Экология

Экологические проблемы человечества



                 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ


                                 УКРАИНЫ



     ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ


                 ЧЕЛОВЕЧЕСТВА



                                                         Ученицы 6-Б класса
                                              гимназии №1 г.Сум


                                                          Липовой Надежды.



                                            2000 г.



  Экологическое  состояние  планеты  стало  глобальной  проблемой   мирового
масштаба в 21-ом веке, которую пытаются решить ученые многих стран мира.
     Состояние природы вокруг должно заставить нас задать себе вопрос:”А
будут ли наши дети жить на голубой планете Земле?”
      Накопление  углекислого  газа  в  атмосфере-одна  из  основных  причин
парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами  Солнца.Этот
газ не пропускает солнечное тепло  обратно  в  космос.Содержание  парниковых
газов-СО2,  метана  и  др.-неуклонно  увеличивается.  Правда,  действует   и
процесс ,  направленный  в  обратную  сторону,-это  процесс  фотосинтеза,  в
котором растения усваивают двуокись углерода из  воздуха  и  строят  из  нее
свою биомассу. По оценкам ученых, за год вся растительность суши  улавливает
из атмосферы 20-30 млрд. т. углерода в форме его двуокиси.  Один  квадратный
метр быстрорастущего тропического леса за год извлекает из  воздуха  1-2  кг
углерода, 1 м2 арктической тундры-раз в сто меньше, но нельзя забывать,  что
растительность суши-лишь сравнительно небольшая  часть  всей  земной  флоры.
Основную площадь нашей планеты занимают океаны, а в их водах  плавают  массы
микроскопических водорослей. В усвоении атмосферной  двуокиси  углерода  они
играют не  меньшую  роль,  чем  гигантские  по  сравнению  с  ними  наземные
растения, за год эти микроскопические водоросли потребляют  около  40  млрд.
т. углерода.
       Российский климатолог Н. И. Будыко еще  в 1962 г. выдвинул  гипотезу,
что  сжигание  человечеством  огромного  количества  разнообразных   топлив,
особенно  возросшее  во  второй  половине  20  в.,  неизбежно   приведет   к
увеличению содержания углекислого газа в атмосфере. А он задерживает  отдачу
солнечного и глубинного тепла с поверхности Земли в космос, что  приведет  к
эффекту , который мы наблюдаем в застекленных  парниках.  Вследствие  такого
парникового эффекта средняя температура  приземного  слоя  атмосферы  должна
постепенно повышаться.
        Выводы  Н.И.Будыко  заинтересовали  американских  метеорологов.  Они
проверили его расчеты, сами провели многочисленные наблюдения и к концу  60-
х гг. пришли к твердому убеждению, что парниковый эффект в  атмосфере  Земли
существует и нарастает.
         Концентрация, например, двуокиси углерода в  атмосфере  увеличилась
по сравнению с доиндустриальной эпохой на 28 %. Если человечество не  примет
меры, чтобы сократить выбросы этих газов к середине будущего века,   средняя
глобальная температура приземной атмосферы повысится на 1.5-4.5°С.
     Последняя цифра относится  к  высоким  российским  широтам.  Произойдет
перераспределение осадков на  территории  страны,  увеличится  число  засух,
изменится режим речного стока и режим  работы  гидроэлектростанций.  Растает
верхний слой вечной мерзлоты, занимающий в России  около  10  млн.  м2  (60%
территории страны), что  повлияет  на  устойчивость  фундаментов  инженерных
сооружений. Уровень мирового океана поднимется к  2030  г.  на  20  см,  что
приведет к затоплению низколежащих побережий.
   Доли некоторых государств в глобальном выбросе двуокиси углерода  таковы:
США-22%, Россия и Китай-по11%, Германия и Япония-по 5%.
      В балансе потребления органического топлива в нашей  стране  природный
газ занимает 45%, в то время как в мировом топливном  балансе  на  природный
газ приходится  25%.  Таким  образом,  структура  украинской  энергетики  по
воздействию на климат более нейтральна по  сравнению  с  энергетикой  других
стран,  так  как  природный  газ  имеет  более  низкий  коэффициент  выброса
двуокиси углерода, чем уголь и нефть.
   К газам, создающим парниковый эффект, относится и  метан,  поэтому  очень
важно определить его потери при добыче,  транспортировке  по  трубопроводам,
распределении в городах и населенных пунктах, при использовании на  станциях
теплоснабжения и  электростанциях.  По  некоторым  украинским  и  зарубежным
источникам, потери газа по всей этой цепочке составляют от 10 до  30  %,  по
данным Минтопэнерго Украины-1.5%, что соизмеримо с мировой нормой.
    Суммарные промышленные выбросы углерода, например в России,  в  1990  г.
оценивались в пределах 650-700 млн. т.  К  наиболее  загрязняющим  атмосферу
отраслям      отнесены       топливно-энергетическая,       нефтехимическая,
металлургическая и транспортная.
    Мощным источником СО2 служит дыхание почвы. На 1124.9  млн.  га  северо-
западной части  Европы  дыхание  почвы  составляет  1800  МтС,  т.е.  3%  от
глобальной эмиссии, что в три раза  превосходит  индустриальную  эмиссию.  В
условиях  холодного  и  умеренного  климата  за  счет  замедленной  скорости
разложения биомассы происходит (вместе с органическим веществом)  накопление
углерода.
     Другим  местом  скопления  СО2  служат  болота-резервуар   с   временем
пребывания   органического  углерода  в  торфах  до   10   тыс.лет   и   его
аккумуляцией 45-50  МтС/г.  Из-за  малой  скорости  разложения  мха  углерод
активно накапливается в сфанговых болотах. Увеличение годового  стока  может
быть достигнуто в первую очередь облесением,  а  также  путем  сохранения  и
увеличения содержания гумуса в почвах.
     Анализ динамики климатических данных показал, что в 80-х и начале  90-х
г.г. среднегодовые температуры  на  северной  половине  Восточно-Европейской
равнины возросли из-за частой  повторяемости  теплых  зим,  причем  отмечена
сопряженность ареалов максимальной изменчивости климатических  характеристик
с географическим распределением загрязнений атмосферы.
    Изменение климата в результате антропогенных выбросов  парниковых  газов
ведет  к  крупномасштабным  негативным  последствиям  практически  во   всех
областях   деятельности   человека.   Наиболее   значительному    потеплению
подвержены высокие широты Земли, в которых  расположены  значительная  часть
территории Европы и Азии.
    В Западной Европе изменение климата чревато  для  сельского,  лесного  и
водного хозяйства. Это связано главным образом с перераспределением  осадков
и увеличением числа и интенсивности засух. В зоне вечной  мерзлоты,  которая
занимает около 10  млн.  км2,  в  результате  таяния  льдов  при  потеплении
климата  станет  разрушаться  хозяйственная  инфраструктура,  будет  нанесен
ущерб добывающей промышленности,  энергетическим  и  транспортным  системам,
коммунальному  хозяйству.  Подъем  уровня  Мирового   океана    приведет   к
затоплению и разрушению береговой зоны и низменной территории  дельт  рек  с
расположенными здесь населенными пунктами. Изменение климата  может  оказать
негативное влияние на здоровье людей-как из-за усиления теплового стресса  в
южных районах, так и из-за распространения многих видов заболеваний.
       В 1992 г.  страны-члены  ООН  подписали  рамочную  Конвенцию  ООН  об
изменении  климата.  Конечная  цель  Конвенции  заключается  в  том,   чтобы
добиться  стабилизации  парниковых  газов  в   атмосфере   на   уровне,   не
допускающем опасного антропогенного воздействия на климатическую систему.
        Один из главных источников загрязнения атмосферы  углекислым  газом-
автомобильный  транспорт.  Есть  несколько  видов  борьбы   с   этим   видом
загрязнений:   техническое   совершенствование   двигателей   ,    топливной
аппаратуры, электронных систем подачи топлива; повышение  качества  топлива,
снижение  содержания  токсичных  веществ  в  выхлопных  газах  в  результате
применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов;  использование
альтернативных видов топлива, например сжатого природного газа.
     Кроме  того,  открыт  способ  утилизации  углекислого  газа  с  помощью
новейших технологий. Диоксид углерода извлекают из дымовых  газов.  Операцию
проводят высокоэкономичным методом  газоразделения  с  помощью  ионообменных
мембран, при этом концентрацию  углекислоты  доводят  до  98-99%.  Очищенный
диоксид углерода закачивают в хранилища (газгольдеры), откуда  он  поступает
на дальнейшую переработку.
    На следующей стадии углекислый газ смешивают с парами воды и  подвергают
электрохимическому разложению в процессе электролиза. В  результате  реакции
при  высокой  (1100-1500°С)  температуре  на  аноде  выделяется  сверхчистый
кислород, а на катоде смесь окиси  углерода  и  водорода,  т.е.  синтез-газ,
служащий основным сырьем для производства углеводородных  соединений,  всего
спектра современных искусственных  материалов-от  синтетического  бензина  и
дизельного топлива до  изделий  из  полимеров   (пластмасс,  лаков,  красок,
растворителей и т.д.). Синтез-газ может использоваться и в  металлургии  для
бескоксового производства чугуна.
     В Институте нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева  РАН  разработаны
новейшие  технологии  превращения  углекислого  газа  в  метанол  (метиловый
спирт) и диметиловый  эфир,  увеличивающие  в  2-3  раза  производительность
аппаратов при значительном  уменьшении  расхода  электроэнергии.  Здесь  был
создан реактор нового типа, в котором  производительность  увеличена  в  2-3
раза.
    Введение этих технологий снизит накопление углекислого газа в  атмосфере
и  поможет  не  только  создать  альтернативное  сырье  для  синтеза  многих
органических соединений, основой для которых  сегодня  служит  нефть,  но  и
решить важные экологические проблемы.
     В перспективе возможно, хотя пока это  относительно  дорого,  извлекать
диоксид углерода непосредственно из атмосферы крупных промышленных  городов.
Интересно, что его запасы в атмосфере и гидросфере, накопленные за  100  лет
промышленной  цивилизацией,  существенно  превышают   (   в   пересчете   на
углеводороды, полученные по предлагаемой технологии) оставшиеся  на  планете
залежи нефти, а это около 400 млрд.т.
      Стратосферный озоновый слой  защищает  людей  и  природу  от  жесткого
ультрафиолетового и  мягкого  рентгеновского  излучения  в  ультрафиолетовой
части солнечного  спектра.  Каждый  потерянный  процент  озона  в  масштабах
планеты  вызывает  до  150  тыс.  дополнительных   случаев   слепоты   из-за
катаракты, на 2,6% увеличивает число раковых заболеваний кожи.  Установлено,
что жесткий ультрафиолет подавляет имунную систему организма.
     Озон-трехатомные молекулы кислорода-рассеян над Землей на высоте от  15
до 50 км; озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд.  т.  газа
, наибольшая концентрация-на высоте от  20  до  25  км.  Если  гипотетически
сжать эту оболочку  при  нормальном  атмосферном  давлении,  получится  слой
всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна.
    Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных  самолетов  в  высоких
слоях  атмосферы,  испытания  ядерного  и  термоядерного  оружия,  ежегодное
уничтожение  природного   озонатора-миллионов   гектаров   леса-пожарами   и
хищнической рубкой, массовое применение фреонов  в  технике,  парфюмерной  и
химической продукции в  быту-главные  факторы,  разрушающие  озоновый  экран
Земли.
      В последние годы над Северным  и  Южным  полюсами  возникли  «озоновые
дыры» площадью свыше 10  млн.  км2  каждая,  появились  громадные  «озоновые
дыры» над  многими  странами  Европы,  над  Украиной.  Разрушение  озонового
экрана  Земли  сопровождается  рядом  опасных  явных  и  скрытых  негативных
воздействий на человека и живую природу.
      Прорыв через «озоновые дыры» солнечных  рентгено-  и  ультрафиолетовых
лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей  видимого  спектра  в
50-100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров. В1996 г. горели леса  в
Австралии, Северной и Южной Америке,  Африке,  Европе,  Юго-Восточной  Азии.
Индонезийский лесной пожар 1997  г.,  бушевавший  почти  5  месяцев,  покрыл
дымом  не  только  Индонезию,  но  и  Малую  Азию,  Сингапур,  достиг  Южно-
Китайского моря. Люди задыхались от дыма, потерпел катастрофу авиалайнер.
        В 1996 г.  Нобелевской  премией  по  химической  экологии  удостоены
ученые-химики Шервуд Роуланд, Марио Малина из  Калифорнийского  университета
в Беркли (США) и Поль Крутцен из Германии за  научную  гипотезу,  выдвинутую
ими еще в 1974  г.  Их  догадка  состоит  в  том,  что  разрушителями  озона
являлись синтезированные человеком химические вещества, получившие  название
хлорфторуглероды (ХФУ).
      Инертные,  негорючие,  неядовитые,  несложные  в   производстве,   они
получили  широкое  распространение-в  баллончиках  с  аэрозолями  различного
назначения,  а  также   как   охлаждающие   жидкости   в   холодильниках   и
кондиционерах, как растворители (тетрахлорметан,  метилхлороформ,  бромистый
метил), в производстве пестицидов.
      Бромистый метил используется в качестве дезинфицирующего вещества  для
почв  и  товаров  (включая  карантинную   обработку   некоторых   продуктов,
предназначенных  для  международной  торговли   ),  применяется  в  качестве
добавки к автомобильному топливу. Из бромистого метила высвобождается  бром,
который в 30-60 раз разрушительнее для озона, чем  хлор.  Другие  химические
соединения, разрушающие озоновый слой , используются в баллонах для  тушения
пожара, при изготовлении полистироловых стаканчиков и  современных  упаковок
для фасовки продуктов и полуфабрикатов.
        Пик мирового производства озоноразрушающих веществ пришелся на 1987-
1988 гг. и составил около 1,2-1,4 млн. т  в  год.  Около  35%  производимого
объема приходилось на США, 40%-на страны ЕЭС, 10-12% производила Япония.
       Механизм действия фреонов таков: попадая в  верхние  слои  атмосферы,
эти  вещества,   инертные   у   земной   поверхности,   преображаются.   Под
воздействием ультрафиолетового излучения химические связи  в  молекулах  ХФУ
нарушаются.  В  результате  выделяется  хлор,  который  при  столкновении  с
молекулой озона вышибает из нее один атом.  Озон  перестает  быть  озоном  ,
превращается  в  обычный  кислород.  Хлор  же,   соединившись   временно   с
кислородом, вскоре опять оказывается свободным и  «пускается  в  погоню»  за
следующей «жертвой». Его активности хватает, чтобы разрушить  десятки  тысяч
молекул озона.
      В Токио в 1995 г.был опубликован  доклад  международной  экологической
организации, в котором  сделана  попытка  установить  «авторство»  «озоновых
дыр» над Антарктидой. В списке основных озоновых «вредителей» 25  стран,  но
бесспорный приоритет принадлежит США,  Японии  и  Великобритании.  Признано,
что из всех  промышленных  корпораций  самый  большой  вред  озоновому  слою
(13,7% мировых озоновых повреждений) нанесла американская компания «Дюпон».
       Термин «кислотные дожди» ввел  в  1872  г.английский  инженер  Роберт
Смит в книге «Воздух и дождь:  начало  химической  климатологии».  Кислотные
дожди, содержащие растворы серной и  азотной  кислот,  наносят  значительный
ущерб  природе.  Земля,  водоемы,  растительность,  животные   и   постройки
становятся их жертвами. В крупных промышленных городах Украины с  кислотными
дождями на землю в год выпадает до 1500 кг серы на 1км2.
        При сжигании любого  ископаемого  топлива  (угля,  горючего  сланца,
мазута) в составе окисляющегося газа содержатся  диокиси  серы  и  азота.  В
зависимости от состава топлива их может быть  меньше  или  больше.  Особенно
насыщенные сернистым  газом  выбросы  дают  высокосернистые  угли  и  мазут.
Миллионы  тонн  диоксидов  серы,  выбрасываемые  в   атмосферу,   превращают
выпадающие дожди в слабый раствор кислот.
        Окислы азота образуются при соединении азота  с  кислородом  воздуха
при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего  сгорания
и котельных установках. Получение энергии, увы, сопровождается  загрязнением
окружающей среды. Дело осложняется еще и тем, что трубы  теплоэлектростанций
стали расти в  высоту  и  достигают  250-300,  даже  400  м,  следовательно,
выбросы в атмосферу теперь рассеиваются на огромные территории.
       Дождевая вода , образующаяся при конденсации  водяного  пара,  должна
иметь  нейтральную  реакцию,   т.е.   рН   (рН-показатель,   характеризующий
кислотные или щелочные свойства раствора). Но даже в  самом  чистом  воздухе
всегда  есть  диоксид  углерода,  и  дождевая  вода,  растворяя  его,   чуть
подкисляется (рН 5,6-5,7). А вобрав кислоты, образующиеся из диоксидов  серы
и азота, дождь становится заметно кислым.  Уменьшение  рН  на  одну  единицу
означает увеличение кислотности в 10 раз, на две-в 100 раз  и  т.д.  Мировой
рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри,  где  20  апреля  1974  г.
выпал дождь с рН 2,4-это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса.
       В 70-х гг. в реках и озерах скандинавских стран стала исчезать  рыба,
снег в горах окрасился в  серый  цвет,  листва  с  деревьев  раньше  времени
устлала землю. Очень скоро те же явления заметили в  США,  Канаде,  Западной
Европе.  В  Германии  пострадало  30%,  а  местами  50%  лесов.  И  все  это
происходит вдали от городов и промышленных центров. Выяснилось, что  причина
всех этих бед-кислотные дожди.
      Показатель рН меняется в разных водоемах, но в ненарушенной  природной
среде диапазон этих изменений  строго  ограничен.  Природные  воды  и  почвы
обладают буферными возможностями, они способны  нейтрализовать  определенную
часть кислоты и сохранить среду. Однако очевидно, что  буферные  способности
природы небеспредельны.
        В водоемы, пострадавшие  от  кислотных  дождей,  новую  жизнь  могут
вдохнуть небольшие количества фосфатных удобрений;  они  помогают  планктону
усваивать нитраты, что ведет  к  снижению  кислотности  воды.  Использование
фосфата  дешевле,  чем  извести,  кроме  того,  фосфат   оказывает   меньшее
воздействие на химию воды.
       Земля  и  растения,  конечно,  тоже  страдают  от  кислотных  дождей:
снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных  веществ,
меняется состав почвенных микроорганизмов.
       Огромный  вред  наносят  кислотные  дожди   лесам.   Леса   высыхают,
развивается  суховершинность  на  больших  площадях.   Кислота   увеличивает
подвижность в почвах алюминия, который токсичен для  мелких  корней,  и  это
приводит к угнетению листвы и  хвои,  хрупкости  ветвей.  Особенно  страдают
хвойные деревья, потому что хвоя  сменяется  реже,  чем  листья,  и  поэтому
накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные  деревья
желтеют, у них  изреживаются  кроны,  повреждаются  мелкие  корни.  Но  и  у
лиственных  деревьев  изменяется  окраска  листьев,  преждевременно  опадает
листва, гибнет часть кроны, повреждается кора.  Естественного  возобновления
хвойных и лиственных лесов на происходит.
        Все  больший  ущерб  кислотные  дожди  наносят  сельскохозяйственным
культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется  обмен  веществ
в  клетках,   растения   замедляют   рост   и   развитие,   уменьшается   их
сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.
          Специалисты американского  университета  штата  Северная  Каролина
изучили воздействие, оказываемое кислотными дождями на растения в период  их
максимальной  восприимчивости  к  факторам  внешней  среды.   Под   влиянием
кислотных  дождей  непосредственно  после  опыления  в   початках   кукурузы
формировалось меньше зерен, чем  при  орошении  чистой  водой.  Причем,  чем
больше в дождевой воде содержалось кислоты, тем меньше зерен  образовывалось
в початках. Вместе с тем  выяснилось,  что  кислотные  дожди,  прошедшие  до
опыления, не оказывали заметного влияния на формирование зерен.
          Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным  дождям
18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов  декоративных  растений  на
ранних  стадиях  роста.  Наиболее  подверженными  вредоносному   воздействию
оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов,  подсолнечника  и
хлопчатника.  Наименее  восприимчивыми-озимая  пшеница,   кукурузу,   салат,
люцерна и клевер.
         Кислотные дожди не только убивают живую  природу,  но  и  разрушают
памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окислов  кальция  (СаО
и СО2), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс  (СаSО4).
Смена температур, потоки дождя  и  ветер  разрушают  этот  мягкий  материал.
Исторические памятники Греции и  Рима,  простояв  тысячелетия,  в  последние
годы разрушаются прямо на глазах. Такая  же  судьба  грозит  и  Тадж-Махалу-
шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов,  в  Лондоне-Тауэру  и
Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в  Риме  слой  портлендского
известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии статуи на соборе Св.Иоанна  тают,
как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на  площади  Дам
в Амстердаме.
          Страдают  от  кислотных  дождей  и  люди,  вынужденные  потреблять
питьевую  воду,  загрязненную  токсическими  металлами   -ртутью,   свинцом,
кадмием и т.п.
          Спасать природу  от  закисления  необходимо.  Для  этого  придется
резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую  очередь
сернистого газа,  так  как  именно  серная  кислота  и  ее  соли  на  70-80%
обусловливают кислотность дождей ,  выпадающих  на  больших  расстояниях  от
места промышленного выброса.
           Наблюдения за химическим составом и  кислотностью  осадков  ведут
станции, отбирающие на химический  анализ  суммарные  пробы,  на  которых  в
оперативном  порядке  измеряют  только  величину  рН.   Пробы   осадков   на
содержание  от  11  до  20  компонентов  анализируются   в   пяти   кустовых
лабораториях.
            В заключение нужно отметить, что каждый  должен  задуматься  над
тем, что он сделал сегодня для  того,  чтобы  жизнь  на  планете  завтра  не
умерла.





смотреть на рефераты похожие на "Экологические проблемы человечества"