распада и переработки горных осадочных пород живыми веществами и косное вещество - горные породы неорганического происхождения, вода и газы. В биосфере живые организмы и среда их обитания генетически связаны друг с другом и образуют целостную динамическую (развивающуюся во времени) систему. III-этапа влияния человека на биосферу - можно выделить исторически, они связаны друг с другом и образуют целостную систему. Различаются по интенсивности и направленности воздействия человека на окружающую среду. I - этап длился от момента зарождения жизни на Земле (2,5-4,6 млрд. лет назад) до периода освоения человеком огня (80-100 тыс. лет назад) и характеризуется полным отсутствием преобразующего влияния человека на природную среду , в целом. II- этап длился условно до начала ХХ века и характеризуется стихийным отношением к окружающей среде. Иногда это приводило к экологическим катастрофам локального масштаба, исчезновению некоторых видов флоры и фауны, но не приобрело глобального характера. III-этап характеризуется возникновением глобальных экологических проблем. Биосфера сегодня испытывает в целом и в отдельных зонах огромную техногенную нагрузку, связанную в основном с загрязнением окружающей среды, что ведёт к исчезновению многих видов растений и животных. Эволюция биосферы всегда шла путем исчезновения одних видов и замене их другими, но никогда ранее этот процесс не зависел так сильно от человека, как сегодня.
Биота - совокупность обитающих в биосфере живых организмов.
Биосток (biological run-off) - снос различных организмов (микроорганизмов, водорослей, беспозвоночных, рыб) вниз по реке.
Биоаккумуляция - процесс накопления в почве или в воде химических элементов и неорганических соединений в результате разложения останков животных и растений.
Биогеоценоз (biogeocenosis) - совокупность однородных природных элементов на определенном участке поверхности Земли. Это эволюционно сложившаяся, относительно пространственно ограниченная система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их среды, которая характеризуется определенным энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществом и информацией.
Биоиндикаторы - живые организмы, наличие и состояние которыхрых в водных объектах служит показателем присутствия некоторыхрых веществ, в том числе загрязняющих.
Биом (biome) - крупное системно-географическое (экосистемное) подразделение в пределах природно-климатической зоны (и природного пояса - биозоны), например биом влажных тропических лесов. В этом смысле понятие “биом” близко или совпадает с понятием ландшафтной провинции в экологической интерпретации.
Биомасса – суммарная масса живого вещества, приходящаяся на единицу площади или объёма мест обитания. Выражается в г/м2, кг/га или в энергетических единицах. Биомассу растений называют фитомассой, биомассу животных - зоомассой. Общий прирост биомассы в течение одного года характеризует годовую продуктивность биосферы. Годовая продукция растений составляет 170 млрд. т сухой массы. Из этого количества на долю фитоценозов суши приходится 117 млрд. т, причём наибольшую часть (74 млрд. т) дают леса, особенно тропические. Годовая продукция животных составляет 909 млн.т на суше и 3025 млн. т в океане.
Фотосинтез - химическая реакция, протекающая в растения при освещенности светом. 6СО2 +6Н2О - С6Н12О6 + 6O2 Растения поглощают углекислый газ и воду, и за счет энергии света идет реакция с выделением кислорода и глюкозы. Все живое на Земле зависит фотосинтеза, который делает энергию и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает выделение кислорода. Около 1% солнечной энергии, падающая Землю, поглощается растениями. В результате растения производят порядка 1 кг. сухого вещества с 1м2 площади за год. Часть этого органического вещества поглощается травоядными животными, которыми питаются хищники, в том числе и человек. Растительные и животные остатки разлагаются бактериями и грибами до уровня неорганических соединений. Затем этот круговорот замыкается, энергия солнечного излучения, поглощенная растениями, переходит в тепло и излучается в космическое пространство.
Автотрофные организмы - организмы, которые создают органическое вещество путем фотосинтеза.
Гетеротрофные организмы - организмы, которые получают необходимые для существования вещество и энергию за счет автотрофных. Система трофических (пищевых) цепочек - экологически сложившаяся система передачи вещества и энергии от одних групп организмов другим. При переходе с уровня на уровень рассеивается до 90% полной энергии цепи.
Эвтрофикация вод - повышение их биологической продуктивности в результате накопления биогенных веществ под действием природных или антропогенных факторов.