Контрольная работа по "Экологии"

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………..3

Вопрос №1.

Диоксид углерода и парниковый эффект, изменение климата…......................................5

Вопрос №2.

Понятие о тяжелых и токсичных элементах. Свинцовое загрязнение воздуха, воды и пищи…………………………………………………………………………………………10 
 

Заключение…………………………………………………………………………………16 

Список  литературы………………………………………………………………………...18

 

Введение

 

       Мир становится теплее, и человечество в значительной мере ответственно за это, говорят эксперты. Но многие факторы, влияющие на изменение климата, еще не изучены, а другие и вовсе не изучены.

       Некоторые засушливые места в Африке за последние 25 лет стали еще более сухими. Редкие озера, приносящие людям воду, высыхают. Усиливаются песчаные ветры. Дожди прекратились там еще в 1970-х. Все более острой становится проблема питьевой воды. Согласно компьютерным моделям такие местности продолжат высушиваться и станут совсем непригодными для жизни.

       Добыча  угля распространена по всей планете. В атмосферу выбрасывается огромное количество углекислого газа (СО₂) при сжигании угля. Так как развивающиеся страны идут по следам своих индустриальных соседей, объем СО₂  удвоится в течение XXI века.

       Большинство специалистов, изучая комплексность  климатической системы Земли, связывают повышение глобальной температуры и грядущие изменения климата с увеличение уровня СО₂ в атмосферном воздухе.

       Жизнь процветает на планете около четырех  миллиардов лет. В течение этого  времени колебания климата были радикальными, от ледникового периода  – длившегося 10 000 лет – до эпохи стремительного потепления. С каждым изменением неопределенное число видов жизненных форм изменялись, развивались и выживали. Другие ослабли или просто вымерли.

       Сейчас  многие эксперты считают, что человечество подвергает опасности мировую экологическую систему в связи с глобальным потеплением, вызванное так называемым парниковым эффектом. Испарение продуктов цивилизации в форме парниковых газов, таких как диоксид углерода (СО₂), задержали достаточно отраженного от земной поверхности тепла, чтоб средняя температура у поверхности Земли повысилась на пол градуса Цельсия в течение ХХ столетия. Если такое направление современной индустрии сохранится, то климатическая система изменится повсеместно – таяние льдов, повышение уровня Мирового океана, уничтожение растений засухами, превращение местностей в пустыни, перемещение зеленых зон.

       Но  этого может и не быть. Климат на планете зависит от комбинации многих факторов, взаимодействующих  по отдельности друг с другом и  в комплексных путях, которые еще не до конца изучены. Возможно, что потепление, наблюдавшееся в течение прошлого столетия, произошло вследствие естественных колебаний, несмотря на то, что его скорости значительно превышали тех, что наблюдались в течение последних десяти веков. Более того, компьютерные симуляции могут быть неточными.

       Тем не менее, в 1995 году, после долгих лет  интенсивного изучения Международная  конференция по проблеме изменения  климата, спонсируемая Объединенными  нациями, ориентировочно заключила, что  «многие доказательства свидетельствуют, что влияния человечества на глобальный климат огромны». Объем этих влияний, как замечают специалисты, неизвестно, так как не определен ключевой фактор, включая степень воздействия облаков и океанов на изменение глобальной температуры. Возможно, потребуется десяток лет или больше дополнительного исследования, чтобы исключить эти неопределенности.

       Тем временем, многое уже известно. И  хотя специфика обстоятельств хозяйственной  деятельности человека остаются неясными, наша способность изменять состав атмосферы бесспорна. 

      Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение тяжелыми металлами.

      К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической  системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц.

    Эта группа элементов активно участвует  в биологических процессах, входя  в состав многих ферментов. Группа "тяжелых  металлов" во многом совпадает с  понятием "микроэлементы". Отсюда свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами.

    Источники поступления тяжелых металлов делятся  на природные (выветривание горных пород  и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение.

    Другая  часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы  накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е. образования  опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена).

Тяжелые металлы  накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и  дефляции - выдувании почв.

Период полуудаления или удаления половины от начальной  концентрации составляет продолжительное  время: для цинка - от 70 до 510 лет, для  кадмия - от 13 до 110 лет, для меди - от 310 до 1500 лет и для свинца - от 740 до 5900 лет.

В гумусовой  части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений.

Тяжелые  металлы  обладают  высокой  способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность  и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т.е. мигрировать.                                         

Миграция соединений тяжелых металлов происходит в значительной степени в виде органо-минеральной составляющей. Часть органических соединений, с которыми связываются металлы, представлена продуктами микробиологической деятельности. Ртуть характеризуется способностью аккумулироваться в звеньях "пищевой цепи" (об этом шла речь ранее). Микроорганизмы почвы могут давать устойчивые к ртути популяции, которые превращают металлическую ртуть в токсические для высших организмов вещества. Некоторые водоросли, грибы и бактерии способны аккумулировать ртуть в клетках.

Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими  в ООН. Остановимся подробнее  на этих веществах. 
 

 

        Сущность парникового  эффекта. 

       Воздух, которым мы дышим, является необходимым условием нашей жизни во многих аспектах. Без нашей атмосферы средняя температура на Земле составила бы около –18 ⁰С вместо сегодняшних 15 ⁰С. Весь поступающий на Землю солнечный свет (около 180 Вт/м²) приводит к тому, что Земля излучает инфракрасные волны как гигантский радиатор. Отраженное тепло просто бы беспрепятственно возвращалось в космос.

Из-за атмосферы, однако, только часть этого тепла  напрямую возвращается в космос. Оставшееся задерживается в нижних слоях  атмосферы, которые содержат ряд газов – водяной пар, СО₂, метан и другие – которые собирают исходящее инфракрасное излучение. Как только эти газы нагреваются, некоторое накопленное ими тепло вновь поступает на земную поверхность. В целом, этот процесс называется парниковый эффект, главной причиной которого является избыточное содержание в атмосфере парниковых газов. Чем больше в атмосфере будет содержаться парниковых газов, тем больше тепла, отраженного земной поверхностью, будет задерживаться. Так как парниковые газы не препятствуют поступлению солнечной энергии, то температура у земной поверхности будет повышаться.

       С повышением температуры увеличится испарение воды из океанов, озер, рек  и т.д. Так как нагретый воздух может содержать в себе больший  объем водяного пара, это создает мощный эффект обратной связи: чем теплее становится, тем выше содержание водяного пара в воздухе, а это, в свою очередь, увеличивает парниковый эффект.

       Человеческая  деятельность мало влияет на объем  водяного пара в атмосфере. Но мы выбрасываем другие парниковые газы, что делает парниковый эффект все более и более интенсивным. Ученые считают, что увеличение объема выбросов СО₂, в основном от сжигания ископаемого топлива, объясняет, по крайней мере, около 60 % потепления на Земле, наблюдавшегося с 1850 года. Концентрация диоксида углерода в атмосфере возрастает примерно на 0,3 % в год, и сейчас составляет примерно на 30 % выше, чем до индустриальной революции. Если это выразить в абсолютных измерителях, то каждый год человечество добавляет примерно 7 миллиардов тонн. Несмотря на то, что это небольшая часть по отношению ко всему количеству углекислого газа в атмосфере – 750 миллиардов тонн, и еще меньшая по сравнению с количеством СО₂, содержащимся в Мировом океане – примерно 35 триллионов тонн, она остается весьма значительной. Причина: естественные процессы находятся в равновесии, в атмосферу поступает такой объем СО₂, который оттуда изымается. А человеческая деятельность только добавляет СО₂.

       Если  текущие темпы сохранятся, то содержание углекислого газа в атмосфере увеличится вдвое к 2060 году по сравнением с доиндустриальным уровнем, а к концу столетия – в четыре раза. Это очень обеспокоивает, так как жизненный цикл СО₂ в атмосфере составляет более ста лет, по сравнению с восьмидневным циклом водяного пара.

       Метан, основной компонент природного газа, является причиной 15 % потепления в современное время. Генерируемый бактериями на рисовых полях, разлагающимся мусором, продуктами сельского хозяйства и ископаемого топлива, метан циркулирует в атмосфере около десятилетия. Сейчас его в атмосфере в 2,5 раза больше, чем в XVIII веке.

       Другой  парниковый газ – это оксид азота, продуцируемый как сельским хозяйством, так и промышленностью – различные растворители и хладагенты, как хлорфторуглероды (фреоны), которые запрещены международным соглашением вследствие их разрушающего действия на защитный озоновый слой Земли.

       Неослабевающее  накопление парниковых газов в атмосфере  привело ученых к решению, что  в нынешнем столетии средняя температура  повысится от 1 до 3,5 ⁰С. (см. приложение № 1) Для многих это может показаться немного. Для объяснения приведем пример. Аномальное похолодание в Европе, длившееся с1570 по 1730 годы, вынудившее европейских фермеров забросить свои поля, было вызвано изменением температуры всего в пол градуса Цельсия. Можно представить какие последствия может иметь повышение температуры на 3,5 ⁰С. 

       Пути  исследования изменения  климата. 

       В современное время становится популярным изобретение разных компьютерных моделей  изменения климата на Земле. Они основаны на вариантах взаимодействия различных климатических факторов, таких как почва, воздух, вода, ледники и солнечная энергия. Эти общие циркуляционные модели состоят из уравнений, показывающие изученные зависимости атмосферной физики и океанической циркуляции.

       Для каждой части планеты ученые рассчитали эффект таких факторов как температура, вращение Земли, часть поверхности  выше уровня моря и другие климатические  условия.

       Но  насколько правдоподобны эти  проекты ? Совершенной считается  модель, если при введение информации о климатических условий на Земле несколько сотен лет назад она выдает точное описание сегодняшнего климата. Очень редко сегодняшние модели выдают результат сопоставимый с настоящим глобальным климатом без различных неточностей.

       От  части это объясняется тем, что только самые мощные компьютеры могут справиться с этой задачей. А от части – тем, что некоторые аспекты климатического изменения не до конца изучены. Создатели моделей предупреждают, что их создания еще не достаточно совершенны, чтобы определять детальный эффект в конкретных регионах. Модели разбивают всю поверхность Земли на квадраты со стороной обычно 200 км, но такие факторы как океанические бури, шторм и облачная активность действуют на значительно меньших участках. В этих случаях модели могут определять примерный результат.

       Компьютерные  модели обычно проектируют парниковый эффект в далеком будущем, и они  все лучше и лучше приспосабливаются  к быстро растущему объему знаний человечества. К тому же невероятно сложно правильно учесть влияние человека на всемирные колебание климата.

       Согласно  Кевину Тренберту, ведущему американскому  специалисту в Национальном центре атмосферных исследований в Колорадо, все компьютерные модели предсказывают  глобальное потепление, но они  могут  определить только пределы изменения температуры. Потепление может составить один градус Цельсия в этом веке, или оно может быть в более чем в три раза больше. «Использование таких моделей – это важный и незаменимый инструмент, – говорит Тренберт, – но они не могут решить проблему парникового эффекта».  

       Влияние диоксида углерода на интенсивность парникового  эффекта.