Шпаргалка по "Экологии"

Ресурсное истощение  планеты и экология. Не менее важным фактором глобального кризиса является процесс ресурсного истощения планеты. К концу XX столетия человечество столкнулось  с энергетическим, продовольственным  кризисом, тенденцией резкого сокращения запасов невозобновляемых и нарастающей непригодностью и даже опасностью для жизни возобновляемых ресурсов. Безусловно, ресурсный кризис нельзя рассматривать вне связи с проблемами экологии и демографии. Было бы неверно утверждать, что в мире нет осознания угрозы ресурсной и экономической катастроф. Научные круги, общественность способствует принятию различных нормативных актов, достаточно широких национальных и межнациональных программ в области защиты окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Однако в целом проблема едва ли разрешима с помощью этих мероприятий. Ее кардинальное решение не может состояться в рамках индустриальной цивилизации, человечеству необходим переход к новым нормам поведения, ценностным ориентирам в рамках нового постиндустриального общества.

Демографический фактор. Демографический фактор глобального  кризиса наиболее ярко проявляется  в странах Третьего мира. Освободившись  от колониальной зависимости, через  три-четыре десятилетия свободного развития население большинства  этих стран оказалось перед лицом  нищеты, голода и эпидемий. Наиболее рельефно страдания огромной части  человечества выглядят на фоне успехов  НТР в передовых странах. Плачевное  состояние стран Третьего мира обусловлено  не только историческими особенностями  их развития, но и исключительно  высокими темпами роста населения. Так, за последние 30 лет численность  населения экономически развитых 39 стран увеличилась всего на 43%, в то время как население развивающихся 170 государств - в 2,2 раза. Демографы  прогнозируют в недалеком будущем  демографическую стабилизацию и  даже депопуляцию в развитых странах, темпы роста населения в странах  Третьего мира будут чрезвычайно  высокими, а следовательно, будут  усугубляться проблемы занятости, бедности, нищеты, голода и т. п.

Чрезвычайно опасным  является то, что страны Третьего мира становятся очагом нестабильности для  всего мира. Не решив их проблемы, невозможно успешно решать и остальные  глобальные противоречия.

33. Сокращение озонового  слоя.

С начала 20 века ученые наблюдают за состоянием озонового слоя атмосферы. Сейчас уже  все понимают, что стратосферный  озон является своего рода естественным фильтром, препятствующим проникновению  в нижние слои атмосферы жесткого космического излучения - ультрафиолета-В.

Озон  это разновидность кислорода. Он был открыт в 1839 году немецким химиком  Шенбейном, а в 1873г. английский химик Гартли обнаружил его в приземной атмосфере.

Молекула  озона состоит из трёх атомов кислорода, а молекулярный кислород состоит  из двух атомов. Озон образуется в верхних  слоях атмосферы из атомарного кислорода  в результате химической реакции  под влиянием солнечной радиации, вызывающей диссоциацию молекул  кислорода.

Особо эффективно озон образуется из молекулярного  и атомного кислорода на высоте 30-70 км. Выше эта реакция протекает плохо, так как молекул кислорода там мало, а ниже этого диапазона плохо проникает ультрафиолетовое излучение, которое нужно для его образования.

Свойства  трёхатомной молекулы озона принципиально  отличаются от двухатомной молекулы молекулярного кислорода. Озон остаётся газом до температуры –111,9 гр. С. При понижении температуры он переходит в жидкость тёмно-синего света. Если температуры опустить до –192,7 гр. С., то жидкость превратится  в тёмно-фиолетовые кристаллы.

Озон  обладает огромной реакционной способностью и легко реагирует со многими  веществами. В нижних слоях атмосферы, где подобных веществ много, озон является недолговечным загрязняющим веществом. Но в стратосфере, веществ, с которыми может реагировать  молекула озона не так много, поэтому  там он сохраняется в течение  длительного времени.

В воздухе  озон присутствует всегда. Его концентрация у земной поверхности составляет в среднем 10-6%.

Общая схема движения озона выглядит примерно так. В стратосфере озон образуется с участием атомного кислорода. В  стратосфере атомного кислорода  очень мало по сравнению с озоном. Атомный кислород образуется под  действием солнечного излучения. Как  только с заходом Солнца солнечное  излучение исчезает, образование  атомного кислорода прекращается. Тот  атомный кислород, который был  образован до этого момента, идёт на создание озона.

Ночью пока нет солнечного излучения, разрушение озона не происходит. Исчезает озон в различных реакциях с химическими  соединениями и под действием  солнечного излучения. Поскольку в  атмосфере от 100 км и до поверхности земли происходит интенсивное перемешивание, то вступать в реакцию с озоном в стратосфере могут химические соединения, которые образовались на земле, в её приземном слое, а затем из-за перемешивания были подняты в атмосферу. Для того, что бы слой оставался неизменным, должен существовать баланс между количеством образующегося озона и озоном, который разрушается.

Озоновый  «экран» расположен в стратосфере, на высотах от 7-8 км. на полюсах, 17-18 километров на экваторе и примерно до 50 километров над земной поверхностью. Гуще всего озон в слое 22 – 24 километров над Землей.

Слой  озона удивительно тонок. Если бы этот газ сосредоточить у поверхности  Земли, то он образовал бы пленку лишь в 2-4 мм толщиной (минимум – в районе экватора, максимум – у полюсов). Однако и эта пленка надежно защищает нас, почти полностью поглощая опасные ультрафиолетовые лучи. Без нее жизнь сохранилась бы лишь в глубинах вод (глубже 10 м) и в тех слоях почвы, куда не проникает солнечная радиация.

Озоновый  слой в стратосфере важен тем, что он поглощает определённый диапазон солнечного излучения. Наиболее сильно длину волн 253.65нм. Этот диапазон приходится на ультрафиолетовое излучение Солнца. Озоновый слой толщиной всего лишь 3мм (при температуре 0⁰С и нормальном давлении) способен снизить интенсивность излучения на этой длине волн в число раз, равное 10⁴⁰.

Полоса  поглощения озона от 200 до 300нм в честь  её первооткрывателя, была названа  полосой Гартли. Но имеются и другие полосы поглощения озона (более слабые) от 300 до 360 нм. Это полоса Хюгинса. И волны от 440 до 850 нм. Это полоса поглощения Шапюи.

В последнее  время внимание ученых обращено на один из видов качественных загрязнителей  среды – хлорфторуглеродистые соединения – фреоны (ХФУ), имеющие чисто антропогенное происхождение. Эту группу газов широко используют в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, в виде растворителей, распылителей, стерилизаторов, моющих средств и др. было обнаружено крайне негативное воздействие фреонов на озоновый слой атмосферы.

С начала 70-х годов ученые стали отмечать неуклонное истощение озонового  слоя. В середине 1970-х гг. Была высказана  гипотеза о разрушении озонового  слоя хлор-, фтор- или бром- содержащими  веществами используемыми в промышленности, проникающими в верхние слои стратосферы. Их назвали озоноразрушающими веществами (ОРВ).

Сначала гипотеза не вызвала большого интереса и к ней вернулись лишь спустя 10 лет. Было доказано, что накопившись  в тропосфере, ХФУ проникают в  стратосферу и катализируют (прежде всего благодаря выделению свободного хлора) реакции разложения озона, тонкий слой которого защищает землю от ультрафиолета. Хлорфторуглероды (ХФУ) или другие ОРВ, выпущенные человеком в атмосферу, достигают стратосферы, где под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца их молекулы теряют атом хлора. Агрессивный хлор начинает разбивать одну за другой молекулы озона, сам при этом не претерпевая никаких изменений. Срок существования различных ХФУ в атмосфере от 74 до 111 лет. Расчетным путем доказано, что за это время один атом хлора способен превратить в кислород 100 000 молекул озона.

За последние 20-25 лет в связи с увеличением  выбросов фреонов, а также окислов  азота, защитный озоновый экран уменьшился приблизительно на 2%, а по другим данным до 5%. По расчетам ученых уменьшение озона  на 1% увеличивает ультрафиолетового  излучения на 2%. Кроме того, в северном полушарии снижение озонового слоя произошло на 3%, причем в зимние месяцы, когда низкие температуры способствуют воздействию фреонов на озоновый слой, понижение доходит до 5%. С  экономико-географических позиций  это объясняется наибольшим выбросом фреонов США – 31%, Западной Европой  – 30%, Японией – 12%, странами СНГ – 10%.

Более того, над некоторыми территориями стали возникать «озоновые дыры», которые отличаются более сильным  разрушением озонового слоя.

Первая  «дыра» была обнаружена над Антарктидой  в 1978г. В 1985г. английские ученые опубликовали сообщение о том, что ежегодно в октябре над Антарктидой  кол-во озона в атмосфере уменьшается  на 40-50%, а иногда падает почти до нуля. При этом размеры дыры колеблются от 5 млн до 20 млн км2. Более того, озоновая дыра разрастается. Особенно ярко выраженной она была в 1992г.

Озоновая "дыра" существует не постоянно. Она  появляется в начале антарктической весны в середине октября и  исчезает через месяц. На высотах 13-24 км озоновый слой разрушается полностью, а на других сильно уменьшается.

Тщательные  исследования атмосферы выявили  снижение концентрации озона и в  Северном полушарии. Вторая подобная дыра была обнаружена над Арктикой. Она  меньше по размерам и состоит из нескольких малых дыр, но в большей  степени влияет на жителей Евразии.

В середине 1980-х гг. содержание озона начало падать над территорией средних  широт северного полушария. В  конце 1994г. возникла огромная озоновая дыра над территорией зарубежной Европы, России, США. В начале 1995г. было зарегистрировано рекордное (на 40%) падение  содержания озона над территорией  Восточной Сибири. Весной 1997г. снова  наблюдалось аномально низкое содержание озона над Арктикой и значительной частью Восточной Сибири. Диаметр  этой дыры составил приблизительно 3000 км.

По мнению врачей, каждый потерянный процент  озона в масштабах планеты  вызывает до 150 тысяч дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6 процента увеличивается количество раковых заболеваний кожи, значительно  возрастает число болезней, вызванных  ослаблением иммунной системы человека. Наибольшему риску подвержены жители северного полушария со светлой  кожей. Но страдают не только люди. УФ-В  излучение, к примеру, крайне вредно для планктона, мальков, креветок, крабов, водорослей, обитающих на поверхности  океана.

34. «Парниковый эффект»  в земной атмосфере.

Парниковый  эффект – способность атмосферы  накапливать тепло. Т.е. действует  принцип парника. Солнечные (коротковолновые) лучи свободно проходят через пленку или стекло, нагревают почву, от которой  тепло передается воздуху. Воздух и  почва испускают длинноволновую радиацию, которую стекло или пленка не пропускают. Температура в парнике  или теплице оказывается на десятки  градусов выше, чем снаружи. Это явление  и получило название парникового  эффекта. Парниковый эффект всегда был  характерен для земли. Часть длинноволновой радиации, излучаемой Землей, удерживается в атмосфере. В результате среднегодовая  температура воздуха у поверхности  Земли равна +14⁰. При отсутствии парникового эффекта температура воздуха была бы ниже на 37⁰.

Длинноволновую  радиацию задерживают в основном пары воды и углекислый газ. К парниковым газам также относятся СН₄, NО_2, фреоны (Н: зимой при облачной погоде теплее, чем в ясный день).

Радиационный  баланс Земли (R) складывается из 5 факторов:

Q – прямая солнечная радиация;

q – рассеянная солнечная радиация;

A – альбедо (величина отраженной радиации от поверхности Земли, растений, домов и т.п., выраженная в % от поступающей радиации);

В₃ – излучение Земли;

В_А – противоизлучение атмосферы.

Все величины в нормальных условиях устойчивы, но при увеличении в атмосфере парниковых газов или увеличении количества поступающего тепла из других источников радиационный баланс нарушается.

Источники тепла:

Тепло Солнца;

Поступление тепла из океана;

Недра Земли, тепло, выделяемое при извержениях  вулканов, горячих источников, гейзеров и т.п.;

Тепло, выделяемое при окислительных процессах  в почве;

Тепло, выделяемое при энергопотребелении человеком. По прогнозам годовой прирост энергопотребления составит 0,5 – 0,7% в год.

Одновременно  промышленные предприятия поставляют большое количество парниковых газов: СО₂, СН₄, NО_2, О_3, фреоны.

В настоящее  время эти источники, а возможно и другие еще не исследованы достаточно, но работы гляциологов, изучающих льды Антарктида, Гренландии, Арктики (академик В.М. Котляков и его сотрудники) выяснили, что в период последнего оледенения содержание СО₂ в атмосфере было меньше на 25%, а в межледниковую эпоху больше на 40% по сравнению с современностью. Содержание СН₄ от пиков оледенения к межледниковым периодам возрастало почти в 2 раза.