Контрольная работа по "Экологии"

       Многое  еще должно быть изучено о круговороте  углерода и роли Мирового океана как  огромного хранилища углекислого  газа. Как было сказано выше, человечество каждый год добавляет 7 миллиардов тонн углерода в форме СО₂ к имеющимся 750 миллиардам тонн. Но только около половины наших выбросов – 3 миллиарда тонн – остаются в воздухе. Это можно объяснить тем, что большая часть СО₂ используется земными и морскими растениями, хоронится в морских осадочных породах, поглощается морской водой или по другому абсорбируется. Из этой большой части СО₂ (около 4 миллиардов тонн) океаном поглощается около двух миллиардов тонн атмосферного диоксида углерода каждый год.

       Все это увеличивает число не отвеченных вопросов: Как именно морская вода взаимодействует с атмосферным  воздухом, поглощая СО₂ ? Сколько еще углерода могут поглотить моря, и какой уровень глобального потепления может повлиять на их емкость ? Какова способность океанов поглощать и сохранять тепло, задержанное изменением климата ?

       Роль  облаков и суспензированных частиц в воздушных потоках, называемых аэрозолями не просто учесть при построении климатической модели. Облака затеняют земную поверхность, приводя к похолоданию, но в зависимости от их высоты, плотности и других условий, они так же могут задерживать тепло, отраженное от земной поверхности, повышая интенсивность парникового эффекта. Действие аэрозолей также интересно. Некоторые из них изменяют водяной пар, конденсируя его в маленькие капельки, образующие облака. Эти облака очень плотные и затеняют поверхность Земли неделями. То есть они блокируют солнечный свет, пока не выпадут с осадками.

       Комбинированный эффект может быть огромен: извержение вулкана Пинатуба в 1991 в Филиппинах выбросило в стратосферу колоссальный объем сульфатов, что явилось причиной всемирного понижения температуры, которое длилось два года.

       Таким образом, наши собственные загрязнения, вызванные, главным образом, сжиганием  серосодержащего угля и масел, могут временно сгладить эффект глобального потепления. Специалисты оценивают, что в течение ХХ века аэрозоли снизили объем потепления на 20 %. В общем, температура поднималась с 1940-х, но с 1970 года снизилась. Эффект аэрозолей может помочь объяснить аномальное похолодание в середине прошлого века.

       В 1996 году выбросы углекислого газа в атмосферу составили 24 миллиарда  тонн. Очень активная группа исследователей возражает против мнения о том, что  одной из причин глобального потепления является деятельность человека. По ее мнению, главное заключается в естественных процессах изменения климата и повышении солнечной активности. Но, по словам Клауса Хассельмана, руководителя Немецкого климатологического центра в Гамбурге, только 5 % можно объяснить природными причинами, а остальные 95 % - это техногенный фактор, вызванный деятельностью человека.

       Некоторые ученые также не связывают увеличение объема СО₂ с повышением температуры. По словам скептиков, если винить в повышении температуры увеличение выбросов СО₂ , то температура должна была подняться в течение послевоенного экономического бума, когда ископаемое топливо сжигалось в огромных количествах. Однако Джерри Мэлмен, директор Геофизической лаборатории динамики жидкостей, вычислил, что увеличение использование угля и масел быстро увеличило содержание серы в атмосфере, вызывая похолодание. После 1970 года термический эффект длинного жизненного цикла СО₂ и метана подавил быстро распадающиеся аэрозоли, вызывая повышение температуры. Таким образом, можно заключить, что влияние диоксида углерода на интенсивность парникового эффекта огромно и неоспоримо.

       Однако  увеличивающийся парниковый эффект может не быть катастрофическим. В  самом деле, высокие температуры  могут приветствоваться там, где  они достаточно редки. С 1900 года наибольшее потепление наблюдается от 40 до 70 ⁰ северной широты, включая Россию, Европу, северную часть США, где раньше всего начинались промышленные выбросы парниковых газов. Большая часть потепления относится к ночному времени, прежде всего, из-за увеличения облачного покрова, который задерживал исходящее тепло. Как следствие посевной сезон увеличился на неделю.

         Более того парниковый эффект  может быть хорошей новостью  для некоторых фермеров. Высокая  концентрация СО₂ может иметь положительный эффект на растения, так как растения используют углекислый газ в процессе фотосинтеза, превращая его в живую ткань. Следовательно, больше растений означает больше поглощения СО₂ из атмосферы, замедляя глобальное потепление.

       Это явление было исследовано американскими специалистами. Они решили создать модель мира с двойным содержанием СО₂ в воздухе. Для этого они использовали четырнадцатилетний сосновый лес в Северной Калифорнии. Газ нагнетался через трубки, установленные среди деревьев. Фотосинтез увеличился на 50-60 %. Но эффект вскоре стал обратным. Задыхающиеся деревья не справлялись с таким объемом углекислого газа. Преимущество в процессе фотосинтеза было потеряно. Это еще один пример как человеческие манипуляции приводят к неожиданным результатам.

       Но  эти небольшие положительные  аспекты парникового эффекта  не идут ни в какое сравнение с  отрицательными. Взять хотя бы опыт с сосновым лесом, где объем СО₂ был увеличен вдвое, а к концу этого века прогнозируется увеличение концентрации СО₂ в четыре раза. Можно представить какими катастрофическими могут быть последствия для растений. А это в свою очередь повысит объем СО₂ , так как чем меньше растений, тем больше концентрация СО₂ . 
 
 

       Последствия парникового эффекта. 

       Какова  срочность действий, рассмотренных в 1997 на конференции по изменению климата в Киото, Япония, на которой промышленные нации принципиально согласились сократить выбросы парниковых газов ? Не один другой вопрос не оспаривается так горячо среди ученых и политиков как этот. Некоторые считают, что немедленные действия неоправданны: ощутимые изменения климата, говорят они, достаточно постепенны, чтобы мы могли адаптироваться к ним. И даже если все выбросы парниковых газов в атмосферу прекратятся завтра, планета все равно будет еще нагреваться несколько десятилетий, из-за длинного жизненного цикла газов в атмосфере.

       С другой стороны, есть доказательства, что некоторые события могут  радикально изменить климат период нескольких десятков дней. Возможно наибольший страх  – это внезапный крах огромного Атлантического транспортировочного пояса – системы, которая приносит теплую воду к северу от экватора, делающей Европу на несколько градусов теплее. Испарение этого приходящего потока оставляет этот пояс с большей концентрацией соли, чем оставшуюся Северную Атлантику, которая содержит устойчивый избыток воды из континентальных бассейнов. Пояс становится холоднее и плотнее по мере того, как он достигает Гренландии, где совсем тонет.

       Но  что, если порожденное человеком  глобальное потепление изменит температурную разницу между потоками и, в то же время увеличит количество осадков, разбавляя соленость направленного на север потока ? Весь Атлантический транспортировочный пояс может прекратиться, как свидетельствуют океанические осадочные породы, это уже было несколько раз в прошлом. Эффект будет губительный. По некоторым расчетам, в Ирландии будет такая же температура, как сегодня в Шпицбергене, который расположен на сотни километров выше полярного круга. Почти вся северная Европа будет непригодна для жизни.

       Но  никто не знает наверняка, случатся ли такие вещи. Помимо этого, специфический  эффект человека на изменение климата  останется еще долгое время неопределенным, пока наши знания увеличатся, а модели улучшатся.

       «Следующие  десять лет покажут», говорит Тим Барнетт, климатолог из Института океанографии, Калифорния «Мы должны подождать этот срок, чтобы по-настоящему все увидеть». 

       Факторы изменения климата.

       После проведенной оценки мнений различных  специалистов можно определить, что  климат изменяется вследствие различных комбинаций различных климатических факторов, механизм многих из которых еще не понят современной наукой. Приведем перечень основных климатических факторов. 

1. Солнечная радиация. Пролетевший 149 миллиардов километров, солнечный свет нагревает верхний слой атмосферы с интенсивностью 180 Вт/м². Одна треть этого тепла отражается обратно в космос. Оставшаяся часть проходит сквозь атмосферу, нагревая земную поверхность

 

2. Атмосфера. Тонкий баланс газов в атмосфере дает Земле среднюю температуру 15 ⁰С. Парниковые газы – водяной пар, СО₂, метан, оксиды азота и другие – задерживают энергию, отраженную земной поверхностью, и отражают ее обратно на землю.

 

3. Океаны. Покрывая 71 % площади земной поверхности, океаны являются главным источником атмосферного водяного пара. Океаны могут долгое время сохранять тепло и транспортировать его на тысячи километров. Когда теплая вода собирается в одном месте, испарение и образование облаков могут увеличиться. Морские организмы потребляют огромное количество диоксида углерода.

 

4. Круговорот  воды. Повышение температуры воздуха может означать увеличение испарения воды и таяния льда на воде и земле. Также водяной пар это самый действенный и эффективный парниковый газ. Однако образование облаков может иметь эффект похолодания.

 

5. Облака. Роль облаков не до конца изучена, но известно, что облака имеют двоякое действие: охлаждают, затеняя земную поверхность, и нагревают, задерживая отраженное земной поверхностью тепло.

 

6. Ледники и снежные покровы. Яркий белый цвет ледников и снежных покровов отражает солнечный свет обратно в космос, охлаждая планету. Таяние льдов в океанах понижает температуру воды. В Северном полушарии площадь снежных покровов уменьшилась за последние 25 лет на 10 %, но существенного уменьшения объема льдов в Антарктиде еще не наблюдалось. Хотя вероятность, что это случится, непрерывно возрастает.

 

7. Земная  поверхность. Когда солнечная энергия попадает на земную поверхность, она превращается в тепло, часть которого быстро отражается в атмосферу. Поэтому топография (взаимное расположение отдельных пунктов местности ¹) и обработка земли оказывают огромное влияние на климат. Горные ряды могут блокировать движение облаков, создавая засушливые местности по направлению ветра. Рыхлые земли могут впитывать бóльшее количество влаги, делая воздух более сухим. Тропический лес может поглотить большой объем углекислого газа, но если лес будет вырублен, эта же самая местность станет источником метана. Если же такой лес сжечь, выделится большое количество углекислого газа. В среднем по планете на сжигание лесов приходится половина увеличения объема СО₂ в атмосфере.

 

8. Воздействие человека. Добавляя парниковые газы в атмосферу, человечество вызывает глобальное потепление. Сжигание топлива – это главная причина увеличения концентрации СО₂. Скотоводство, сеяние риса и мусорные свалки увеличили уровень содержания метана в атмосфере. Аэрозоли, промышленные выбросы сульфатов отражают поступающий солнечный свет, образуя временный локализованный эффект похолодания.

 

     Вредное воздействие тяжелых  металлов 

     Под загрязнением окружающей среды понимают нежелательные изменения физических, физико-химических и биологических  характеристик воздуха, почв, вод, которые  могут неблагоприятно влиять на жизнь  человека, необходимых ему растений, животных и культурное достояние, истощать или портить его сырьевые ресурсы. Эти негативные изменения являются результатом деятельности человека. Они прерывают или нарушают процессы обмена и круговорота веществ, их ассимиляцию, распределение энергии, в результате меняются свойства окружающей среды, условия существования организмов, снижается продуктивность или же разрушаются экосистемы. Прямо или косвенно такие преобразования влияют на человека через биологические ресурсы, воды и продукты.

     Основные источники загрязнений антропогенного происхождения:

     . тепловые электростанции (27 %),

     . предприятия черной (24 %) и цветной  (10,5 %) металлургии,

     . нефтехимической промышленности (15,5 %),

     . строительных материалов (8,1 %), химической  промышленности (1,3%),

     . автотранспорта (13,3 %).

     Типы  загрязнений и вредных воздействий: физические загрязнения — радиоактивные  элементы (излучение), нагрев или тепловое загрязнение, шумы; биологические загрязнения  — микробиологическое отравление дыхательных  и пищевых путей (бактерии, вирусы), изменение биоценозов вследствие внедрения чужеродных растений или животных; химические загрязнения — газообразные производные углерода и жидкие углеводороды, моющие средства, пластмассы, пестициды, производные серы, тяжелые металлы, фтористые соединения, аэрозоли и др.; эстетический вред — нарушение ландшафтов, примечательных мест малопривлекательными постройками и др. Кроме того, выделяют группы загрязняющих факторов: материальные, включающие механические (аэрозоли, твердые тела и частицы в воде и почве), химические (разнообразные газообразные, жидкие и твердые химические соединения), биологические загрязнения (микроорганизмы и продукты их деятельности), энергетические (физические) загрязнения — энергия тепловая, механическая (вибрация, шум, ультразвук), световая, электромагнитные поля, ионизирующие излучения. 
   Радиоактивные отходы — материальные и энергетические загрязнения. Различают также точечные (сосредоточенные) и рассредоточенные источники загрязнения, а также источники загрязнения непрерывного и периодического действия.