Энергетическое загрязнение биосферы

Введение.

 

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов,

однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала

заметного влияния на биосферу. Лишь в конце прошлого столетия изменения

биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание

ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в

настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к

улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы

материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе

большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов,

часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и

существованию биосферы, и самого человека.

Общее понятие - биосферы.

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни и в таком

смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и

палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Однако задолго до этого под

другими названиями, в частности "пространство жизни", "картина природы",

"живая оболочка Земли" и т.п., его содержание рассматривалось  многими другими

естествоиспытателями.

Первоначально под всеми этими терминами подразумевалась только совокупность

живых организмов, обитающих на нашей планете, хотя иногда и указывалась их

связь с географическими, геологическими и космическими процессами, но при

этом скорее обращалось внимание на зависимость живой природы от сил и веществ

неорганической природы. Даже автор самого термина "биосфера" Э.Зюсс в своей

книге "Лик Земли", опубликованной спустя почти тридцать лет после введения

термина (1909 г.), не замечал обратного воздействия биосферы и определял ее

как "совокупность организмов, ограниченную в пространстве и во времени и

обитаюшую на поверхности Земли".

Первым из биологов, который ясно указал на огромную роль живых организмов в

образовании земной коры, был Ж.Б.Ламарк (1744 – 1829). Он подчеркивал, что

все вещества, находящиеся на поверхности земного шара и образующие его кору,

сформировались благодаря деятельности живых организмов.

Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием

ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно

биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания,

которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались

связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения

организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной

системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте

энергии и веществ при участии живых организмов.

Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом

Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых организмов:

*       автотрофное  – построение организма за  счет использования веществ

неорганической природы;

*       гетеротрофное  – строение организма за счет  использования

низкомолекулярных органических соединений;

*       миксотрофное – смешанный тип построения организма (автотрофно-

гетеротрофный).

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка

Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества

планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Биосфера

охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

 Атмосфера – наиболее  легкая оболочка Земли, которая  граничит с

космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и

энергии с космосом.

Атмосфера имеет несколько слоев:

*       тропосфера  – нижний слой, примыкающий к  поверхности Земли (высота

9–17 км). В нем состредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь

водяной пар;

*       стратосфера;

*       ноносфера – там “живое вещество” отсутствует. Преобладающие элементы

химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

·        Гидросфера – водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности

вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее

чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg

2+, Ca2+, Cl–, S, C.  Концентрация того или иного

элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для

растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая

роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной

особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются

постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

·        Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и

магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний

слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы

Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется

взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет

собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус

(плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат  минералы,

органические вещества, живые организмы, вода, газы. Преобладающие элементы

химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы

земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими

элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном

отношении земная кора – это “царство” кислорода, химически связанного в ходе

геологического развития земной коры.

Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об

обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их

физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в

сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому

способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к

изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное

исследование явлений и процессов природы с позиций отдельных научных

дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку

все шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению

природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.

Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих

проблем воздействия биотических, или живых, факторов на абиотические, или

физические, условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды во

многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на

песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы

контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко

увеличить, и все они свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и

неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере

меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве

от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой –

сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача

– конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет

на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности

Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое

представление о концепции биосферы. Такую задачу как раз и поставил перед

собой выдающийся российский ученый Владимир Иванович Вернадский (1863 –  1945).

 

 

 

Энергетическое загрязнение биосферы.

Особым видом антропогенного воздействия на окружающую природную среду является ее энергетическое загрязнение. Под этим понятием будем подразумевать выбросы в биосферу от промышленных и иных объектов различных видов энергии таких интенсивностей, которые могут быть опасны (вредны) для организма человека и животных и существенным образом отрицательно влиять на экологическую обстановку местности, региона.В настоящее время с этой точки зрения представляют интерес следующие виды энергетического загрязнения: тепловое, электромагнитное, радиоактивное, акустическое.Тепловое загрязнение. В настоящее время в мире за год добывается около 4 млрд. т угля, 3 млрд. т нефти и около 1500 млрд. м3 природного газа—основных видов органического топлива. При сжигании этого количества топлива выделяется около 280-10'5 кДж тепла.Крупнейший потребитель этого тепла — тепловые электрические станции. Мировая выработка электроэнергии в настоящее время оценивается цифрой порядка 8500 млрд. кВт-ч в год, в том числе на тепловых электростанциях — примерно 7750 млрд. кВт-ч, или 28-1015 кДж. С учетом того, что современные теплоэнергетические станции имеют к. п. д. не выше 0,4, потребление ими тепла может быть оценено цифрой 70-Ю15 кДж в год, т. е. 25 % от всего располагаемого. Следовательно, неизбежные потери тепла при выработке электроэнергии глобально составляют 42-Ю15 кДж в год. Этим теплом «обогревается» атмосфера и гидросфера.Кроме того, следует учесть, что значительная часть выработанной электроэнергии, в конечном счете вновь преобразуется в тепло в электронагревательных установках, осветительных приборах и также рассеивается в окружающую среду.Другим крупным потребителем тепла органического топлива, главным образом жидкого, являются транспортные средства — автомобили, тепловозы, морские и речные суда, самолеты. Транспортные энергетические установки, преобразующие тепло топлива в механическую энергию, имеют к. п. д. также не выше 0,4. Следовательно, и в этом случае потери тепла в окружающую среду составляют значительную цифру.Огромное количество топлива (в том числе дрова, торф и другие, не приведенные и не учтенные выше) сжигается в нагревательных промышленных печах, топках технологических паровых котлов, сушильных и других установках, а также для обогрева жилищ и общественных зданий. Практически все это тепло рассеивается в окружающей среде.Последствия теплового загрязнения биосферы в настоящее время изучены еще недостаточно. По оценкам ученых, тепло антропогенного происхождения в настоящее время еще неизмеримо мало по сравнению с теплом, поступающим от Солнца и из земных недр, и составляет примерно 0,005 % этого количества, и таким образом не может существенно сказаться на тепловом балансе Земли. Однако столь малая цифра не должна вызывать успокоенности.Действительно, в глобальном масштабе тепловое загрязнение биосферы пока, видимо, не может считаться опасным. Однако мощные источники антропогенных выбросов тепла при условии их высокой концентрации на небольших территориях могут оказывать заметное влияние на тепловой режим этих территорий, пространств, акваторий. Это относится, например, к таким крупным промышленным районам, как Рурский бассейн в ФРГ, Чикагский и Лос-Анджелесский промышленные комплексы в США, ряд районов в Японии и т. д. Здесь температура воздуха зимой в крупных городах обычно на несколько градусов выше, чем поблизости расположенных небольших населенных пунктах.Заметно также изменяют тепловой режим рек и озер сбросы в них тепла от тепловых электростанций. Это существенно влияет на условия обитания водных организмов и на структуру экологических систем таких водоемов. Иначе говоря, влияние мощных антропогенных источников тепла на биосферу вполне ощутимо, хотя и имеет локальный характер.Электромагнитное загрязнение. Среди выдающихся достижений человечества в науке и технике XX в. особое место занимают успехи в открытии, исследовании и практическом использовании электромагнитных волн широкого диапазона частот. Электромагнитные излучения применяются для радиосвязи, радиолокации, радионавигации, в системах радиотелеметрии, а также в промышленности для высокочастотного нагрева материалов при их сушке, спекании, плавке и т. д. Передача, распространение этого вида энергии происходит в соответствии с ее назначением, в основном в атмосфере, космосе, хотя может происходить и в других средах.На Земле естественных и стабильных источников таких излучений практически нет, а сеть искусственных, т. е. антропогенных, в настоящее время исключительно широка и неуклонно разрастается. Образное выражение о том, что в эфире стало тесно, соответствует действительности. За исключением, пожалуй, только нагревательных установок, все источники электромагнитных излучений специально предназначаются для распространения радиоволн в пространстве (атмосфере). С этой точки зрения радиоволны не могут считаться отходами производства, загрязнителями. Однако с другой точки зрения, радиоволны (электромагнитные излучения) при определенных значениях параметров (частота, интенсивность) могут оказывать вредное или даже опасное воздействие на организм человека, на население определенных территорий, отрицательно влиять на другие живые организмы. Это и позволяет отнести электромагнитные излучения определенных диапазонов параметров к одной из разновидностей энергетического загрязнения окружающей среды. В какой-то мере можно говорить и о загрязнении эфира некоторыми видами электромагнитных излучений, являющимися помехами для радиосвязи, телевидения и т. п.Радиоактивное загрязнение. Рассеянные на Земле природные радиоактивные вещества и проникающие сквозь атмосферу космические лучи создают естественный фон радиоактивного излучения, безопасный для живых организмов. Антропогенные источники такого излучения значительно мощнее и опаснее для живой природы, поэтому можно говорить о радиоактивном загрязнении окружающей среды от этих источников.Радиоактивное загрязнение природной среды может вызываться проникновением в нее радиоактивных веществ в достаточно большом количестве или работой специальных установок (научно-исследовательских, энергетических, медико-диагностических и др.), при которой происходит излучение электромагнитных волн (т. е. рентгеновских α -лучей). Опасность загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами возникает при добыче и обогащении их руд, погрузочно-разгрузочных работах, их перевозке и хранении. Серьезную проблему представляет также сбор, обезвреживание, удаление и захоронение радиоактивных отходов.Опасность воздействия радиоактивных излучений на живые организмы, включая человека, заключается в ионизации жидкостей и тканей организма, сопровождающейся сложными физико-химическими и биологическими процессами, которые приводят к таким результатам, как разрывы молекулярных связей, изменение структуры молекул, гибель клеток, нарушение обмена веществ, образование злокачественных опухолей и многим другим, вплоть до смертельного исхода.Характер такого воздействия радиоактивных (или ионизирующих) излучений на организм человека учитывался при разработке в США первых экземпляров атомной бомбы, так как наряду с огромной разрушительной силой взрыв ее неизбежно (и это было известно) сопровождается мощным губительным радиоактивным излучением и заражением. Несмотря на то что непосредственно в военных целях с 1945 г. на Земле взорвано только две небольшие по нынешним понятиям атомные бомбы (над Хиросимой и Нагасаки), причинившие тем не менее массовую гибель людей и неисчислимые бедствия, атомное оружие в настоящее время представляет реальную опасность радиоактивного заражения всей биосферы. Широко, в частности, известна трагедия жителей малых островов Бикини, а также японских рыбаков, пострадавших в мирное время от радиоактивного заражения при испытаниях ядерных бомб, проводившихся Соединенными Штатами Америки в Тихом океане.

К настоящему времени в мире накоплено столько атомного и термоядерного оружия, что при возникновении ядерного конфликта он может перерасти в глобальную катастрофу, которая погубит не только человечество, но и всю биосферу в ее современном состоянии. Эта опасность вызывает особую озабоченность мировой общественности. Наша страна и все прогрессивное человечество ведут непримиримую борьбу не только за запрещение ядерного оружия, но и за полное запрещение всех видов его испытаний.Акустическое загрязнение. Загрязнение окружающей среды звуковой энергией в настоящее время стало также серьезной проблемой, в которой можно выделить два аспекта: городской шум и шум в местах обитания диких животных.Городской шум при значительных его уровнях создает дискомфортные условия обитания людей, делает невозможным их полноценный отдых, вызывает неврозы и другие заболевания. Основными источниками городского шума являются: производственное оборудование промышленных предприятий и служб быта, строительная техника, городской рельсовый и безрельсовый транспорт, транспортные средства междугородных сообщений (поезда, самолеты, морские и речные суда). Наибольшую долю (до 80 %) в шумовое загрязнение городской среды вносит автомобильный транспорт.Интенсивность движения автомобилей на основных транспортных магистралях крупных городов в часы пик исчисляется тысячами единиц в час, а создаваемый ими шум достигает таких значений, которые далеко не всегда позволяют планировочными, архитектурными и другими мероприятиями обеспечить соблюдение требований санитарных норм для территории жилой застройки и для жилых помещений. Городской шум проникает в классы и аудитории учебных заведений, в служебные помещения и зрительные залы, в палаты больниц и т. п. Такое воздействие всепроникающего шума на человека в течение многих часов, или даже круглосуточно, наносит его здоровью существенный ущерб. Тем не менее в ряде городов нашей страны имеются большие достижения в борьбе с городским шумом.Шум в лесах, горах и тому подобных незаселенных человеком пространствах и территориях может оказывать пагубное воздействие на обитающих там диких зверей, птиц и других животных, нарушать привычные для них естественно сложившиеся условия существования. Многие из животных пугливы и болезненно реагируют на шумы.Мощных и стабильных источников шума антропогенного происхождения на незаселенных человеком территориях, как правило, не имеется. Однако эти территории могут пересекаться самолетными и вертолетными трассами, железными и иными дорогами ее достаточно шумными транспортными средствами. Здесь же могут на непродолжительное время оказываться геолого-разведочиые партии, бригады лесозаготовителей, мелиораторов с достаточно шумным оборудованием и транспортными машинами. К сожалению, даже этого может быть достаточно, чтобы отдельные виды животных навсегда покинули эти территории и тем самым нарушили структуру сложившейся экологической системы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вывод.

На сегодняшний день экология находиться на катастрофическом уровне. Почему-то человек выбрал местом свалки своё «жилище», ведь мы не будем распылять в своей квартире вредные для нашего здоровья газы, насыпать себе в чай вместо сахара шлаки, «забеливая» его нефтью. Мы относимся с брезгливостью и осуждаем бомжей живущих на помойках, питающихся отходами, но всё это в узком смысле, а в широком, если посмотреть на наш мир глобально, чем мы лучше? Мы пьём загрязнённую воду, готовим на ней пищу, мы едим продукты, выращенные на полях обработанные химикатами, мы дышим загрязнённым воздухом, и в этом случае разве мы не достойны осуждения? Средства массовой информации ежедневно сообщают нам о происходящих катастрофах, стихийных бедствиях, всё это непосредственно связано с нарушением экологии. Наша планета это живой организм, в котором, как и в нашем организме происходят химические и прочие процессы, и если организм заражен каким-либо вирусом, его защитная реакция вырабатывает антивирусные вещества, для борьбы и выживания. Как говорят врачи «надо лечить не болезнь, а причину её возникновения». Сегодня причиной заболевания нашей планеты, является человек с его хозяйственной деятельностью и если мы также будем продолжать убивать её, то природа найдёт лекарство от этого недуга.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы.

1.                 Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гепотизы). М.: Россия молодая, 1994.

2.                 Протасов В.Ф. Экология, здоровье  и охрана окружающей среды  в России. Учебное и справочное  пособие. – 3-е издание – М.: Финансы  и статистика. 2001.

3.                 Петров В.В. Экологическое право  России: учебник для вузов. – М.: ВЕК, 1995.

4.                  Коробкин В.И. Экология. Высшее образование. – М.: Ростов- на- дону, 2005.

«Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении» Лозановская И.Н.; Орлов Д.С.; Садовникова Л.К. Москва 1998г.

 

5. «Экологические проблемы. Что происходит, кто виноват и что делать?» под редакцией Данилова-Данильяна В.И. Москва 1997г.

 

6. Статья «Ядерная мифология конца 20 века» А.В.Яблоков «Новый мир» 1995г.