Масштабы антропогенного воздействия на биосферу

Источников загрязнения

Последствий загрязнения окружающей среды

Взаимосвязь экономического и экологического вреда.

 

Природное загрязнение

возникает в результате естественных причин - извержения вулканов, землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров.

В настоящее время общая мощность источников антропогенного загрязнения во многих случаях превосходит мощность естественных. Так, природные источники окиси азота выбрасывают 30 млн. т. азота в год, а антропогенные - 35-50 млн. т; двуокиси серы, соответственно, около 30 млн. т и более 150 млн. т. В результате деятельности человека свинца попадает в биосферу почти в 10 раз больше, чем в процессе природных загрязнений.

 

  24. Экологическое действие загрязняющих компонентов на отдельные организмы, популяции.

Экологическое действие загрязняющих агентов может проявляться по-разному; оно может затрагивать либо отдельные организмы (проявляться на организменном уровне, либо популяции, биоценозы, экосистемы и даже биосферу в целом.

На организменном уровне может происходить нарушение отдельных физиологические функций организмов, изменение их поведения, снижение темпов роста и развития, снижение устойчивости к воздействиям иных неблагоприятных факторов внешней среды.

На уровне популяций загрязнение может вызывать изменение их численности и биомассы, рождаемости, смертности, изменения структуры, годовых циклов миграций и ряда других функциональных свойств.

На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообществ. Одни и те же загрязняющие вещества по-разному влияют на разные компоненты сообществ. Соответственно меняются количественные соотношения в биоценозе, вплоть до полного исчезновения одних форм и появления других. Изменяется пространственная структура сообществ, цепи разложения (детритные) начинают преобладать над пастбищными, отмирание - над продукцией. В конечном счете происходит деградация экосистем, ухудшение их как элементов среды человека, снижение положительной роли в формировании биосферы, обесценение в хозяйственном отношении.

 

    25. Способы внедрения загрязняющих реагентов в лесные экосистемы.

     26. Наиболее распространенные воздушные поллютанты и особенности их воздействия на лесные экосистемы.

См. вопрос 24

 

    27. Механизм формирования кислотных дождей

    Кислотный дождь [18]— все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота).

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии».

Кислотный дождь [18]— все виды метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно — оксидами серы, оксидами азота).

Впервые термин «кислотный дождь» был введен в 1872 году английским исследователем Робертом Смитом в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии».

Вода обычного дождя представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как углекислый газ, вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота. Тогда как в идеале кислотность дождевой воды равняется 5.6 – 5.7 в реальной жизни показатель кислотности дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы и различными оксидами азота. Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий, тепловых электростанций. Соединения серы, сульфид, самородная сера и другие содержатся: в углях и в руде (особенно много сульфидов в бурых углях, при сжигании или обжиге которых образуются летучие соединения — оксид серы (сернистый ангидрид), оксид серы (серный ангидрид), сероводород — (образуется в малых количествах при недостаточном обжиге или неполном сгорании, при низкой температуре). Различные соединения азота содержатся в углях, и особенно в торфе (так как азот, как и сера, входит в состав биологических структур, из которых образовались эти полезные ископаемые). При сжигании таких ископаемых образуются оксиды азота (например, оксид азота, вступая в реакцию с водой атмосферы (часто под воздействием солнечного излучения, так называемые «фотохимические реакции»), они превращаются в растворы кислот — серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Диоксид серы, попавший в атмосферу, претерпевает ряд химических превращений, ведущих к образованию кислот[19].

2SO₂ + O₂ = 2SO₃,

SO₃ + Н₂O = Н₂SO₄.

SO₂ + H₂O = H₂SO₃.

2Н₂SО₃ + О₂ = 2Н₂SO₄.

Аэрозоли серной и сернистой кислот составляют около 2/3 кислотных осадков, остальное приходится на долю аэрозолей азотной и азотистой кислот, образующихся при взаимодействии диоксида азота с водяным паром атмосферы:

2NО₂ + Н₂О = НNО₃ + НNО₂.

Существуют еще два вида кислотных дождей, которые пока не отслеживаются мониторингом атмосферы. Находящийся в атмосфере хлор (выбросы химических предприятий; сжигание отходов; фотохимическое разложение фреонов, приводящее к образованию радикалов хлора) при соединении с метаном (источники поступления метана в атмосферу: антропогенный – рисовые поля, а также результат таяния гидрата метана в вечной мерзлоте вследствие потепления климата) образует хлороводород, хорошо растворяющийся в воде с образованием аэрозолей соляной кислоты.

Последствия выпадения кислотных дождей огромны.

1) Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы — озера, реки, заливы, пруды — повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна

2) По мере накопления органических веществ на дне водоемов под воздействием кислотных осадков из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. В результате, потребление такой воды или рыбы вызывает тяжелые заболевания, вплоть до летального исхода.

3) Сложная смесь загрязняющих веществ, включающая кислотные осадки, озон, и тяжелые металлы в совокупности приводят к деградации лесов.

4) Кислотные дожди вызывают закисление почвы, в результате чего разрушается корневая система растений, вымываются биогенные и питательные вещества, высвобождаются тяжелые металлы, гибнет почвенная биота.

5) Под воздействием кислотных осадков разрушается стекло, бетон и другие строительные материалы, быстрыми темпами протекает коррозия металлов.

Воздействие на здоровье человека. Кислотные осадки приводят к увеличению сердечно-сосудистых заболеваний, заболеваний нервной и кровеносной систем. Высвобожденные в почве тяжелые металлы, накапливаясь в растениях, провоцируют тяжелые, часто смертельные заболевания (анемия, болезнь Минамата, заболевания костей, почек, печени и т.д.).

 

    28. Три класса взаимодействий между атмосферными примесями и лесными экосистемами.

   

Выделено 3 класса взаимодействий между атмосферными примесями и лесными экосистемами При низком содержании загрязнителей воздуха – взаимодействие 1 класса - растительность и почвы лесных экосистем функционируют как их важные источники и поглотители.

 

При среднем содержании – взаимодействие класса 2- некоторые виды деревьев и отдельные особи испытывают отрицательное влияние, которое выражается в нарушении баланса и обмена питательных веществ, снижении иммунитета к вредителям и болезням и повышенной заболеваемости.

Высокое содержание атмосферных токсикантов – взаимодействие класса 3- резкое снижение иммунитета или гибель некоторых деревьев.

    29. Процесс разрушения лесной экосистемы в результате техногенного воздействия.

    Деградация леса проявляется в снижении жизненного состояния деревьев и усыхании древостоев, гибели подроста, уменьшении биологической продуктивности, упрощении структуры и сокращении видового разнообразия лесных экологических систем. Основными факторами деградации леса являются техногенное загрязнение окружающей среды, лесные пожары, лесозаготовки, выпас скота, рекреация и др.

Одним из самых губительных видов антропогенного воздействия, вызывающего деградацию леса, является техногенное загрязнение окружающей среды в результате строительства промышленных объектов и населенных пунктов, газо- и нефтепроводов, горных разработок открытого типа, выбросов вредных газообразных веществ, жидкостей и пыли промышленными предприятиями в атмосферу. По степени негативного воздействия на лесную растительность особую опасность представляют соединения фтора, хлора, серы и азота. Степень деградации леса зависит от состава и объема выбросов, длительности, интенсивности воздействия и расстояния от очага загрязнения. Наиболее чувствительны к загрязнению хвойные породы, у которых загрязнение приводит к хлорозу хвои за счет снижения содержания хлорофилла, сокращению продолжительности жизни хвои и скелетных ветвей, снижению прироста побегов и радиального роста ствола и, как следствие, к снижению жизненного состояния деревьев и продуктивности древостоев.

На начальных этапах деградации леса под влиянием техногенного загрязнения уменьшается видовое разнообразие за счет выпадения из лесных экосистем наиболее чувствительных к загрязнению видов, особенно среди моховидных и лишайников. На последующих стадиях деградации леса гибнут всходы и подрост многих видов деревьев. При сильном и продолжительном воздействии токсических веществ происходят структурные изменения в лесных экосистемах: деградирует подстилка, исчезает мохово-лишайниковый ярус, сокращается видовое разнообразие травяно-кустарничкого яруса, подавляется рост деревьев, усыхают древостой.

   

30. Древесные породы, наименее устойчивые и наиболее устойчивые к SO ₂.

    По убыванию токсичности для растений газы располагаются в ряды: F₂ > Cl₂ > SO₂ > NO > CO > CO₂; Cl₂ > SO₂ > NH₃ > HCN > H₂S.

Пагубное влияние газов на растения проявляется начиная с концентрации 500 мкг/м³.

Газоучтойчивость – это способность растений противостоять действию газов, сохраняя нормальный рост и развитие.

растения по газоустойчивости делятся на три группы: устойчивые, среднеустойчивые и неустойчивые. Наиболее устойчивые к SO₂ древесные породы (вяз, жимолость, лох, клен) оказались устойчивыми и к хлору, фтору, диоксиду азота. Неустойчивыми оказались липа и каштан.