Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Кафедра общей и неорганической химии Реферат по дисциплине: «Концепции современного естествознания» Тема: «Основные экологические проблемы гидросферы ( потепление климата и таяние льдов, загрязнение гидросферы и недостаток пресной воды)» Ковалев Тимофей Александрович БМ-19-03 Москва 2019 Оглавление : 1 В в е д е н и е .................................................................................................................................. 3 Гидросфера – это часть земной поверхности, покрытая пресными и солеными водами, подземные водохранилища, реки и озера. Она занимает большее пространство планеты, в отличие от суши. Минеральные соединения, попадая в гидросферу вызывают эффект «соленой воды». Объем пресноводных источников ограничен. В определенных регионах земного шара население испытывает постоянную нехватку питьевой воды. ............................ 3 И с т о ч н и к и з а г р я з н е н и я г и д р о с ф е р ы ........................................................................... 3 З а г р я з н е н и е м и р о в о г о о к е а н а н е ф т ь ю ........................................................................................4 З а г р я з н е н и е д е т е р г е н т а м и .................................................................................................................4 М и н е р а л и з а ц и я в о д ................................................................................................................................5 З а г р я з н е н и е т я ж е л ы м и м е т а л л а м и ................................................................................................6 Т е п л о в о е з а г р я з н е н и е ...........................................................................................................................6 З а г р я з н е н и е п о л и м е р а м и ....................................................................................................................6 С п о с о б ы п о п а д а н и я з а г р я з н е н и й в в о д у ................................................................... 7 С т е п е н ь у с т о й ч и в о с т и з а г р я з н е н и я .............................................................................. 7 М а с ш т а б ы р а с п р о с т р а н е н и я з а г р я з н е н и й ................................................................. 7 Ч е м о п а с н о з а г р я з н е н и е г и д р о с ф е р ы д л я ж и в ы х о р г а н и з м о в ? ...................... 8 Н е й р о т о к с и ч н о е в о з д е й с т в и е ............................................................................................................8 К а н ц е р о г е н н ы й э ф ф е к т ..........................................................................................................................9 Г е н о т о к с и ч н о с т ь з а г р я з н и т е л е й в о д ы .........................................................................................9 Р е п р о д у к т и в н ы е н а р у ш е н и я ...............................................................................................................9 Н а р у ш е н и я э н е р г о о б м е н а ....................................................................................................................9 П у т и с т а б и л и з а ц и и э к о л о г и и г и д р о с ф е р ы ................................................................ 9 В с е м и р н а я в о д н а я п р о б л е м а ........................................................................................ 10 З а п а с ы п р е с н о й в о д ы н а З е м л е ................................................................................... 12 П р и ч и н ы в о д н о г о к р и з и с а ............................................................................................. 13 П у т и р е ш е н и я п р о б л е м ы н е х в а т к и в о д ы ................................................................. 14 К а к и е с т р а н ы и с п ы т ы в а ю т н е д о с т а т о к п р е с н о й в о д ы ? ..................................... 15 Н е х в а т к а п р е с н о й в о д ы в Р о с с и и ................................................................................ 15 Глобальное потепление ............................................................................................................. 16 Причины глобального потепления: ........................................................................................... 16 Парниковый эффект .................................................................................................................. 17 Выбросы парниковых газов:...................................................................................................... 19 Изменение солнечной активности: ........................................................................................... 19 Почему глобальное потепление иногда приводит к похолоданию .......................................... 20 Последствия глобального потепления: ..................................................................................... 20 Меры по предупреждению глобального потепления:.............................................................. 21 Заключение................................................................................................................................ 22 Список литературы .................................................................................................................... 23 Глоссарий ................................................................................................................................... 24 2 Введени е Гидросфера – это часть земной поверхности, покрытая пресными и солеными водами, подземные водохранилища, реки и озера. Она занимает большее пространство планеты, в отличие от суши. Минеральные соединения, попадая в гидросферу вызывают эффект «соленой воды». Объем пресноводных источников ограничен. В определенных регионах земного шара население испытывает постоянную нехватку питьевой воды. Основную часть гидросферы занимают океаны – Атлантический, Северный Ледовитый, Тихий, Индийский. Говоря о пресноводных источниках, следует упомянуть такие крупные системы, как река Амазонка, Каспийское море, озеро Байкал. Загрязнение гидросферы вызывается человеческой деятельностью и природными воздействиями. Техногенный фактор – основная причина попадания в воду отравляющих веществ. Загрязнение гидросферы является глобальной проблемой так как это влияет на все области жизни человека. И с то ч н и к и за г р я з н е н и я г и д р о с ф е р ы Ученые и эксперты-экологи называют следующие основные источники загрязнения гидросферы Земли: заводы, предприятия, рудоуправления и горные отвалы; транспортная система – наземный, водный и воздушный транспорт; туризм; 3 жилищно-коммунальные предприятия, скидывающие стоки в моря и пресноводные водоемы; жизнедеятельность человека; сельскохозяйственная деятельность (в виде азота, комплексных минеральных удобрений, пестицидов); перевозка кораблями и транспортировка по трубам продуктов нефти и газопереработки. В связи с усиливающейся техногенной нагрузкой на гидросферу необходимо искать пути решения проблем. З а г р я зн е н и е м и ро во г о о к е а н а н е ф ть ю Добыча нефти может происходить либо на суше, либо на шельфе. В обоих случаях попадают продукты нефтепереработки в окружающую среду. Объем таких утечек незначителен, но он длительный по воздействию. В результате нефтью заражаются – озера, пруды, грунтовые воды, моря и океаны. Заражение нефтепродуктами может произойти во время: аварии танкеров, доставляющих сырье или продукцию; непредвиденных ситуаций на нефтедобывающих платформах; чрезвычайных ситуациях на трубопроводах, проложенных по дну морей и океанов. Крупнейшими промышленными катастрофами за 30 лет являются: авария в бухте Гуанараба, приведшее к экологической катастрофе в Рио-деЖанейро; авария танкера Prestige у берегов Испании; разлив мазута и углеводородов из танкера на Филлипинах; повреждения двух танкеров в Керченском проливе привели к разливу нефти и гибели животных и морских рыб; крупнейшая катастрофа на нефтяной платформе в Мексиканском заливе. З а г р я зн е н и е д е те р г е н та м и Детергенты являются источниками загрязнения гидросферы. Это вещества, которые добавляются в моющие средства. Они снижают поверхностное 4 натяжение воды. Это приводит к усилению вспенивания и лучшему очищению поверхностей от загрязненности. К детергентам относятся: гели для душа; очистители; красящие вещества и пигменты; пластиковые и поливинилхлоридные компоненты; шампуни; средства для мытья посуды и поверхностей; порошкообразные и гелеобразные стиральные порошки. Детергенты еще по-другому называются поверхностно-активными веществами. ПАВ используют в сельском хозяйстве для эмульгирования пестицидов и других удобрений, и средств против паразитов. Косметические и моющие средства попадают в грунт вместе со сточными водами, выводятся в моря и океаны. Использование химических продуктов в сельскохозяйственной деятельности приводит к тому, что они оказываясь на растениях и растворяясь в воде, попадают в грунтовые воды с осадками, заражая пресноводную часть гидросферы. Реки, впадающие в моря дальше разносят отравляющие вещества. М и н е р а ли за ц и я во д Минеральные загрязнения воды – это попадание в гидросферу следующих веществ: минеральных солей; кислот и их растворов; щелочей; тяжелых металлов; шлаков с отработанных производств; частиц руды от горн обрабатывающих предприятий; глинистых частиц. 5 Засоление сточных вод – это фактор неорганического и минерального типа загрязнения. Степень интоксикации – это количество вещества, которое остается после выпаривания воды и выпадает в виде твердого осадка. З а г р я зн е н и е тя ж е лы м и м е та л ла м и Тяжелые металлы – это токсический вид загрязнения. Они совпадают по своим признакам с группами микроэлементов, но оказывают пагубное действие на человека и животных. Их выведение затруднено. Тяжелые металлы и их соли остаются в организме навсегда, оказывая пагубное воздействие на органы и системы жизнедеятельности, вызывая мутации и отравления. Источники поступления тяжелых металлов: природные факторы – выветривание горных пород и почв, эрозия, деятельность вулканов; техногенные факторы, связанные с переработкой и добычей полезных ископаемых, сгоранием топлива, сельскохозяйственной деятельностью и автотранспортом. Т е п ло во е за г р я зн е н и е Выброс теплых стоков приводит к ней запланированному нагреванию природных источников воды. В результате гидросфера испытывает перегрев и происходит тепловое загрязнение. Это самым негативным образом сказывается на жизнедеятельности живых организмов, чьим домом являются пресноводные и соленые резервуары. Лучше всего демонстрирует влияние перегрева воды на живые организмы ситуация с большим барьерным рифом. В связи с тем, что воды мирового океана стали теплее приблизительно на 1°С, кораллы на рифе начинают погибать. И этот процесс начинает принимать необратимый характер, что требует немедленного решения проблемы. З а г р я зн е н и е п о ли м е р а м и Окружающая среда да испытывает нагрузку от жизнедеятельности человека. Основными источниками загрязнения являются: поливинилхлорид; полиамид; полистирол; 6 полиэфир; полиэтилен; лавсан; каучуки; резины. Не разлагающийся пластик заполняет побережья, уничтожая живые организмы. С п о с о б ы п о п а д а н и я з а г р я зн е н и й в в о д у Заражение гидросферы Земли происходит следующими способами: первичное непосредственное загрязнение – при этом способе происходит попадание вредных веществ непосредственно в массив воды извне; природное загрязнение – в этом случае отравляющие вещества сначала попадают в почву или воздух, и лишь потом из них переходят в воду. С те п е н ь ус то й ч и во с ти з а г р я зн е н и я По степени устойчивости химических веществ, попадающих в водную среду, загрязнение гидросферы можно разделить на: нестойкое – химические вещества попадают в круговорот веществ в гидросфере в результате чего под биологическим воздействием быстро исчезают; стойкое – загрязняющие компоненты не участвуют в естественном круговороте химических веществ в гидросфере, тем самым накапливаясь и продолжая загрязнять воду. Для того чтобы оценить степень зараженности используют гидрохимический индекс загрязнения воды. М а с ш та б ы р а с п р о с тр а н е н и я за г р я зн е н и й По масштабности распространения выделяют: глобальное, всеобъемлющее загрязнение, которое может произойти в любой точки земной шара; региональный масштаб отравления вод происходит определенной территории земной поверхности; 7 локально, на локальное загрязнение происходит в определенных расположены предприятия, заражающие среду водоемах, где Ч е м о п а с н о за г ря зн е н и е г и д р о с ф е р ы д ля ж и вы х о р г а н и зм о в? Существует разнообразные экологические последствия, вызванные загрязнениями гидросферы. Но они все сказываются негативно на: жизнедеятельности организма; полноценном процессе роста; правильному функционированию; репродуктивной системе и нормальном воспроизводстве. Поэтому охрана вод от загрязнения требует самого пристального внимания и использования комплексного решения проблемы отравления гидросферы. Н е й р о то к с и ч н о е во зд е й с тви е Тяжелые металлы, попадая в живой организм, вызывают разрушение нервных тканей. Система перестает функционировать полноценно, приводя к различным неврологическим нарушениям: нервные расстройства; стрессы; депрессии; аутизм; минимальные мозговые дисфункции; расстройства аутистического спектра; умственная отсталость; нарушение сна; мигрени; нарушение сосудистой деятельности; нарушение кровообращение в мозговых тканях; приводящие к нарушению ментальных функций. 8 Канцерогенный эффект Канцерогенное отравление пагубно сказывается на здоровье человека. В результате чего происходят мутации клеток, вызывающие их перерождение и неконтролируемый рост. Все это приводит к появлению онкологических заболеваний. Г е н о то к с и ч н о с ть за г р я зн и те ле й во д ы Некоторые вещества, которые оказываются в воде, в результате ее загрязнения, оказывают разрушающее действие на ДНК живых существ. Это приводит к возникновению серьезных болезней и мутаций у человека, зверей, птиц, рыб и растений. Р е п р о д ук ти вн ы е н а р уш е н и я Если концентрация загрязняющих веществ значительна, то организм может быстро погибнуть. Если же концентрация мала, то отравляющие вещества постепенно накапливаются в организме, снижая его продуктивную деятельность. Именно опасные примеси и радиоактивные загрязнения, содержащиеся в воде, могут привести к потере способности воспроизводства. Н а р уш е н и я эн е р г о о б м е н а Энергообмен – важнейшая часть функционирование организма. Этот процесс происходит на межклеточном уровне. Но если мембраны клеток подвергаются воздействию вредных веществ, то в них нарушается процесс обмена энергией. Как следствие – жизненные процессы в организме сначала замедляются, потом приостанавливаются и организм перестает существовать. П ут и с т а б и ли за ц и и эк о ло г и и г и д р о с ф е р ы Развитие промышленности требует защиты гидросферы. Так как дальнейшее развитие приведет к неконтролируемому выбросу отравляющих примесей и веществ, что будет самым пагубным образом сказываться на состоянии водной среды. Охрана гидросферы должна включать в себя фильтрацию сточных вод. Влияние автотранспорта должно также уменьшиться. В этом направлении ряд стран приняли самые эффективные меры, заменяем бензиновые дизельные двигатели – электротягой. Проблема загрязнения водных ресурсов – глобальная мировая проблема, которая требует комплексного подхода, о причинении масштаба распространения и опасности загрязнения. Охрана гидросферы от 9 химического загрязнения – одна из основных проблем, требующая различных методов и средств. Дефицит пресной воды. Ежедневное наличие воды – необходимость. Нам она нужна для питья, приготовления еды, стирки и принятия ванны. Вода всегда будет – это мы считаем свершившимся фактом. Однако не везде она есть в нужных объёмах. Из-за нехватки пресной воды и плохого её качества в год умирает до 2 млн. жителей планеты. Дефицит живительной влаги замедляет экономическое развитие стран. В с е м и р н а я во д на я п р о б л е м а На планете имеются страны, перед которыми остро стоит вопрос нехватки водных ресурсов. В этих государствах люди гибнут не только из-за дефицита живительной влаги, но даже в процессе её добычи, поскольку источники зачастую находятся в труднодоступных местах. Существует всего 9 стран, в которых количество потреблённых жителями водных ресурсов успевает восстановиться естественным путём. Статистика и исследования ООН не утешительные: проблема недостатка воды на планете через 10-15 лет коснётся 2/3 жителей. К средине этого века сложная ситуация усугубится. По прогнозам пострадавшими окажутся Африка, Ближний Восток, Северный Китай и Южная Азия. Нехватка воды по регионам в мире Проведенные учёными исследования показали, что до 85% инфекционных заболеваний распространяются через питьевые источники. 10 Из-за нехватки воды в Индии (некоторых штатах) и ряде стран Африки жителям приходится периодически перекапывать землю в поисках живительной влаги, поскольку колодцы обмелели. Однако в добытой жидкости присутствуют бактерии. Даже после кипячения вода не всегда пригодна для питья. Из-за этого на данных территориях периодически вспыхивают очаги смертельно опасных инфекций. В Индии эта проблема ежегодно уносит до 200 тыс. человек. Заболевания, передающиеся через водные ресурсы Вопрос нехватки водных ресурсов актуален и для более развитых стран. Например, Япония и Нидерланды завозят воду из Норвегии. В Африке для борьбы с недостатком воды нет средств, а развитые страны имеют деньги на такую закупку. 11 Население планеты увеличивается, следовательно, дефицит с каждым годом возрастает. Количество жителей Земли ежегодно возрастает на 83 млн., из-за этого потребность в водных запасах всех стран становится больше на 64 млн. куб.метров. По имеющимся прогнозам, через 10 лет нехватка воды в Индии станет вдвое превышать ресурсы этой страны. З а п а с ы п р е с н о й во д ы н а З е м ле Статистика утверждает, что мировой океан составляет 96,5% всей массы водных ресурсов. Остальное количество (3,5%) – это запасы пресных вод. Однако и это количество по континентам и странам распределено не равномерно. Государства находятся в разных условиях не только из-за плохой обеспеченности ресурсами, но и по причине разного экономического развития. В таблице приведены данные по месту нахождения и количеству общих водных ресурсов на планете. Место ресурса нахождения Запасы (в тыс. км³) Сколько приходится на человека (в тыс. м³) Океаны 1 338 000 194 000 Ледники 25 780 37 000 Подземные воды (глубина 23 700 до 2000 м) 34 000 Воды водохранилищ, рек и 195 озёр. 28 12 Атмосферная влага 13 2 Из таблицы следует, что общее количество воды на планете достигает 1,4 млрд. км³. Но пресные запасы (включая ледники) не достигают и 50 млн. км³. При этом меньше, чем 1% (200 тыс. км³) от этого количества может использоваться человеком. Примерно одна треть территорий, которые заселены человеком, представляют собой засушливые места. Больше всего от нехватки воды люди страдают в Африке. П р и ч и н ы во д н о г о к р и зи с а Причины возникновения нехватки пресной воды заложены не в естественных процессах, происходящих в природе, а в проявлениях человеческой жизнедеятельности. К таким факторам относятся: 1. Постоянный рост количества жителей Из-за этого потребность в ресурсах постоянно увеличивается. 2. Неправильное использование Так, восстановление грунтовых вод 13 планеты. природных источников. происходит медленно, за год возобновляется лишь 1%. Из-за смыва с полей удобрений, промышленных стоков и вредных выбросов загрязняются источники. Это привело к тому, что в некоторых государствах, испытывающих нехватку водных ресурсов, во многих озёрах и реках запрещено даже купаться. 3. Необходимость развития сельского хозяйства из-за постоянного роста населения. Эта отрасль потребляет до 85% общего количества используемой воды. Этот же фактор проявляется и в других отраслях пищевой промышленности. Для производства килограмма свинины требуется 6 м³ воды (6 тыс. литров). Для говядины её необходимо ещё больше – 15 м³. 4. Проявления парникового эффекта. Этот фактор возник из-за большого количества выбросов всевозможных газов в атмосферу. К причинам водного кризиса также относится неравномерное распределение ресурсов, трудности с извлечением воды из ледников, изменение климата. П ут и р е ш е н и я п р о б л е м ы н е х ва тк и во д ы Ситуация с дефицитом воды серьёзная, но она вполне решаема. К необходимым мерам по устранению проблемы относятся: 1. Сохранение того, что есть. Пресные запасы, находящиеся в водохранилищах необходимо не только оберегать, но и сохранять. 2. Внедрение технологий, позволяющих очистить и переработать сточные воды. 3. Опреснение солёных вод. 4. Выращивание сельскохозяйственных культур, которые могут расти на засоленных почвах. 5. Введение новых методик по растопке ледников, бурению скважин. Решающее значение в решении вопроса нехватки пресной воды на Земле имеют новые идеи учёных. Помогают и экологические движения, которые требуют остановить «грязные» производства. Любой человек тоже может 14 внести свой вклад. Он заключается в экономии питьевой воды, установке водосчётчиков, отслеживании водопроводных утечек. К а к и е с тр а н ы и с п ы ты ва ют н е д о с т а то к п р е с н о й во д ы ? Последние исследования Института мировых ресурсов показали, что самые необеспеченные водой 13 государств планеты, среди них 4 республики ранее входили в состав СССР. К странам, в которых запасы пресной воды не превышают 1000 м³ на человека, относятся: Египет – 30 кубометров; Израиль – 150; Туркменистан – 206; Молдова – 236; Узбекистан – 625; Азербайджан – 972. К 13 странам с наименьшими запасами воды кроме этого относятся: Пакистан и Алжир, Венгрия и Голландия, Бангладеш, ЮАР и Марокко. Н е х в а тк а п р е с н о й во д ы в Р о с с и и Среди государств Европы Россия лидирует по запасам этого ресурса. Согласно прогнозу ООН РФ через 5-6 лет совместно с Канадой, Скандинавией, Южной Америкой займёт первое место в мире по обеспечению пресной водой. Однако в некоторых регионах Российской Федерации ощущается дефицит этого ресурса. Так, на Урале не хватает пресной воды. Малые её запасы и в Калмыкии. Это произошло не только из-за неумения руководства регионов решить проблему. Нехватка водных ресурсов на Урале в первую очередь объясняется малым количеством рек. Этот же фактор относится и к Калмыкии. Однако сказывается и человеческий фактор. Екатеринбург с Челябинском, Тюменью, Курганом и Пермью среди самых загрязнённых городов страны. Для решения такого вопроса необходимы средства. Кроме того для устранения нехватки воды только на Среднем Урале требуется полтора десятка миллиардов рублей. В современных реалиях эта цифра велика. Однако проблема будет разрешена. 15 Таяние льдов и потепление климата. Глобальное потепление означает повышение средней температуры атмосферы Земли и Мировых океанов и его прогнозируемое продолжение. В литературе последних лет приводятся многочисленные данные о тенденциях изменения температуры на Земле на протяжении последних 100-150 лет.В частности, показано, что в конце XIX века началось потепление, которое особенно усилилось в 20 - 30-х годах ХХ века. В 40-х годах потепление закончилось и началось медленное похолодание, которое в 60-х годах прекратилось и сменилось новым потеплением. Четких объяснений этому явлению пока не дано. Приводимые результаты показывают, что в целом за столетний период среднегодовая температура на Земле увеличилась на 0,5С. Для сравнения следует отметить, что со времен последнего ледникового периода (10 тыс. лет тому назад) температура на планете повысилась всего на 3-5С. Потепление происходит неравномерно на отдельных территориях Земли. Есть области, где среднегодовое повышение температуры значительно превышает таковое на всей планете, достигая 1,5 - 2,0 - 2,5С. Однако, на фоне всеобщего потепления есть территории, где погода меняется в сторону похолодания. Некоторые ученые говорят не о потеплении, а о похолодании на планете. Повышение глобальной температуры вызовет поднятие уровня моря и будет изменяться количество и характер осадков и вероятного расширения субтропических пустынь. Потепление ожидается, оно будет сильным в Арктике и будут связаны с продолжающимся таянием ледников , вечной мерзлоты и морского льда. Другие возможные последствия потепления включают более частое возникновение экстремальных погодных явлений, включая волны тепла, засухи и обильных дождей, вымирания видов из-за смещения температурных режимах, а также изменения в урожайности сельскохозяйственных культур. Потепление и изменения, будут варьироваться от региона к региону по всему земному шару, хотя характер этих региональных изменений является неопределенным. Пределы адаптации человека, вероятно, будут превышены во многих частях мира, ограничений для адаптации природных систем в значительной степени будет превышать во всем мире. Причины глобального потепления: Многие вещи вызывают глобальное потепление. Потепление климатической системы однозначно, и 16 ученые более чем на 90% уверены, большинство из них связано с увеличением концентрации парниковых газов , вызванное деятельностью человека, такие как вырубка лесов и сжигание ископаемого топлива . Эти результаты признаны национальными академиями наук всех крупных промышленно развитых стран. Причины изменений климата могут быть такие как-изменения орбиты Земли, солнечной активности (в том числе и изменения солнечной постоянной), вулканические выбросы и парниковый эффект. По данным прямых климатических наблюдений (измерение температур в течение последних 200 лет), средние температуры на Земле повысились, однако причины такого повышения остаются предметом дискуссий. Одной из наиболее широко обсуждаемых причин является антропогенный парниковый эффект. Парниковый эффект -- повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты. Парниковый эффект возник не сегодня - он существовал с тех пор, как наша планета обзавелась атмосферой, и без него температура приземных слоев этой атмосферы были бы в среднем градусов на тридцать ниже реально наблюдаемой. Однако в последние векполтора содержание некоторых парниковых газов в атмосфере очень сильно выросло. Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году, и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896. Это процесс, при котором поглощение и испускание инфракрасного излучения атмосферными газами вызывает нагрев атмосферы и поверхности планеты. Многолетние наблюдения показывают, что в результате хозяйственной деятельности изменяется газовый состав и запыленность нижних слоев атмосферы. С распаханных земель во время пыльных бурь поднимаются в воздух миллионы тонн частиц почвы. При разработке полезных ископаемых, при производстве цемента, при внесении удобрений и трении автомобильных шин о дорогу, при сжигании топлива и выбросе отходов промышленных производств в атмосферу попадает большое количество взвешенных частиц разнообразных газов. Определения состава воздуха показывают, что сейчас в атмосфере Земли углекислого газа стало на 25% больше, чем 200 лет назад. Это , безусловно, результат хозяйственной деятельности человека, а также вырубки лесов, зеленые листья которых поглощают углекислый газ. С повышением концентрации углекислого газа в воздухе связан парниковый эффект, который проявляется в нагреве внутренних слоев атмосферы Земли. Это происходит потому, что атмосфера пропускает основную часть излучения Солнца. Часть лучей поглощается и нагревает земную поверхность, а от нее нагревается атмосфера. Другая часть лучей отражается от поверхности Планеты и это излучение поглощается молекулами углекислого газа, что способствует повышению средней температуры. Идея о механизме парникового эффекта была впервые изложена в 1827 году в статье «Записка о температурах земного шара и других планет», в которой он рассматривали различные механизмы формирования климата Земли, при этом 17 рассматривали как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением, охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция). При рассмотрении влияния атмосферы на радиационный баланс проанализировали опыт М. де Соссюра с зачернённым изнутри сосудом, накрытым стеклом. Де Соссюр измерял разность температур внутри и снаружи такого сосуда, выставленного на прямой солнечный свет. Объясняется это тем что повышение температуры внутри такого «минипарника» по сравнению с внешней температурой действием двух факторов: блокированием конвективного теплопереноса (стекло предотвращает отток нагретого воздуха изнутри и приток прохладного снаружи) и различной прозрачностью стекла в видимом и инфракрасном диапазоне. Именно последний фактор и получил в позднейшей литературе название парникового эффекта поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает тепловые (инфракрасные) лучи; поскольку стекло прозрачно для видимого света и почти непрозрачно для теплового излучения, то накопление тепла ведёт к такому росту температуры, при котором количество проходящих через стекло тепловых лучей достаточно для установления теплового равновесия. Оптические свойства атмосферы Земли аналогичны оптическим свойствам стекла, то есть её прозрачность в инфракрасном диапазоне ниже, чем прозрачность в диапазоне оптическом, однако количественные данные по поглощению атмосферы в инфракрасном диапазоне долгое время являлись предметом дискуссий. В 1896 году для количественного определения поглощении атмосферой Земли теплового излучения проанализировали данные Сэмюеля Лэнгли о болометрической светимости Луны в инфракрасном диапазоне. Сравнили данные, полученные Лэнгли при разных высотах Луны над горизонтом (т.е. при различных величинах пути излучения Луны через атмосферу), с расчетным спектром ее теплового излучения и рассчитали как коэффициенты поглощения инфракрасного излучения водяным паром и углекислым газом в атмосфере, так и изменения температуры Земли при вариациях концентрации углекислого газа. Также выдвинули гипотезу, что снижение концентрации в атмосфере углекислого газа может являться одной из причин возникновения ледниковых периодов. Полностью уничтожить парниковый эффект нельзя. Полагают, что если бы не парниковый эффект, средняя температура на земной поверхности составила бы - 15 C. 18 Выбросы парниковых газов: На Земле основными парниковыми газами являются: водяной пар (ответственен примерно за 36-70 % парникового эффекта, без учёта облаков), углекислый газ (CO2) (9-26 %), метан (CH4) (4-9 %) и озон (3-7 %). Атмосферные концентрации CO2и CH4 увеличились на 31 % и 149 % соответственно по сравнению с началом промышленной революции в середине ХVIII века. Согласно отдельным исследованиям, такие уровни концентрации достигнуты впервые за последние 650 тысяч лет -- период, для которого были получены достоверные данные из образцов полярного льда. Около половины всех парниковых газов, получаемых в ходе хозяйственной деятельности человечества, остаются в атмосфере. Около трёх четвертей всех антропогенных выбросов углекислого газа за последние 20 лет стали результатом добычи и сжигания нефти, природного газа и угля, при этом примерно половина объема антропогенных выбросов углекислоты связываются наземной растительностью и океаном. Большая часть остальных выбросов CO2 вызвана изменениями ландшафта, в первую очередь вырубкой лесов, однако скорость связывания наземной растительностью углекислого газа превосходит скорость его антропогенного высвобождения вследствие сведения лесов. Изменение солнечной активности: Были предложены разнообразные гипотезы, объясняющие изменения температуры Земли соответствующими изменениями солнечной активности. Утверждается, что солнечная и вулканическая активность может объяснить половину температурных изменений до 1950 года, но их общий эффект после этого был примерно равен нулю. В частности, влияние парникового эффекта с 1750 года, в 8 раз выше влияния изменения солнечной активности. Более поздние работы уточняли оценки влияния солнечной активности на потепление после 1950. Тем не менее, выводы остались примерно теми же: «Лучшие оценки вклада солнечной активности в потепление лежат в пределах от 16 % до 36 % вклада парникового эффекта». Однако , существует ряд работ, предполагающих существование механизмов, усиливающих эффект солнечной активности, которые не учитываются в современных моделях, или что важность солнечной активности в сравнении с другими факторами недооценивается. Такие утверждения оспариваются, но являются активным направлением исследований. Выводы, которые будут получены в результате этой дискуссии, могут сыграть ключевую роль в вопросе о том, в какой степени человечество ответственно за изменение климата, и в какой -естественные факторы. 19 Почему глобальное потепление иногда приводит к похол оданию: Глобальное потепление вовсе не означает потепление везде и в любое время. В частности, в какой-либо местности может увеличиться средняя температура лета и уменьшиться средняя температура зимы, то есть климат станет более континентальным. Глобальное потепление можно выявить, только усреднив температуру по всем географическим локациям и всем сезонам. Согласно одной из гипотез, глобальное потепление приведёт к остановке или серьёзному ослаблению Гольфстрима. Это вызовет существенное падение средней температуры в Европе (при этом температура в других регионах повысится, но не обязательно во всех), так как Гольфстрим прогревает континент за счёт переноса тёплой воды из тропиков. Согласно гипотезе климатологов М. Юинга и У. Донна, в криоэре существует колебательный процесс, в котором оледенение (ледниковый период) порождается потеплением климата, а дегляциация (выход из ледникового периода) -- похолоданием. Это связанно с тем, что в Кайнозое, являющемся криоэрой, при оттаивании ледяных полярных шапок увеличивается количество осадков в высоких широтах, что зимой приводит к локальному повышению альбедо. В дальнейшем происходит снижение температуры глубинных районов континентов северного полушария с последующим образованием ледников. При замерзании ледяных полярных шапок ледники в глубинных районах континентов северного полушария, не получая достаточно подпитки в виде осадков, начинают оттаивать. Последствия глобального потепления: Повышение глобальной температуры вызовет поднятие уровня моря и будет изменяться количество и характер осадков и вероятного расширения субтропических пустынь. Потепление ожидается, оно будет сильным в Арктике и будут связаны с продолжающимся таянием ледников , вечной мерзлоты и морского льда. Глобальное таяние это мрачная картина будущего, но по мнению учёных она неизбежна если мы не будем действовать, наш мир меняется до неузнаваемости и мы люди усугубляем этот процесс. Ледяные шапки тают и уровень моря ползёт всё выше и выше, что хуже что мы всё ближе к переломной точке после которой мы не сможем остановить происходящее. Другие возможные последствия потепления включают более частое возникновение экстремальных погодных явлений, включая волны тепла, засухи и обильных дождей, вымирания видов из-за смещения температурных режимах, а также изменения в урожайности сельскохозяйственных культур. Потепление и изменения, будут варьироваться от региона к региону по всему земному шару, хотя характер этих региональных изменений является неопределенным. Пределы адаптации человека, вероятно, будут превышены во многих частях мира, ограничений 20 для адаптации природных систем в значительной степени будет превышать во всем мире. 1. Если температура на Земле будет продолжать повышаться, это окажет серьезнейшее воздействие на мировой климат. 2. В тропиках будет выпадать больше осадков, так как дополнительное тепло повысит содержание водяного пара в воздухе. 3. В засушливых районах дожди станут еще более редкими и они превратятся в пустыни в результате чего людям и животным придется их покинуть. 4. Температура морей также повысится, что приведет к затоплению низинных областей побережья и к увеличению числа сильных штормов. 5. Повышение температуры на Земле может вызвать поднятие уровня моря так как: а)вода, нагреваясь становится менее плотной и расширяется, расширение морской воды приведет к общему повышению уровня моря. б)повышение температуры может растопить часть многолетних льдов, покрывающих некоторые районы суши, например, Антарктиду или высокие горные цепи. Образовавшаяся вода в конечном итоге стечет в моря, повысив их уровень. Меры по предупреждению глобального потепления: Главную меру по предупреждению глобального потепления можно сформулировать так: найти новый вид топлива или поменять технологию использования нынешних видов топлива. Это означает, что необходимо: 1. Уменьшить выброс в атмосферу парниковых газов. 2. В котельных, на заводах и фабриках установить сооружения для очистки выбросов в атмосферу. 3. Отказаться от традиционных видов топлива в пользу более экологически чистых. 4. Уменьшить объемы вырубки лесов и обеспечить их воспроизводство. 5. Создать потепления. законы, обеспечивающие 21 предупреждение глобального 6. Выявлять причины глобального потепления, наблюдать за ними и устранять их последствия. К счастью, далеко не все разделяют эти опасения. Последние данные, полученные при обработке поступающих со спутников изображений, не подтверждают перспективу глобального бедствия, обрисованную пессимистически настроенными учеными. Они вселяют надежду на то, что человечеству удастся справиться с надвигающейся угрозой. Например, сокращения выбросов парниковых газов можно достигнуть за счет повышения эффективности использования энергоресурсов, сокращения утечек тепла и топлива, технического перевооружения энергетического комплекса, перехода на более безопасные виды топлива, например, с мазута на газ. За счет замедления расходования ископаемого топлива - ресурса, как известно, принципиально невозобновимого. За счет развития альтернативных, экологически чистых технологий получения энергии. Заключение. Фактором существования человека на Земле является чистая вода. Сохранить гармонию человека и природы - основная задача, которая стоит перед настоящим поколением. Это требует изменения многих ранее сложившихся представлений о соизмерении человеческих ценностей. Необходимо развитие у каждого человека «экологического сознания», которое будет определять выбор вариантов технологий, строительства предприятий и использования природных ресурсов. Миру нужна устойчивая практика управления водными ресурсами, однако мы еще недостаточно быстрыми темпами движемся в правильном направлении. Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод. Поэтому остро встает вопрос об охране водных ресурсов и очистке сточных вод. Наиболее эффективный путь защиты водоемов от загрязнений это создание безотходного производства. Но в настоящее время наибольшее распространение получила очистка сточных вод. Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут 22 возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточные воды в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь. В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод. Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения. Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физикохимических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение. Более широкое внедрение этого метода как в сочетании с биохимической очисткой, так и отдельно, может в определенной степени решить ряд задач, связанных с очисткой производственных сточных вод. Список литературы 1. Источник: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=905308 © Библиофонд 2. https://www.myunivercity.ru/Геология/Основные_источники_загрязнени я_гидросферы/179657_2304126_страница1.html Зверев В.П. Подземная гидросфера. Проблемы фундаментальной гидрогеологии. – СПб: Научный мир, 2011. – 260 с. 3. Кошевар Д.В. Земля. – СПб.: АСТ, 2015. – 192 с. 23 4. Сотникова Е.В., Дмитренко В.П., Сотников В.С. Теоретические основы процессов защиты среды обитания: Учеб. пособие. – СПб.: Лань, 2014. – 576 с. 5. Тарасов Л.В. Земля – беспокойная планета. Атмосфера, гидросфера, литосфера. – М.: ЛКИ, 2008. – 352 c. 6. Ферронский В.И. Изотопия гидросферы Земли. – М.: Научный мир, 2009. – 316 c. 7. Хаханина Т.И., Никитина Н.Г., Суханова Л.С. Химия окружающей среды: Учебник. – М.: Юрайт, 2014. – 216 с. 8. Общая характеристика и виды проблем [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ecology-of.ru/eko-razdel. 9. Проблемы экологии в России [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ecoportal.info. 10.https://bezotxodov.ru/stochnye-vody/sooruzhenija-dlja-ochistki-stochnyhvod Глоссарий 1. Детергенты-Профессиональные химические средства, и средства бытовой химии для мытья, чистки от загрязнений и уходу за поверхностями. Основным действующим компонентом является поверхностно-активное вещество или смесь ПАВ. 2. Полимеры- вещества, состоящие из «мономерных звеньев», соединённых в длинные макромолекулы химическими или координационными связями. Полимерами могут быть неорганические и органические, аморфные и кристаллические вещества. Полимер — это высокомолекулярное соединение: количество мономерных звеньев в полимере (степень полимеризации) должно быть достаточно велико (в ином случае соединение будет называться олигомером). Во многих случаях количество звеньев может считаться достаточным, чтобы отнести молекулу к полимерам, если при добавлении очередного мономерного звена молекулярные свойства не изменяются[1]. Как правило, полимеры — вещества с молекулярной массой от нескольких тысяч до нескольких миллионов[2]. 3. Пове́рхностно-акти́вные вещества́ (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности раздела термодинамических фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. 4. Канцероге́н (от лат. cancer — рак и др.-греч. γεννάω — рождаю) — факторы окружающей среды, воздействие которых на организм человека или животного повышает вероятность возникновения злокачественных опухолей. Указанные факторы могут 24 иметь химическую (различные химические вещества), физическую (ионизирующие излучения, ультрафиолетовые лучи, а также, в некоторых случаях, электромагнитные поля[1]) или биологическую (онкогенные вирусы, некоторые бактерии[2]) природу; по оценкам онкологов, 80—90 % всех форм рака у человека представляет собой результат действия таких факторов[3]. 5. Атмосфера (от. др.-греч. ἀτμός — «пар» и σφαῖρα — «сфера») — газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Поскольку не существует резкой границы между атмосферой и межпланетным пространством, то обычно атмосферой принято считать область вокруг небесного тела, в которой газовая среда вращается вместе с ним как единое целое. Толщина атмосферы некоторых планет, состоящих в основном из газов (газовые планеты), может быть очень большой. 6. Парнико́вые га́зы — газы с высокой прозрачностью в видимом диапазоне и с высоким поглощением в среднем и дальнем инфракрасном диапазонах. Присутствие таких газов в атмосферах планет приводит к парниковому эффекту. 7. Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. 8. Гольфстри́м (от англ. gulf stream — течение из залива) — тёплое морское течение в Атлантическом океане. В узком смысле Гольфстримом называют течение вдоль восточного побережья Северной Америки от Флоридского пролива до Ньюфаундлендской банки (так оно, в частности, отмечается на географических картах). В широком смысле Гольфстримом часто называют систему тёплых течений в северной части Атлантического океана от Флориды до Скандинавского полуострова, Шпицбергена, Баренцева моряи Северного Ледовитого океана[1]. Температура у поверхности составляет +25…+26 °C, на глубине 400 м +10…+12 °C[1 9. Солнечная активность — комплекс явлений и процессов, связанных с образованием и распадом в солнечной атмосфере сильных магнитных полей. 10.Энергообмен – важнейшая часть функционирование организма. Этот процесс происходит на межклеточном уровне. Но если мембраны клеток подвергаются воздействию вредных веществ, то в них нарушается процесс обмена энергией. Как следствие – жизненные процессы в организме сначала замедляются, потом приостанавливаются и организм перестает существовать. 25 26
