Загрязнение атмосферы, загрязнение почв, природных вод, радиация в биосфере. Загрязняющиеся вещества, понятие о предельно допустимой концентрации.

Цель: ученики должны ознакомиться с источниками загрязнения атмосферы, биосферы.

Методы проведения: рассказ, беседа, объяснение.

Место проведения: школьный класс.

Время проведения: 45 мин.

План:

1.Вводная часть:

  • орг. момент;
  • опрос

2.Основная часть:

  • изучение нового материала

3.Заключение:

  • повторение;

Атмосфера — важный элемент окружающей среды для всех биологических форм жизни на Земле. Воздух — это та среда, с которой человек сталкивается с первых минут жизни.

По отношению к человеку воздух выполняет множество разнообразных функций: содержит необходимый для его жизни кислород; растворяет в себе все газообразные продукты обмена и жизнедеятельности человека, в том числе и в сфере производства; воздействует на процессы терморегуляции организма с внешней средой.

Ясная, безоблачная погода обеспечивает человеку большое количество и хорошее качество солнечной радиации, часто определяя его поведение в эти дни. Солнечная энергия способствовала зарождению жизни на Земле, но вместе с тем она может быть и губительной для растительного и животного мира. Ультрафиолетовое излучение при длительном воздействии убивает все живое. Солнце может высушивать реки, озера и другие водоемы, превращая некогда плодородные земли в пустыню. Однако постоянная облачность, проливные дожди, снег и ветер, формирующиеся в атмосфере Земли, тоже негативно отражаются на живой природе.

Изменения состава и свойств воздушной среды часто неблагоприятно воздействуют на здоровье человека. Вспомним о разнообразных химических веществах, загрязняющих атмосферу, и о большом числе микроорганизмов, многие из которых, попадая в организм человека, вызывают инфекционные заболевания (грипп, дифтерию, скарлатину, корь и др.), передающиеся от человека к человеку по воздуху.

Изменение климата и прозрачности атмосферы. Атмосфера Земли — важный фактор климат образования (под климатом, как вы знаете, принято понимать многолетний режим погоды, присущий той или иной местности в соответствии с ее географическими условиями).

Хозяйственная деятельность человека влияет на различные компоненты климата, которые, в свою очередь, в большей или меньшей степени влияют на состояние человека и окружающей среды.

Так, полезащитное лесоразведение способствует уменьшению скорости ветра, сокращению испарения, задержанию снега, а это увеличивает влажность нижних слоев атмосферы и почвы. При осушении болот уменьшается влажность и повышается температура в окружающей среде. Водохранилища, наоборот, увеличивают количество воды в грунте и водяного пара в тропосфере, которые аккумулируют тепло, уменьшают годовую и суточную амплитуду температуры. Такое же влияние оказывает искусственное орошение.

В последние десятилетия серьезное опасение вызывает проблема потепления климата, причиной которого стал так называемый парниковый эффект.
Парниковый эффект обусловлен увеличением прозрачности атмосферы для основной части солнечной энергии и усилением поглощения инфракрасной части теплового излучения поверхности Земли. Тепловое излучение поглощают не только диоксид углерода (углекислый газ), но и пары воды, метана, озона, оксидов и хлорфторугле-родов. Поэтому все эти газы называют парниковыми.

Искусственный подогрев планеты связан не только с парниковым эффектом, но и с энергией, расходуемой человеком в различных сферах его деятельности. Теплота, выделяемая в результате его хозяйственной деятельности, составляет 0,02% энергии, получаемой Землей от Солнца. Но она, по мнению ученых, уже вызвала повышение температуры окружающей среды в среднем на 0,1 °С. Если потребление энергии будет расти такими же темпами, как сейчас, через 60 лет температура в приземном слое атмосферы может заметно повыситься.

Еще один важный фактор, влияющий на процесс изменения теплового баланса в атмосфере, — ее загрязнение мелкодисперсной пылью, которая остается в верхних слоях, образуя пылевые облака. Эти облака образуются на высоте 10—20 км и отражают солнечный свет, что ведет к понижению температуры в нижних слоях тропосферы. В настоящее время над северной частью Атлантического океана находятся мощные облака мелкодисперсных частиц, выброшенных индустриальными странами Европы.
В качестве реальных мер по борьбе с изменением климата необходимо рассматривать в первую очередь повышение эффективности использования горючего, разработку и внедрение солнечных и других бес топливных источников энергии, прекращение сведения лесов, особенно тропических, организацию и поддержку мер по расширению лесонасаждений.

Разрушение озонового экрана. Огромное значение для жизни на Земле имеет ультрафиолетовое излучение. Если бы ультрафиолетовое излучение солнечной энергии не ослаблялось атмосферой, оно было бы губительно для всего живого.

Химический состав воздуха в местах, отдаленных от промышленных центров, более или менее постоянен. Он представляет собой механическую смесь газов: 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,03% диоксида углерода. Остальные газы составляют очень незначительную величину, не более 1%, Это водород, гелий, аргон, неон.

Об озоне необходимо сказать отдельно. Слово «озон» произошло от греческого ozon — «пахнуш;ий». Это газ синего цвета, сильный окислитель, при больших концентрациях разлагается со взрывом. Используют его для обеззараживания воды и воздуха.

Озоновый слой атмосферы предохраняет все живое на Земле от действия ультрафиолетового излучения Солнца.

Хозяйственная деятельность человека привела к появлению факторов, разрушающих озоновый слой Земли. В нем были обнаружены оксиды азота, источниками которых являются реактивная авиация, космические ракеты, азотистые удобрения, применяемые в сельском хозяйстве.

Большую опасность для озонового слоя (экрана) представляет поступление в атмосферу хлорсодержащих веществ. К ним относятся в первую очередь хлорфторуг-лероды, так называемые фреоны. Их применяют в холодильниках, кондиционерах, тепловых насосах как хладагенты; в производстве пористых пластмасс; для очистки компьютерных микросхем; как носители в аэрозольных баллонах и стерилизующие растворы в медицине.

Почему же фреоны опасны для окружающей среды? Дело в том, что некоторые из них разрушают озоновый слой Земли и приводят к образованию в атмосфере так называемых озоновых дыр. Если их количество и размеры будут увеличиваться, то это неизбежно приведет к гибели многих живых организмов.

Слова «озоновая дыра» звучат сегодня как сигнал общепланетарной тревоги. Гипотеза о связи хлорфторугле-родов с процессом разрушения озонового экрана появилась в 1970 г. В США и некоторых других странах запретили их производство и использование, в остальных же странах выпуск продукции с содержанием фреонов продолжал расти. Осенью 1985 г. при проведении спутниковых наблюдений была обнаружена «озоновая дыра» над Южным полюсом, площадь которой равнялась примерно территории США.

В 1989 г. ученые обнаружили «озоновую дыру» и над Арктикой. В связи с этим была принята международная Конвенция об охране озонового слоя Земли.

Кислотные осадки. Кислотными называют любые осадки (дожди, туманы, снег), кислотность которых выше нормальной. В настоящее время считают, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены выбросами диоксида серы и на 1/3 — выбросами оксидов азота. Диоксид серы поступает в основном (примерно 88%) от тепловых электростанций i и промышленных энергетических объектов, оставшиеся 12% образуются при производстве серной кислоты, переработке сульфидных руд. Оксиды азота поступают в атмосферу от ТЭС и промышленных энергетических объектов (51%) и с выхлопными газами автомобилей (44%); на остальные источники приходится всего около 5%.

Попадая в атмосферу, эти газы взаимодействуют с влагой, образуя кислоты. Особенно опасны выбросы диокси-I да серы, который растворяется в каплях атмосферной влаги, образуя раствор серной кислоты.

Дальность переноса диоксида серы обычно 300— 400 км. Но ее обнаруживают и в осадках, выпадающих даже на удалении 1000—1500 км от источников выброса.

Кислотные осадки стали серьезной угрозой для существования лесов. В Германии под угрозой гибели находится не менее 20% лесов. В России площадь существенного закисления от дождей и снега достигла 46 млн га. Кислотные осадки увеличивают кислотность почв, вредно влияют на состояние озер, рек и других водоемов. Они служат причиной гибели лесов, в первую очередь елово-пихтовых и дубовых, и разрушения плодородного слоя почвы.

Очень опасным становится подкисление океанических мелководий, ведущее к невозможности размножения многих морских беспозвоночных животных. Это грозит разрывом пищевых цепей и нарушением экологического равновесия в Мировом океане.

Ученые подсчитали, что сокращение кислотных осадков на 50% позволило бы приостановить дальнейшее подкисление окружающей среды. Поскольку большую Часть кислых газов выбрасывают в атмосферу энергетические установки, необходимо сосредоточить внимание на экономии энергии, переходе с угля на другие виды топлива, содержащие меньше серы, на разработке и внедрении эффективных систем очистки газовых выбросов.

Выбросы вредных веществ. Широкое развитие химической промышленности, увеличение объемов авиационных и автомобильных перевозок, выбросов в атмосферу неочищенных газов тепловыми электростанциями, металлургическими предприятиями, небрежное обращение с огнем в лесах, приводящее к возникновению лесных пожаров, наносят непоправимый урон среде обитания человека.

Газо- и парообразные выбросы чаще всего образуются в процессе горения.

Основные компоненты выбросов на сегодня — твердые взвешенные частицы, диоксид серы, оксид углерода, оксид азота и углеводороды. На них приходится около 98% всех выбросов в атмосферу. Ниже приведены процентные показатели поступления в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников.

В последние годы в крупных городах России серьезными источниками загрязнения атмосферы стали автомобильный транспорт, химические, нефтеперерабатывающие и металлургические предприятия. Для улучшения экологической обстановки в таких городах целесообразно вывести некоторые вредные производства за их границы, установить на предприятиях оборудование по очистке выбросов, а автомобили обеспечить эффективными нейтрализаторами отработанных А газов. Очень важно расширять экологическое образование и просвещение населения, так как примеров экологической безграмотности очень много. Приведем только один.

Вокруг московской кольцевой дороги горожане разбили свои огороды, где выращивают различные овощи, фрукты, ягоды. Известно, что в течение одного часа в любом месте этой дороги проходит более 2000 автомашин. Выхлопы автомобилей осаждаются на расстоянии 800—900 м с одной и с другой стороны дороги. Исследования показывают, что на земле и в растительности на этом расстоянии содержание вредных для здоровья человека веществ превышает все гигиенические нормы. Можно ли употреблять такую растительность в пищу? Конечно, нельзя. Однако садоводческая деятельность в этих местах не уменьшается, а напротив, увеличивается. Люди по незнанию сами сокращают себе жизнь и наносят ущерб здоровью.

Наиболее подвержена влиянию вредных компонентов атмосферного воздуха дыхательная система. Значительный ущерб наносится также сердечно-сосудистой и иммунной системам организма.

Любая деятельность человека, связанная с возможным загрязнением воздушной среды, должна соответствовать гигиеническим нормативам безопасного труда и быть строго регламентирована. Любые выбросы в атмосферу должны осуществляться только через системы очистки. Для этого необходимо наладить постоянный гигиенический контроль, так называемый мониторинг атмосферы.

Изменение состояния суши (почвы)

Как воздух и вода, почва — важнейший элемент биосферы, во многом определяющий состояние внешней среды обитания человека. Она состоит из разнообразных минеральных и органических веществ. К первым относятся кремнезем, глинозем, известь и магнезия, ко вторым — измененные останки представителей растительного и животного мира. Состав почвы не одинаков в различных местностях: в одном месте в ней преобладают минеральные, в другом — органические вещества. При этом он везде постоянно меняется в качественном отношении. В этом процессе большую роль играют микроорганизмы и дождевые черви.

Почва выполняет две основные функции, которыми обусловлена возможность жизни на Земле:

•    производство органического вещества, в том числе сельскохозяйственных культур;
•    минерализация отмерших органических остатков. В наше время почва стала еще и биологическим фильтром, поглощающим и обезвреживающим (утилизирующим) промышленные и коммунально-бытовые отходы.

ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЫ. Деградации почвы во многом способствует нерациональное использование земельных ресурсов: строительство на плодородных землях индустриальных объектов; перегрузка почв удобрениями и пестицидами; эрозия, чрезмерное развитие пастбищного животноводства.

На земном шаре на одного человека в среднем приходится около 0,38 га пашни. Но это в среднем. В разных странах этот показатель неодинаков. Так, в Японии он составляет 0,05 га, в наиболее земле обеспеченной Канаде — 2,05 га, в России, как считают специалисты, он близок к оптимальному — 0,88 га. За последние 25 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась в мире на 33 млн га несмотря на вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель. За этот же период в России площадь сельскохозяйственных угодий, приходящихся на одного жителя, уменьшалась на 24% , а площадь пашни — на 18% .

Основные причины сокращения сельскохозяйственных угодий:

•    зарастание лесом и кустарником мелко контурных и удаленных участков;
•    развитие эрозионных процессов;
•    подтопление и заболачивание земель;
•    опустынивание земель;
•    использование сельскохозяйственных земель под жилую и промышленную застройку.

Эрозия — это процесс разрушения почвенного покрова и сноса частиц почвы потоками воды (водная эрозия) и ветром (ветровая эрозия).
В России площадь пашни, подверженной водной и ветровой эрозии, составляет 82 млн га, или 64% всей ее площади. Ежегодно потери из-за нее плодородной почвы составляют 1,5 млрд т.

Несмотря на проведение осушительных работ, увеличивается площадь переувлажненных и заболоченных земель. Из земель, используемых под сельскохозяйственные угодья, 7,3% имеют засоленные почвы, а 1,5 млн га — кислые.

Все более значительные масштабы приобретает опустынивание. Общая площадь засушливых земель на нашей планете составляет 6,1 млн га. Из них 32% находятся в Азии, примерно столько же — в Африке, 12% — в Северной Америке, 11% — в Австралии, 8% — в Южной Америке и 5% — в Европе. Причиной опустынивания засушливых земель часто служит засоление. В Европе опустыниванием затронуты 18% орошаемых земель. Подобная картина наблюдается и в нашей стране. За последние пять лет площадь, занятая песками, только в Калмыкии возросла на 47,7 тыс. га.

Почвы вокруг больших городов и крупных центров цветной и черной металлургии, химии, нефтехимии, машиностроения, вблизи автомагистралей и тепловых электростанций сильно загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями фтора и другими токсичными веществами.

Стихийные бедствия и катастрофы, промышленные аварии, выбросы в атмосферу неочищенных или плохо очищенных отходов производства, которые затем осаждаются на почву, вредно влияют на ее состояние, нарушают естественные процессы почвообразования.

Часто происходят необратимые изменения воздухо-и водопроницаемости почвы, ее зернистости и многих других важных свойств.

Разрушение почвы, загрязнение ее химическими и органическими веществами наносят ощутимый вред здоровью людей, растительному и животному миру.

Так, нарушение биохимического состава почвы приводит к недостаточному или избыточному содержанию в ней очень важных для здоровья человека и представителей животного мира микроэлементов: йода, кобальта, фтора, молибдена, марганца, цинка, бора, стронция, селена и многих других. Это ведет к изменению их содержания в воде и растениях, а следовательно, и в организме человека.

Помимо химических элементов и соединений в почве могут содержаться болезнетворные микроорганизмы, яйца и личинки червей, паразитирующих в организме человека и животных. Заражение ими почвы происходит в результате антисанитарного состояния мест сбора и хранения хозяйственных отбросов и разбрасывания нечистот на участках, отведенных для индивидуальных садов и огородов. Пройдя в почве определенный этап своего развития, они попадают на руки и продукты питания, переносятся насекомыми, поднимаются в воздух вместе с пылью, проникают в живые организмы и вызывают различные заболевания.

Отходы. Еще одним фактором загрязнения почвы, а вместе с ней окружающей среды являются свалки, переполняемые промышленными и бытовыми отходами.

Отходы бывают твердые и жидкие.

Твердые отходы — это отходы металлов, дерева и других материалов, пыль минерального и органического происхождения, отходы, поступающие из очистных сооружений, а также промышленный мусор: резина, бумага, ткань, песок и т. п. (схема 18).
Схема 18

СОСТАВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

К жидким отходам относятся осадки сточных вод после их обработки, а также шламы пылей минерального и органического происхождения в системах Мокрой очистки газов.

Твердые бытовые отходы при соответствующей обработке могут быть использованы как сырье для хозяйственной деятельности.

На долю каждого жителя нашей планеты приходится около 20 т отходов в год. Состав их чрезвычайно разнообразен.

Производственные отходы могут содержать ртуть, мышьяк и другие токсичные вещества. Наиболее токсичны шламы гальванических производств. Они содержат ядовитые соединения свинца, кадмия, меди, цинка, а также цианиды, хлориды и др.

Существует классификация отходов по вредности для людей и окружающей среды (табл. 18, 19).

Основные вещества, загрязняющие окружающую среду (перечень согласован странами ООН, участвующими в мероприятиях по улучшению и охране окружающей среды): сернистый газ, взвешенные частицы, оксид углерода, диоксид углерода, оксиды азота, фотоокислители и их реакционно-способные углероды, ртуть, свинец, кадмий, хлорированные органические соединения, нефть, микотоксины, нитраты, нитриты, нитрозамины, аммиак, отдельные микробные загрязнители, радиационные загрязнения.

К сожалению, из отходов утилизируют главным образом металлы и частично окалину. Большую часть остальных отходов (около 97%) вывозят на свалки, около 2% сжигают и только около 1% перерабатывают с получением полезных продуктов.

Почва обладает способностью к самоочистке. Однако этот процесс очень долгий и сложный, самоочистительные возможности почвы весьма ограничены.

Единственный способ сохранить почву (а следовательно — растительный и животный мир) — не загрязнять ее, использовать щадящие способы ее обработки, грамотно и правильно проводить ее осушение и обводнение, совершенствовать способы очистки сточных вод промышленных предприятий и городов, правильно использовать в сельском хозяйстве химические удобрения.

Все возрастающее воздействие производственной деятельности на природную среду, особенно в последние десятилетия, породило острую проблему необходимости его регулирования. Выработаны нормативы (показатели) предельно допустимых воздействий на природу. При этом была учтена необходимость обеспечения экологической безопасности населения, сохранения генетического фонда обеспечения рационального использования и воспроизводства среды обитания, устойчивого развития хозяйственной деятельности.

Главный норматив качества окружающей природной среды — предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосфере, воде и почве.

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является их концентрация (масса вещества в 1 м^ воздуха) при нормальных условиях. Концентрация примесей определяет их физическое, химическое и другие виды воздействия на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — максимальная концентрация примеси в атмосфере, которая при периодическом воздействии или при воздействии на протяжении всей жизни человека не причиняет ни ему, ни окружающей среде в целом вреда (включая отдаленные последствия).