30 АПРЕЛЯ. ЛЕКЦИЯ НА ТЕМУ: ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ПОСЛЕДСТВИЯ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТРАНСПОРТА

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И ПОСЛЕДСТВИЯ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ТРАНСПОРТА

Наиболее широко распространенным антропогенным фактором преобразования земной поверхности, ее атмосферы и гидросферы является агропромышленный комплекс. Сельское хозяйство обеспечивает до 99% продуктами питания людей на Земле, из них 88 % составляет белковое питание.

Следовательно, чем выше численность населения, тем выше его потребности, а значит и выше роль сельского хозяйства и сильнее его воздействие на внешние геосферы. В настоящее время около 40% свободной от льда, занимают сельскохозяйственные системы – это земледельческие и животноводческие производства.

Из них, как вы видите на слайде, пашня составляет около 56%, пастбища — около 31 % суши. Огромное разнообразие сельскохозяйственных систем и производств обусловлено ландшафтно-климатическими условиями и связано с особенностями применяемых технологий – от простых до очень сложных. Но несмотря на это, сельскохозяйственные систе­мы всегда ока­зывали глубокое воздействие на природные экосистемы и ландшафтно-климатические особенности территорий, заменяя многоярусный естественный растительный покров на монокультуру, которая сравнительно с первой однообразна и неустойчива. Монокультуру создают на территориях, где полно необходимо соответствие с природными условиями конкрет­ной территории и специально повышают ее урожайность. Таким образом, в результате развития агротехники природная система коренным образом преобразуется, трансформируется и упрощается. Кроме того, со времени своего возникновения, земледелие идет по пути из­менения водного режима. Богарная система земледелия около 3 — 5 тыс. лет назад сменилась орошаемую. Точно так же, как и земледелие, животноводческие агросистемы существенным образом трансформируют природные ландшафты. Например, Африканская саван­на (лесная и высокотравная) под влиянием тысячелетнего весьма интенсивного выпаса скота, который осуществляли пришедшие на эту территорию скотоводческие племена, преобразовалась в пустыню. Основной геоэкологической проблемой пастбищного скотовод­ства в засушливых регионах мира является постепенное истоще­ние пастбищ вплоть до полного уничтожения растительного и поч­венного покрова и развития опустынивания. В умеренном поясе существующее пастбищно-стойловое животноводство также создает геоэкологические проблемы. Большинство из них связно с загрязнением почвы, грунтовых вод и поверхностных водоемов отходами животноводства. Это не только изменение кислотности почв, но и определенные нарушения в существую­щем природном круговороте азота, углерода и усиленном выбросе метана. Естественные системы характеризуются высокой степенью замк­нутости баланса органического вещества и биогенных элементов в силу своей устойчивости, нежели в сельскохозяйственных системах. Здесь цикл круговорота нару­шается и размыкается. Благодаря существованию замкнутых систем происходит направленная эволюция естественных систем. Вынос вещества с сельскохозяйственных угодий достигает до 80 % годовой продукции биомассы. Следовательно, чем выше продуктивность агросистем, тем больший объем имеет отбираемая продукция, приводящая к неустойчивости самой системы. Антропогенный привнос веществ в агросистему на два порядка превосходит их естественное поступление, что приводит к значительной трансформации агросистемы: усиливается водная и ветровая эрозии почв. Сама почва меняет свою структуру: она уп­лотняется под тяжестью сельскохозяйственных машин. Меняется и структура теплового баланса вследствие изменения величины альбедо и затрат на транспирацию. В полном соответствии с происходящими экзогенными факторами изменяются водный баланс и режим влаги в почве.

Подитоживая обсуждаемый вопрос, необходимо отметить, что самой важной геоэкологической проблемой современности является деградация почв и снижение биологической продуктивности. Растущий спрос на продовольствие может быть удовлетворен двумя пу­тями: расширением пахотных земель и интенсификацией сельского хозяйства. Но в обоих случаях неизбежно усиление геоэкологических проблем из-за ухудшения состояния земель и повышения роли минеральных удобрений.

Разнообразная деятельность промышленности и ее геоэкологические последствия могут быть схематизированы в виде производственно-экологической пирамиды, несколько похожей на экологическую пирамиду. В основании пирамиды лежит добыча сырья, преимущественно минерального, около 98% добываемого на этом этапе сырья идет в отходы в виде пустой породы, руды низкой концентрации, грунта, нестандартной древесины и пр. Только 2% сырья достигает следующего уровня, который можно назвать уровнем переработки сырья. В результате получают промежуточную продукцию, например, железо, сталь, прокат различного ассортимента, цветные металлы, разнообразные химические вещества, различные пиломатериалы и пр. Промежуточная же продукция используется на следующей стадии, условно называемой машиностроением и легкой промышленностью, производящей разнообразные орудия труда и предметы потребления. На этой стадии доля полезного продукта от исходного количества сырья еще более сокращается. Наконец, на высшей стадии промышленного производства мы имеем дело с современной индустрией высокой сложности и точности, производящей аппараты электроники и машиностроения, композитные материалы, продукты биотехнологии и прочие товары так называемой «высокой технологии». На этой стадии объем используемых материалов минимален, главные вложения оказываются в виде личного опыта персонала, передовой технологии и дорогостоящих комплектующих.

Стадия «высокой технологии» есть результат современной научно-технической революции в основе которой лежит добываемое сырье. По-прежнему необходим металл, энергия, продукция химической промышленности и пр., без них не достичь высот «высокой технологии».

В соответствии со стадиями промышленного производства возникают определенные тенденции изменений геоэкологических проблем:

·         объем извлекаемых ресурсов и перерабатываемого сырья снижается;

·         Объем загрязняющих отходов, сбрасываемых в окружающую среду, сокращается; 

·         Однако токсичность сбросов резко увеличивается, так что результирующее загрязнение может и не уменьшиться.

Геоэкологические воздействия промышленности охватывают всю технологическую цепочку, от добычи сырья и первичной обработки через собственно процессы производства, до использования конечного продукта и размещения отходов.

Промышленность - весьма важный потребитель природных ресурсов (металлических и неметаллических руд, продуктов сельского хозяйства, энергии различных видов). В результате индустриальных процессов возникает необходимость в запланированных или неожиданных сбросах вредных газов, твердых отходов и разнообразных жидких стоков. 

 Для борьбы с неблагоприятными геоэкологическими последствиями промышленного производства существует два принципиальных подхода: это - управление загрязнениями на конечной стадии производства и системная перестройка производственного цикла.

По сути дела, при стратегическом подходе первого типа управление загрязнениями осуществляется после завершения технологического цикла, в виде как бы дополнения к нему. Этот подход носит условное название «на конце трубы». Такая технология носит название «малоотходная» или «безотходная», что неверно, потому что любое действие оказывает иной вред, но сравнительно меньше. При стратегическом подходе второго типа в качестве долгосрочной, и скорее всего, недостижимой на 100% цели ставится задача добиться такого производства, которое было бы полностью замкнутым, подобно космическому кораблю в продолжительном, автономном полете. 

С этих позиций, существует три класса технологических подходов, требующих системной перестройки промышленного производства для действительного снижения объема, массы и токсичности отходов, сбросов и эмиссий:

·         Экономия сырья, материалов и энергии.

К этой категории относятся изменения производственного цикла, направленные на внедрение эколого-экономически эффективных производственных процессов, использование новых материалов, и мероприятия, повышающие теплоизоляцию производственных помещений, установка более эффективного освещения, применение более легких грузовиков, и пр.

·         Увеличение степени использования промышленного продукта.

К этим мерам относится организация вторичного рынка таких использованных товаров как автомобили, одежда и обувь, электроника, мебель, книги и многие другие, сбор и переработка утиля (лом цветных и черных металлов, стекло, бумага, использованная упаковка и пр.), при соответствующем сокращении производства новых товаров.

·         Извлечение полезных продуктов из промышленных отходов.

Немаловажным и актуальным на сегодняшний день являются слуги транспорта играющие важную роль в экономике и повседневной жизни людей. Транспорт – один из важнейших компонентов общественного и экономического развития, поглощающий значительное количество ресурсов и оказывающий серьезное влияние на окружающую среду. Загрязнение воздуха – наиболее серьезная геоэкологическая проблема, ассоциированная с транспортом. Использование практически всех видов транспорта на всех континентах возрастает и по объему перевозимых грузов, и по количеству тонно-километров, и по числу перевозимых пассажиров. Однако во многих странах все еще используется тягловая сила животных, передвижение на велосипедах или пешком. Вместе с тем, увеличивается использование дальней авиации и трубопроводов при относительно стабильном использовании железнодорожного транспорта.

Транспорт – очень важный неблагоприятный фактор состояния окружающей среды: Во-первых, почти все виды транспорта загрязняют окружающую среду, в особенности воздух, а также и воду, и вызывают значительный шум и вибрацию. Во-вторых, поглощается много земельных ресурсов для транспортной инфраструктуры – автомобильных и железных дорог, морских и речных портов, трубопроводов, аэропортов и пр. и связанных с ними складов, вокзалов, причалов и т.д. Транспортная инфраструктура создает значительные по площади техногенные ландшафты. В-третьих, значительное количество природных ресурсов расходуется на производство автомобилей и сооружение элементов транспортной инфраструктуры. В-четвертых, все виды транспорта представляют серьезную опасность для жизни, здоровья и имущества людей.

Экологические последствия различных видов транспорта:

1. Авиационный транспорт

   Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок содержат такие токсичные компоненты, углеводороды, сажу, альдегиды и другие представленные на слайде. Суммарный выброс токсичных веществ самолетами с газотурбиной дизельной установкой непрерывно растет. Турбореактивные двигатели при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили. Загрязнение воздушной среды транспортом с помощью ракетных двигательных установок происходит в основном перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а также при заправке топливом летательных аппаратов. При старте и возвращении на Землю ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземный слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Общий выброс токсических веществ авиационным транспортом может быть приблизительно оценен объемом потребляемого авиацией топлива, который составляет примерно 4% общего расхода топлива сравнительно других видов транспорта. Таким образом, доля загрязнений, вносимых авиатранспортом в атмосферу, невелика, и к тому же токсичные вещества рассеиваются в пределах больших пространств. Тем не менее во многих странах проводится работа по снижению содержания токсичных компонентов в отработавших газах в соответствии с жесткими нормами, разрабатываемыми Международной организацией гражданской авиации (ИКАО). Ведутся работы по уменьшению потребления топлива, а также поиск более экологически чистых видов топлива. Признается перспективным в качестве топлива для воздушного транспорта использовать водород.

2 Автомобильный транспорт

  К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса. Вследствие загрязнения среды обитания вредными веществами отработавших газов двигателей внутреннего сгорания зоной экологического бедствия для населения становятся целые регионы, в особенности крупные города. Загрязняющие выбросы в атмосферу от автомобилей по объёму более чем на порядок превосходят выбросы от железнодорожных транспортных средств. Выбросы от автотранспорта в России составляют около 22 млн. т в год. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат более 200 вредных наименований веществ и соединений, в том числе и канцерогенных. Нефтепродукты, продукты износа шин, тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты. В мировом балансе загрязнений, основная доля (54%) падает на автомобильный транспорт, но в разных странах доля неодинакова и колеблется от 30% до 80%. Автомобильные газы представляют собой смесь, состоящую из 1000 – 1200 индивидуальных компонентов, среди которых наблюдаются нетоксичные (N, O, пары воды, CO₂;) и токсичные примеси: окиси C, углеводороды, оксиды N, альдегиды, сажа, бензапирен, соединения свинца, формальдегид, бензол, а также многие другие компоненты. Главный компонент выхлопов двигателей внутреннего сгорания – окись углерода (угарный газ) – опасен для человека, животных, вызывает отравление различной степени в зависимости от концентрации. Районы с повышенным содержанием в воздухе этих веществ превращаются в зоны повышенного риска необратимой потери здоровья. Сейчас в них проживают около 15 млн. человек. На прилегающей территории к автомагистралям вода, почва и растительность является носителями ряда канцерогенных веществ, а местность – опасной зоной. А значит, недопустимо выращивание здесь овощей, фруктов и скармливание травы животным. По мере удаления от автомагистрали, концентрация накопления канцерогенных веществ снижается.

   Через выхлопные трубы автомобилей в атмосферу выбрасывается более двухсот химических веществ. Самое токсичное воздействие на живые организмы оказывают соединения тяжелых металлов, среди них наиболее опасен свинец, накапливающийся в радиусе 100-200 м от дороги. Его фоновое содержание в почве считается 10 мг/кг. Примерно такого же уровня достигает содержание свинца в растениях. По некоторым данным содержание свинца на поверхности почвы на краю полосы отвода обычно составляет до 1000 мг/кг, но в пыли городских улиц с очень большим движением может быть в 5 раз больше. Большинство растений легко переносят повышенное содержание в почве тяжелых металлов, только при содержании свинца более 3000 мг/кг возникает заметное угнетение. Для животных опасность вызывает в пределах 150 мг/кг свинца в пище. По мнению учёных, он разрушает гормоны. Его высокое содержание в крови вызывает замедление роста, расстройства слуха и интеллектуальную деградацию. Удар в первую очередь наносится по молодому поколению, а именно больше всего страдают дети. Значительная часть вредных компонентов накапливается на полотне дороги и прилегающих территориях. А наибольшая загазованность наблюдается вдоль дорог на высоте до полутора метров. Именно до этой отметки поднимаются тяжелые токсичные фракции, которыми дышат маленькие горожане.

   Загрязнение поверхности земли транспортными и дорожными выбросами накапливается постепенно, в зависимости от числа проходов транспортных средств и сохраняется очень долго даже после ликвидации дороги. Накапливающиеся в почве химические элементы, особенно металлы, охотно усваиваются растениями и через них по пищевой цепи переходят в организм животных и человека. Часть их растворяется и выносится стоковыми водами, попадает затем в реки, водоемы и уже через питьевую воду также может оказаться в организме человека.

Интенсивное загрязнение гидросферы автотранспортом происходит вследствие следующих факторов. Одним из них является отсутствие гаражей для тысяч индивидуальных автомобилей, хранящихся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Ливневые сточные воды с поверхности автомагистралей, площадок АЗС, с территории автотранспортных и авторемонтных предприятий также являются мощным источником загрязнения водных бассейнов в городской местности нефтепродуктами, фенолами и легкоокисляющимися органическими веществами. Загрязнение вод транспортными отходами проявляется в изменении физических и органолептических свойств (нарушение прозрачности, окраски, запахов, вкуса), увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов, сокращении растворенного в воде кислорода воздуха, появлении радиоактивных элементов.

3 Железнодорожный транспорт. Воздействие железнодорожного транспорта на природу обусловлено строительством железных дорог, производственно-хозяйственной деятельности предприятий, эксплуатацией и сжиганием топлива. На долю железнодорожного транспорта приходится 80% грузооборота и 40 % пассажирооборота транспорта общего пользования РФ. Протяженность железных дорог составляет где-то 158 тысяч километров. Такие объёмы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов, и соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Однако по абсолютному значению загрязнение железнодорожным транспортом меньше чем автомобильным. Но несмотря на это его доля в загрязнении окружающей природной среды остаётся высокой, в результате выброса вредных веществ, как подвижного состава, так и многочисленных производственных и подсобных предприятий, обслуживающих перевозочный процесс. При этом происходит существенное загрязнение атмосферного воздуха, воды и почвы. Кроме того, железнодорожный транспорт создаёт шумовое и тепловое загрязнение.

   На железнодорожном транспорте источниками выбросов вредных веществ в атмосферу являются объекты производственных предприятий и подвижного состава. Они подразделены на стационарные и передвижные. Из стационарных источников наибольший вред окружающей среде наносят котельные, в зависимости от применяемого топлива при его сгорании выделяются различные количества вредных веществ. При сжигании твёрдого топлива в атмосферу выделяются оксиды серы, углерода, азота, летучая зола, сажа. Мазуты при сгорании в котельных агрегатах выделяют с дымовыми газами, оксиды серы, диоксид азота, твердые продукты неполного сгорания ванадия. Приготовление в депо сухого песка для локомотивов, его транспортировка и загрузка в тепловозы сопровождается выделением в воздушную среду пыли и газообразных веществ. Нанесение лакокрасочных покрытий сопровождается выделением в атмосферу паров растворителей, аэрозоля краски. При использовании растворителей, шпатлёвок, грунтовок, лаков, эмалей, поступающие в воздух пары содержат ацетон, бензол, ксилол, бутиловый спирт, толуол, уайт-спирит, формальдегид  в концентрации от 10 до 150 мг/м3.

   Ежегодно из пассажирских вагонов на пути выливаются сточные воды, содержащие патогенные микроорганизмы, и выбрасывается до 12 т сухого мусора, что в конечном итоге приводит к загрязнению железнодорожного полотна и окружающей природной среды. При мытье подвижного железнодорожного состава, в почву и водоёмы переходят вместе со сточными водами синтетические ПАВ, нефтепродукты, фенолы, шестивалентный хром, кислоты, щелочи, органические и неорганические взвешенные вещества. Во много раз сильнее сточных вод загрязняется почва на территории и вблизи пунктов, где производится обмывка и промывка подвижного состава. Железнодорожный транспорт – крупный потребитель воды. Вода участвует практически во всех производственных процессах: при обмывке и промывке подвижного состава, его узлов и деталей, охлаждении компрессоров и другого оборудования, получении пара, используется при заправке вагонов, реостатных испытаниях тепловозов, часть потребляемой воды расходуется безвозвратно (заправка пассажирских вагонов, получение пара, приготовление льда). Объём оборотного и повторного использования воды на предприятиях железнодорожного транспорта пока составляет лишь около 30%. Большая же часть используемой воды сбрасывается в поверхностные водные объекты – моря, реки, озёра и ручьи.

4 Водный транспорт. Грузооборот речного транспорта составляет около 4% общего грузооборота страны. В некоторых районах, где недостаточно развита сеть железных и автомобильных дорог, перевозки массовых грузов осуществляются только водным транспортом. В перспективе абсолютные объёмы перевозок грузов и пассажиров по всем водным путям существенно возрастут, расширится и сфера деятельности этого высокоэкономичного вида транспорта.

   При эксплуатации водоёмов речным транспортом происходит соответственно их загрязнение. По сравнению с мощным береговым стоком от городов и предприятий удельный вес этих загрязнений невелик, однако возможность поступления судовых сточных вод за борт в зонах санитарной охраны, санитарно -оздоровительных береговых зонах и т.д. определяет роль судов в проблеме загрязнения водоёмов как неблагоприятная. Другим источником загрязнения водоёмов речным транспортом можно считать подсланевые воды, которые образуются в машинных отделениях судов и отличаются высоким содержанием нефтепродуктов. Сточные воды судов содержат хозяйственно - бытовые стоки и сухой мусор с судов. Источниками загрязнения могут являться также мусор и другие, жидкие и твёрдые отходы с акваторий и территорий портов и отраслевых промышленных предприятий, нефть и нефтепродукты, попадающие в водоём вследствие недостаточной герметичности корпусов нефтеналивных судов и бункеровочных станций или утечки нефтепродуктов в процессе перегрузки, промышленные сточные воды, образующиеся в процессе производственной деятельности судоремонтных и судостроительных предприятий. Нефтяное загрязнение причиняет экономический ущерб туризму, рыболовству и другим сферам деятельности. Загрязнение водоёмов нефтью и нефтепродуктами затрудняет все виды водопользования. Утечка нефти в море происходит во время погрузки и разгрузки танкеров, заправки нефтяным топливом судов в море, при авариях и катастрофах танкеров, сбросе танкерами остатков нефтяного груза с балластной водой и в других случаях. Влияние нефти, керосина, бензина, мазута, смазочных масел на водоём проявляется в ухудшении физических свойств воды (замутнение, изменение цвета, вкуса, запаха), растворении в воде токсических веществ, образовании поверхностной плёнки, понижающей содержание в воде кислорода, а также осадка нефти на дне водоёма. Токсическое воздействие нефти и нефтепродуктов на рыб обусловливается выделяющимися при разрушении нефти токсическими веществами. Концентрация нефти в воде 20 – 30 мг/л вызывает нарушение условно – рефлекторной деятельности рыб, более высокую их гибель. Особую опасность представляют нафтеновые кислоты, содержащиеся в нефти и нефтепродуктах.  Биохимическое окисление нефти в водоёме сопровождается непрерывной миграцией тяжёлых её фракций с поверхности на дно и обратно. Нефтяные отложения на дне водоёма в анаэробных условиях при дефиците кислорода сохраняются длительное время и являются источником вторичного загрязнения водоёмов. Характерный запах, и привкус обнаруживаются при концентрации нефти и нефтепродуктов в воде при 0,5мг/л. При толщине плёнки равной 4,1 мм и концентрации нефти в воде 17мг/л количество растворённого кислорода за 20- 25 суток понижается на 40%. Водоёму может быть нанесён невосполнимый ущерб вследствие высокой чувствительности гидробионов к нефтяному загрязнению, а также стойкости и токсичности этого загрязнения. В рыбохозяйственных водоёмах загрязнение нефтью и нефтепродуктами приводит к ухудшению качества рыбы (появление окраски, пятен, запаха, привкуса), к гибели, отклонениям от нормального развития, к нарушению миграции рыб, личинок и икры, к сокращению кормовых запасов (бентоса, планктона), мест обитания, нереста и нагула рыб.  Особенно восприимчива к нефти икра рыб. При концентрации нефти равная 0,01 мг/л количество нежизнеспособных личинок, выходящих из развивающейся икры, увеличивается в несколько раз. Нарушение структуры и даже гибель целых биоценозов за короткий промежуток времени происходят, как правило, при аварийных разливах нефти, например, при гибели танкеров, прорывах подводных нефтепроводов.

Подитоживая, отметим что виновниками глобального кризиса является антропогенный прессинг, а именно урбанизация, развитие промышленности, АПК, приводящая с сокращению лесов, что вливается в дальнейшем к глобальным экологическим последствиям.

задание на 30 апреля

1. ТЕМЫ СЕМИНАРСКОГО ЗАНЯТИЯ: 
      "ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В РОССИИ" 
      " ТВЕРДЫЕ И РАДИОАКТИВНЫЕ ОТХОДЫ"
      "ДОКТРИНА УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ" (ЗАКОНСПЕКТИРОВАТЬ)

задание на 29 апреля

Задача 1.
За сутки автомобиль способен выбросить в атмосферу примерно 20 кг выхлопных газов.
Сколько выхлопных газов могут выбросить в атмосферу 27 автомобилей, ежедневно припаркованных на улице Атаева 2 за 10 суток?

Задача 2.
За 1 час работы двигателя КамАЗ на холостом ходу выбрасывается в воздух 87г. окиси углерода, 120г. окиси азота , 7г. углеводорода.
Определите какое количество вредных веществ попадает в атмосферу за 1 час, если возле предприятия на холостом ходу работают одновременно 100 двигателей?

Задача 3.
В каких зонах продуктивность кукурузы будет выше, если предположить, что растения находятся в одинаковых экологических условиях, но в разных широтах?

Задача 4.
Татарник (Onopodoum acanthoides) - крупностебельное рудерально-сорное растение, ксерофит, в Башкортостане и Татарстане произрастает чаще в поймах рек и вдоль дорог.
Как вы объясните этот факт?

Задача 5.
Из водоема пропали форель и гольян. Какие изменения произошли в биоценозе? 

ЗАДАНИЕ НА 22 АПРЕЛЯ

1. ТЕМА СЕМИНАРСКОГО ЗАНЯТИЯ: "УПРАВЛЕНИЕ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ И ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДОЙ" (ЗАКОНСПЕКТИРОВАТЬ)

2. Задача №1

Оцените качество воды, имеющей хозяйственно-питьевое назначение, содержащая в себе керосин концентрацией 0,056 мг/л и пропиловый спирт концентрацией 0,11 мг/л. Оба вещества имеют органолептический ЛПВ, следовательно, обладают эффектом суммации. Сделайте соответствующие выводы.

Задача№2 Оцените качество воды хозяйственно-бытового назначения, если известно, что проба воды содержит аммиак концентрацией 0,9 мг/л, ртуть концентрацией 0,042 мг/л. Оба вещества имеют общесанитарный ЛПВ, следовательно, обладают эффектом суммации. Сделайте соответствующие выводы.

Для того чтобы оценить качество воды, необходимо знать ПДК и ЛПВ данных вредных веществ (табл. 1). 

Качество воды рассчитывают по следующей формуле:  

где С1, С2, ...Сi. — фактические концентрации вредных веществ, измеряемых в мг/л (вода), мг/м3 (воздух), мг/кг (почва); ПДК1, ПДК2, ... ПДКi, — это предельно-допустимые концентрации вредных веществ. 

ЛПВ (Лимитирующий показатель вредности) — это показатель, характеризующийся наибольшей безвредной концентрацией в воде

Эффект суммации — это совмещенное (однонаправленное) действие на организм не одного какого-либо вещества, а нескольких одновременно, поскольку эти вещества при одновременном присутствии усиливают свой негативный эффект. 

Таблица 1.

16 АПРЕЛЯ. ЛЕКЦИЯ НА ТЕМУ: ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ УРБАНИЗАЦИИ И ЭНЕРГЕТИКИ

Одна из важнейших общемировых проблем - урбанизация, или быстрый рост городов и городского населения.Этот процесс относится к категории важнейших глобальных изменений. В 1996 г. городское население мира составляло 2,64 млрд. чел, или 46% всего населения. Ежедневно к городскому населению развивающихся стран мира добавляется около 150 тыс. чел. Основные непосредственные причины роста численности городского населения: 

1.      миграции людей в города из сельской местности, а также и из других стран;

2.      прирост населения в городах благодаря превышению рождаемости городского населения над его смертностью.

В 1975 г., примерно треть населения мира жила в городах. В 2010 г. городским стало больше половины населения, а к 2025г. городское население составит почти две трети от мирового.

Ныне в развитых странах заметный рост доли городского населения отмечался приблизительно сто лет тому назад. За время текущего пятидесятилетия (1975-2025 гг.) доля городского населения этих стран увеличивается уже незначительно, приближаясь к верхнему пределу переходной кривой. Но зато около 90% прироста численности городского населения происходит за счет развивающихся стран.  Жители Африки и Азии, лишь третья часть которых живет сейчас в городах, к 2025 г. также перейдут отметку в 50%.  Численность и доля сельского населения стабилизируется или будет уменьшаться, в зависимости от континента.  С абсолютным преобладанием городского населения на всех континентах географическая среда в целом станет другой, с относительно редким сельским населением и многочисленными городами различных размеров, включая сверхкрупные, так называемые мегалополисы. 

Величины прироста городского населения сильно изменяются от города к городу и от страны к стране. Наивысшие показатели, равные примерно 5% в год, характерны для беднейших, наименее развитых стран. В некоторых государствах (Буркина-Фасо, Мозамбик, Непал, Афганистан и др.) прирост городского населения достигал даже 7% в год. При таком показателе численность населения города удваивается всего лишь за 10 лет. Городское население растет не только в развивающихся странах, если имеются особые причины для его роста. Регионом со значительным современным ростом населения городов вследствие благоприятной экономической конъюнктуры на фоне мягкого климата является, например, северо-запад США (штаты Вашингтон, Орегон и частично Калифорния), где он обусловлен как миграцией из других районов США, так и иммиграцией из других стран бассейна Тихого океана. Чрезвычайным, хотя и все более типичным явлением, становятся крупнейшие города (мегалополисы). 

Фактически во всех этих случаях мы имеем дело не с одним сверхкрупным городом, а с агломерацией городов и других населенных пунктов. Если принять за нижний уровень сверхгорода городские скопления населения численностью от 8 млн. чел., то в 1950 г. в мире было всего два таких мегалополиса - это Нью-Йорк с населением 12,3 млн. и Лондон с 8,7 млн. чел. К 1990 г. их стало 21, причем 16 - в развивающихся странах. К 2015 г. ожидается 33 мегалополиса, в том числе 27 - в развивающихся странах. Разумеется, численность города зависит также от административного решения по выбору его границ.

Например, Париж и Москва в основном ограничены кольцевой дорогой, хотя городские кварталы продолжаются и за кольцевой, в то время как Токио включает значительные города, фактически слившиеся со столицей. Помимо отдельных сверхкрупных городов, возникли и так называемые конурбации, или скопления городов.  Многие города среднего размера растут быстрее, чем мегалополисы, со скоростью, заметно превышающей 5% в год.  В результате возникает весьма много городов с населением между 1 и 10 млн. чел.  Ожидается, что к 2015 г. в мире будет 516 таких городов по сравнению с 270 в 1990 г.  Небольшие города, в которых живет около половины всего городского населения мира, также очень быстро растут. В этих городах в большей степени ощущается недостаток финансирования экологических систем и «услуг», потому что во многих странах основные средства направляются в столицы и другие крупные города. Степень антропогенных преобразований городских территорий, в особенности мегалополисов, чрезвычайно высока. Природные городские ландшафты весьма примитивны. Это парки и скверы, редко леса антропогенного происхождения и побережья морей и рек. Из фауны сохранились отдельные виды птиц и животных в очень простых и неустойчивых экосистемах. Широко встречаются немногие, толерантные к человеку виды, паразитирующие на отходах деятельности человека. Это крысы, вороны, тараканы и пр.  Природные условия, в которых города находятся, во многом предопределяют их геоэкологические проблемы.  Загрязнение воздуха, характерное в зимнее время года для городов Средней Европы, Сибири, Северо-Восточного Китая, возникает благодаря инверсии температуры, вызывающей устойчивую стратификацию воздуха. Весьма высокое загрязнение воздуха в таких городах как ЛосАнджелес, Мехико и Сантьяго связано не только с большим количеством автомобилей, но и вследствие расположения этих городов в межгорных котловинах.

В Джакарте природные условия города предопределяют ряд серьезных геоэкологических проблем, в том числе проблемы качества воды. Равнинный рельеф предопределил выбор канализационной системы города, представляющий сеть открытых коллекторов, собирающих неочищенные бытовые стоки. Эта система была эффективной, но в настоящее время она не может справиться с продуктами жизнедеятельности городского населения численностью 11,5 млн. человек. Диаррея, возникающая, в частности, вследствие употребления загрязненной воды, является в Джакарте причиной 20% случаев смерти детей в возрасте до пяти лет.

Плотность населения городов - весьма репрезентативный показатель степени антропогенной нагрузки на эти системы, хотя она изменяется весьма сильно в зависимости от имущественного уровня, месторасположения, традиций, транспортных и других условий.  В некоторых районах Шанхая и Калькутты плотность составляет 800-1000 чел/га, что можно сравнить с густотой заселения квартир и домов в богатых странах.  Плотность населения Бангкока и Сеула также весьма высока и составляет 300-400 чел/га. С другой стороны, этот показатель для городов США обычно равен 70 чел/га и менее.

Геоэкологические аспекты урбанизации весьма различны в развитых и развивающихся странах. Чрезвычайно быстрый рост городов беднейших стран приводит к резко усиливающемуся давлению на окружающую среду. К тому же, все системы жизнеобеспечения, без которых город не может существовать, оказываются перегруженными, а их рост не поспевает за приростом населения.  К ним относятся системы водоснабжения, канализации, сбора и переработки мусора, снабжения электроэнергией и пр., а также системы образования, медицинской помощи и социального обеспечения. В результате создается обстановка, опасная для жизни и здоровья жителей городов. По крайней мере, 220 млн. жителей городов не имеют источников пригодной питьевой воды. Более чем 420 млн. чел., живущих в городах, не имеют доступа даже к простейшим туалетам. От 30 до 65% городского мусора не убирается. Он постепенно накапливается, в особенности в зонах, где проживает самое бедное население. Такие зоны мало напоминают город, но именно на таких территориях проживает значительная часть населения, которое лишь условно можно назвать городским. В развитых странах некоторые важные геоэкологические проблемы городов в той или иной степени решены.

Например, во многих городах за последние десятилетия улучшилось качество воздуха и воды. В Токио в 1960-х гг. полицейские, управлявшие уличным движением, нуждались в кислородных масках. Сейчас состояние воздуха стало значительно лучше. Городские системы потребляют, перерабатывают и превращают в отходы значительную массу воды, продовольствия и топлива. При этом города развитых стран отличаются повышенным потреблением всех услуг систем жизнеобеспечения.  Среднестатистический житель Нью-Йорка потребляет втрое больше воды и производит в восемь раз больше мусора, чем житель Бомбея.  Точно так же и уровень потребления услуг городских систем жизнеобеспечения в различных районах в пределах одного города резко зависит от уровня благосостояния его жителей. 

Некоторое улучшение геоэкологического состояния городов развитых стран благоприятно для их жителей. Вместе с тем сами эти города оказывают неблагоприятное воздействие на состояние географической среды на уровне континентов или мира в целом.  Расходование природных ресурсов и эмиссия парниковых газов на душу населения городов развитых стран намного превышает соответствующие показатели для беднейших городов развивающихся стран, так что в конечном итоге жители городов развитых стран вносят весьма заметный вклад в усиление глобальных геоэкологических проблем. Говоря о геоэкологических проблемах городов, не следует забывать об их роли как центров, влияющих на антропогенную трансформацию значительных прилегающих территорий. Условия и причины могут быть различными. В Африке, где в отдельных странах до 90% населения все еще готовит себе пищу на дровах, все пригодные лесные ресурсы в радиусе 50-80 км от крупных городов истощены. Из-за недостатка дров беднейшие семьи в городах многих стран Африки готовят себе горячую пищу только один раз в день. В зонах высокого загрязнения воздуха вследствие функционирования предприятий промышленности или энергетики растительность трансформирована или полностью уничтожена на десятки километров вокруг города или по направлению вдоль преобладающих ветров. Такова ситуация в Норильске и окрестностях, где весьма уязвимая естественная растительность практически уничтожена на расстояний до 100 км от промышленных предприятий. Все крупные города, располагающиеся на реках, вносят весьма заметный вклад в загрязнение воды этих рек, вплоть до полного уничтожения жизни в воде на многие километры вниз по течению. Отмечено много ситуаций, в особенности в тропиках, когда в реке, протекающей сквозь большой город, концентрация патогенных бактерий увеличивается на несколько порядков. Несколько сотен крупных городов мира и тысячи более мелких вызывают локальное, пятнистое ухудшение состояния окружающей среды. Взятые вместе, они в очень заметной степени влияют на глобальную ситуацию. Это весьма типичный пример универсальной геоэкологической проблемы, имеющей локальное, но часто встречающееся распространение, и потому не менее важной. 

Геоэкологические особенности энергетики

Эволюция общества и цивилизации происходила и происходит в тесном взаимодействии с развитием энергетики. Энергия - важнейший товар в международной экономике, а надежное обеспечение стран источниками энергии стало важнейшей геостратегической проблемой XXI столетия. Глобальные энергетические стратегии и проблемы системно взаимосвязаны с основными общемировыми вопросами, такими как рост численности населения, увеличение имущественных различий между отдельными слоями общества, распространение бедности, дефицит продовольствия и воды, состояние здоровья и здравоохранения, неудовлетворительное качество воздуха в городах, изменение климата, деградация экосистем, их асидификация, распространение ядерного оружия и др.

Из этого следует, что вопросы энергетики должны решаться таким образом, чтобы не ухудшилось состояние других глобальных проблем.

История развития мировой энергетики поучительна. Первейшим источником энергии для любого вида деятельности человека был он сам, его мускульная энергия. Затем изобретение способов добывания огня для сжигания древесины обеспечило человеку горячую пищу, отопление жилища, новые материалы, такие как бронза и железо. Использование энергии домашних животных предопределило прогресс в сельском хозяйстве, транспорте и промышленности. Изобретение пара как рабочего вещества явилось важнейшим технологическим фактором промышленной революции и способствовало освоению таких энергетических ресурсов как уголь, нефть и природный газ. С тех пор и до настоящего времени наша цивилизация основана на использовании горючих ископаемых. Общая мощность производимой или же потребляемой в мире энергии составляет 10 тераватт и продолжает увеличиваться. Из этого количества около 90% энергии получают благодаря сжиганию угля, нефти и природного газа. По всей вероятности, этот показатель сохранится на ближайшие десятилетия, а количество производимой энергии будет все еще увеличиваться. Объем и доля атомной энергии, вероятно, останется на ближайшую перспективу скромной. Суммарная величина производимой гидроэлектроэнергии будет увеличиваться, но ее доля в производстве и использовании энергии останется небольшой.

Другие, преимущественно возобновимые источники энергии, такие как энергия солнца, ветра, морских приливов, волнения воды, разности температур поверхностных и глубинных слоев воды океана, специально выращиваемой биомассы, геотермальная энергия и прочие, несмотря на некоторые оптимистические прогнозы, не спешат занимать сколько-нибудь значительное место. Экономические и экологические удельные затраты на производство энергии из возобновимых источников неуклонно снижаются, и имеются заметные достижения в их практическом использовании, хотя доля этих источников в мировом энергетическом балансе пока не достигает и 1%. Производство и использование основных источников тепловой энергии практически всегда сопровождаются неблагоприятными последствиями, влияющими на окружающую среду и здоровье людей.  Опора в энергетике на использование горючих ископаемых и чрезвычайно высокая их доля в производстве энергии предопределяют специфический набор связанных с этим геоэкологических проблем. По объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферу тепловая энергетика является наиболее крупной отраслью промышленности. Составляющими выбросов в основном являются твердые частицы (31% от общего количества выбросов), диоксид серы (42%), оксиды азота (24%). Современная ТЭЦ мощностью 1000 мвт выбрасывает в воздух за год 165000 т газов и 500000 т твердых частиц.  Тепловое загрязнение, то есть неиспользуемый выброс тепла, составляет около 60% производимой энергии. Каждая ТЭЦ нуждается в 4 кв. км площади, не считая площадей для складов, подъездных путей, градирен, линий электропередач, свалок и пр.

Загрязнение воздуха, ассоциирующееся со сжиганием нефти, угля и газа, неблагоприятно влияет на экосистемы и здоровье людей. Из трех основных источников тепловой энергетики более всего загрязнений и парниковых газов производится и выбрасывается в атмосферу в результате сжигания угля, и наименьшее - при сжигании газа.  Кислотные осадки, возникающие как следствие функционирования тепловых электростанций, наносят ущерб экосистемам, - озерам, рекам, лесам, а также и урожаю, строениям, памятникам материальной культуры.

Современная энергетика является важнейшим фактором накопления в атмосфере парниковых газов и, следовательно, наиболее важной причиной антропогенного изменения климата. Атомные электростанции несут с собой высочайший риск катастрофы вследствие выделения в окружающую среду радиоактивных изотопов. Как показывает печальный опыт Чернобыльской АЭС, радиоактивное загрязнение вследствие взрыва всего лишь одного атомного реактора нанесло невосполнимый ущерб жизни и здоровью людей, состоянию естественных и агроэкологических систем, по сути дела, вывело из нормального использования чрезвычайно большую территорию в пределах Белоруссии, России и Украины. В атомной энергетике остаются нерешенными проблемы хранения и переработки радиоактивных отходов деятельности АЭС. Подошли также сроки выведения первых атомных станций (не только в России, но и в других странах мира) из эксплуатации.  Поскольку неизвестно, что с ними делать дальше, они подлежат консервации. Как это делать безопасно и эффективно, - пока еще плохо проработанная задача.

Основное направление в стратегии снижения геоэкологических проблем энергетики - повышение роли возобновимых и экологически более чистых источников энергии. Однако абсолютно безвредных источников практически не бывает.

Гидроэлектростанции приносят свой специфический набор геоэкологических проблем: 

→    потери затапливаемой земли,

→    переселение населенных пунктов из зоны затопления,

→    изменения водных и наземных экосистем и их плодородия,

→  в тропических и экваториальных районах усиление частоты и серьезности заболеваний многими тропическими болезнями, ассоциирующимися с водой (малярия, шистосоматоз, речная слепота и др.)

Непосредственное использование солнечной энергии также не оказывается полностью оправданным с экологической точки зрения: аккумуляторы солнечной энергии различных типов часто требуют большой территории.

Сбор солнечной энергии зависит также от метеорологических и, следовательно, физико-географических факторов: облачности, угла солнца над горизонтом и пр. Он эффективен преимущественно в тропических районах со значительной продолжительностью солнечного сияния. Если в процессе производства энергии используются фотоэлектрические батареи, то в одном или нескольких звеньях технологической цепочки их производства возникает значительное загрязнение окружающей среды.

Опосредованное использование солнечной энергии, в природе проявляющейся в виде ветра, волнения, приливов, биомассы и пр., столь же несвободно от геоэкологических обстоятельств.

Например, ветровые электростанции вызывают неприемлемые шумовые эффекты, и потому должны располагаться вдали от населенных пунктов; энергия морских волн значительна, но задача ее концентрация для производства электроэнергии технически очень непроста.

Для эффективного функционирования систем энергетики важны проблемы спроса и экономии энергии. Больше половины производимой ежедневно энергии теряется вследствие технических особенностей энергетических систем или недостаточно эффективной деятельности человека. Экономия энергии должна быть частью стратегии снижения расхода энергии на единицу продукта, причем социально-экономическое развитие или привычный стиль жизни людей по крайней мере не должны ухудшаться.  После двух энергетических кризисов 1970-х гг. эффективность использования энергии в развитых странах значительно повысилась. Меры по экономии энергии и повышению ее эффективности менее успешны в странах с переходной экономикой и развивающихся странах, где промышленность зачастую расходует в 2-5 раз больше энергии на ту же величину продукции вследствие того, что оборудование, технологические процессы, транспортные системы и пр., как правило, устарели и нуждаются в модернизации

задание на 15 апреля

1. При аварии часть нефтепродуктов попало в водоем:

А) как поведет себя пленка в водоеме?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Б) что произойдет с гидробионтами?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

В) если наступит их гибель, то есть ли вероятность того, что некоторые виды могут выжить или для них данная утечка безразлична?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Г) какие погибнут, а какие останутся?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. По причине сноса старых зданий (по программе «ветхое жилье») и закрытия чердачных помещений в городе резко снизилась численность сизого голубя. Как вы думаете, скажется ли это на численности ястребов в прилегающих лесах? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. В демографических исследованиях часто используют половозрастные пирамиды. Какие процессы и явления, происходящие в обществе они отражают?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В какой местности для одного человека требуется больше жизненного пространства, в городе или в сельской местности, чтобы нормально функционировала экономика и была обеспечена жизнь семьи необходимыми ресурсами. Зависит ли этот показатель от места проживания человека? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Почему при рассмотрении планов озеленения г. Махачкалы экологи, несмотря на значительные возражения общественности, настаивали на уборке из состава древостоя тополей и берез, посаженных в 20-30е годы ХХ века? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Какие экологические факторы могут оказать влияние на стоимость дома?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. При каких погодных условиях наблюдается наибольшее отрицательное воздействие смога на живые организмы? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Заполните таблицу

Факторы окружающей среды	Наиболее характерные болезни органов и их систем
1. Шум
2. Электромагнитные поля
3. Уровень инсоляции
4. Ионизирующая радиация

Задание на 8 апреля по геоэкологии

1. Допиши пропущенные слова в перечислении основных черт экологического кризиса.

I. Увеличение __________________________________ и ____________________________ ______________________________ его распределение по земному шару

II. Истощение ________________________________________________________________

III. ___________________________________________________________всех сред жизни.

IV. Сокращение _______________________________________________________________

2. Напиши, с каким законом экологии Барри Коммонера можно связать каждую из описываемых ситуаций.

В некоторых районах Республики Дагестан работает система по раздельному сбору мусора, который потом отправляется на вторичную переработку
В результате непродуманных застроек ежегодно погибают десятки тысяч мелких птиц, разбиваясь о стены и окна домов.
Для получения высоких урожаев, на поля вносятся органические удобрения, которые в свою очередь во время ливневых дождей стекаются в соседние водоемы и приводят к заморам
Во многих районах области остро стоит проблема обрушения берегов рек. Перед проектированием строительства защитных сооружений ученые тщательно изучают русло реки.

3. Попробуй представить термин «устойчивое развитие» в виде схемы (рисунка). Устойчивое развитие — это развитие общества, при котором достигается удовлетворение потребностей ныне живущих поколений без ущерба для биосферы, и дающее возможность будущим поколениям удовлетворять свои потребности.

4. Заполни кроссворд.

По горизонтали: 2. Один из опаснейших тяжелых металлов. 3. Газ — естественный источник радиоактивного загрязнения. 4. Показатель качества окружающей среды, измеряемый в децибелах. 6. Один из отходов 3-го класса опасности (умеренно опасных). 9. Вещество, при разливе образующее пленку на поверхности почвы и воды. 11. Один из источников электромагнитного загрязнения. 13. Соединения азота, используемые в качестве удобрений.

По вертикали: 1. Искусственное восстановление загрязненных земель и водоемов. 2. Туман + дым. 5. Наблюдение за состоянием окружающей среды. 7. Органические ядохимикаты. 8. Вид рыбы, агрессивно заселяющий водоемы. 10. Механический загрязнитель, остающийся после сжигания топлива. 12. Тяжелый металл, вызывающий болезнь Минамата.

Из букв в выделенных клетках составь и запиши слово, обозначающее процесс вторичной переработки отходов. ______________________________________

5. Был однажды спор двух экологов об экологическом влиянии аварийных сбросов двух комбинатов: сахарного и химического на биоценоз реки. Один утверждал, что стоки химкомбината потенциально опаснее чем стоки сахарного комбината, а другой придерживался противоположного мнения. Так кто же все-таки из них был прав?