Лекция по Экологии

Дисциплина Экология

Занятие № 7

Тема занятия: Антропогенное и естественное загрязнение биосферы.

Цели: (какие компетенции формируются)

- образовательные- сформировать знания и создать условия для изучения масштабности и последствий антропогенного воздействия на природу.

-развивающие- обобщить знания об антропогенном воздействии на окружающую среду; выявить возможность оптимистического развития цивилизации при соблюдении определенных условий; предложить способы решения проблемы антропогенного воздействия на природу.

-воспитательные- активизировать познавательную деятельность учащихся; развивать умение подбирать аргументы, строить доказательства, логическую цепочку рассуждений, ведущую к формулированию умозаключений; формировать информационную культуру.

Тип занятия: Занятие изучения нового материала

Вид занятия: лекция, объяснение, беседа.

Оборудование: проектор, экран, работа с атласами.

Литература:

1.Об охране окружающей среды: Федеральный закон № 7-ФЗ Российской Федерации// Российская газета. 12 февраля. 2002 г.

2.Об экологической экспертизе: Федеральный закон от 23.1195 № 174-ФЗ// СЗРФ. 1955. № 48. Ст. 4556// РГ от 30.11.95.

3.Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология: Учебник для вузов. Изд. 3-е, преработ. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009.

4.Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере: Учебное пособие для вузов. Изд. 3-е, переработ. — Ростов н/Д: Феникс, 2006.

Ход занятия:

1. Организационный момент: (сообщение темы, краткого плана, постановка целей и задач занятия).

План

-Загрязнение атмосферы.

-Виды загрязнений атмосферы.

1. Мотивация учебной деятельности обучающихся.

2. Изучение нового учебного материала (план занятия).

План

-Загрязнение атмосферы.

-Виды загрязнений атмосферы.

1. Источники загрязнения биосферы

Источники загрязнения биосферы принято разделять на природные и антропогенные (промышленные). Природные источники загрязнения вызваны естественными процессами - извержением вулканов, почвенной пылью и др., такие источники, как правило, локализованы и не являются определяющими для биосферы в целом.

Антропогенные (промышленные) источники загрязнения биосферы могут оказывать длительное разрушительное действие. Эти источники разделяют на материальные, т. е. вещества, включающие механические, химические, биологические загрязнения, и энергетические (физические).

Непосредственными объектами загрязнения служат основные сферы обитания биотического сообщества: атмосфера, вода, почва. Жертвами загрязнения являются составляющие биоценоза, растения, животные, микроорганизмы. Всякое загрязнение, как правило, не всегда ощущается сразу и часто имеет скрытый характер, причем это может быть и необязательно прямой выброс в при' родную среду вредных веществ. Например, такой «безобидный» процесс, как отвод воды из водоемов для различных хозяйственных нужд, приводит к изменению естественного режима температуры (тепловое загрязнение), что затрагивает целый ряд взаимосвязанных процессов, характеризующих данную экологическую систему, вплоть до полного ее уничтожения (например, катастрофа Аральского моря). Опасным при изменении любой экологической системы является появление не свойственных ей веществ.

Вещества, воздействующие на организм человека или экосистему, называют вредными веществами.

2. Процессы загрязнения

Процессы загрязнения в широком смысле можно классифицировать следующим образом:

-ингридиентное загрязнение как совокупность веществ, чуждых данной экосистеме;

-параметрическое загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей среды;

-биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций живых организмов;

-антропологическое загрязнение, представляющее изменение экологических систем в процессе природопользования, связанном с оптимизацией природы в интересах человека.

Постоянную и основную экологическую опасность для крупных городов России представляет современный автотранспорт. В составе отработанных газов любого бензинового двигателя содержится около 200 различных веществ, в том числе 3 % оксида углерода, 0,06 % оксида азота, углеводородов и бензопирена. За год при 15 тыс. км пробега автомобиль потребляет 4 т кислорода и выбрасывает в атмосферу 3 т диоксида углерода, 500 кг оксида углерода, 90 кг углеводородов, 30 кг оксида азота. Ежегодно с выхлопными газами автомобилей поступает 0,4 млн т. свинца, то есть практически весь выброс свинца в атмосферу. В крупных городах на долю автотранспорта приходится от 50 до 80 % всех загрязнений.

В России вклад в загрязнение воздуха по отраслям промышленности распределяется следующим образом:

- черная металлургия-35 %;

- цветная металлургия-20 %;

- нефтехимия-25 %;

- промышленность стройматериалов-15 %;

- химическая промышленность-5 %.

С переменами в Восточной Европе, стала публиковаться ранее засекреченная информация о воздействии загрязнения окружающей среды на здоровье людей. Так, исследования, проведенными Минздравом Болгарии, показывают, что среди проживающих вблизи центров тяжелой промышленности уровень заболеваемости астмой и язвой желудка в девять раз выше, кожными болезнями — в четыре раза, гипертонией и неврозами-в три раза выше, чем среди тех, кто живет в относительно экологически чистых районах.

В каждом промышленном центре структура промышленности индивидуальна. По состоянию на 1992 г. Россия, по нормах ЮНЕСКО, в списке городов, в которых выброс вредных веществ в атмосферу превысил 200 тыс. т/год, - значилось 50 городов. В тройке «лидеров» значатся: Норильск-2368 тыс. т/год, Москва - 1113 тыс. т/год, Новокузнецк-889 тыс. т/год. Далее идут Магнитогорск, Липецк, Череповец, Нижний Тагил.

В период 1988-2000 гг. в связи с массовым сворачиванием производства экологическая ситуация в России несколько улучшилась. Там же, где производство осталось, экологическая ситуация ухудшается. Например, по данным 1998 г., в Перми работа предприятий йодорганического и фторорганического синтеза без должного уровня очистных сооружений привела к тому, что 57 % мальчиков и 82 % девочек (возраст до 14 лет) имеют патологическое разрастание щитовидной железы. В то же время снижение загрязнения воздуха в два раза (по данным исследовательских центров США) увеличивает продолжительность жизни на три—пять лет, снижает заболевание раком легких на 25 %, сердечно-сосудистыми заболеваниями — на 10 %.

Отсутствие активных экологозащитных мероприятий в России привело в 2000 г. (по сравнению с 1986 г.) к снижению продолжительности жизни на 12 лет, она составляла 57,5 года, что соответствовало 77 месту в мире; по детской смертности Россия занимала 44 место (24/1000), 40 % городского населения проживало в экологически неблагоприятных условиях.

Реальную опасность для здоровья человека представляет выброс в атмосферу промышленной и транспортной пыли, особенно золы, которая содержит много токсичных веществ. Влияние пыли на организм человека связано с ее дисперсностью. Мелкие частицы проникают в дыхательные пути и раздражают слизистые оболочки. Пыль, содержащая ядовитые вещества (мышьяк, ртуть, свинец), приводит к отравлениям. Например, свинцовая пыль изменяет состав крови и костного мозга, вызывает мышечную слабость, поражает головной мозг, печень и почки. Ртуть, проникая в мозг, разрушает нервную систему, ослабляет умственные способности, вызывает импотенцию. Асбестовая пыль способна вызвать фиброз легких. Тяжелые металлы, выброшенные в атмосферу, включаются в природный круговорот. Накопление их в любой среде опасно для всего живого. Ряд из них, например мышьяк и хром, способны вызывать раковые заболевания.

3. Защита от загрязнений

Основным направлением защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами является создание новых малоотходных технологий с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья. К технологическим защитным мероприятиям также относятся: рекуперация растворителей, герметизация оборудования, сокращение неорганизованных выбросов, замена сухих процессов мокрыми, применение малодымного и малосернистого топлива, строительство высоких (до 300 м) труб для удаления зоны максимального загрязнения и снижению концентрации в приземном слое. К техническим мерам борьбы с выбросами автотранспорта относится регулировка двигателя с выбором оптимального состава горючей смеси и режима зажигания.

Критерием оценки влияния выбросов предприятий на окружающую среду является сравнение практических концентраций примесей в атмосфере с предельно допустимыми (ПДК).

В местах образования вредных веществ (производственные помещения) установлены ПДК содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДКр3) для 8-часовой рабочей смены.

Загрязняющие вещества по степени воздействия на организм человека разделены по следующим классам опасности:

I класс: чрезвычайно опасные (ПДКр3

II класс: высокоопасные (ПДКр3 = 0,1 —1,0 мг/м3),

III класс: умеренноопасные (ПДКр3 = 1,1 —10,0 мг/м3).

IV класс: малоопасные (ПДКр3 10,0 мг/м3).

Любая производственная деятельность связана с появлением отходов. «Безотходность» природных циклов — это миф, который опровергается огромными пластами геологических отложений, возникших в результате деятельности живых организмов. Отходы производства, попадая в природную среду, практически всегда изменяют её химический состав или физические свойства и, следовательно, являются загрязняющими веществами.

Ландшафты и экосистемы наиболее заселённых местностей и весь современный облик биосферы сформировались под антропогенным воздействием. К сожалению, предсказать дурные последствия человеческой деятельности обычно можно, но никогда нельзя сказать с уверенностью, что учтены все возможные опасности. Поэтому упомянутые источники загрязнения, опасные вещества и технологии, разрушительные для природных экосистем, — это только наиболее распространённые виды отрицательных антропогенных воздействий на природу.

Пытаться строго классифицировать эти воздействия — невыполнимая задача, но по характеру условно их можно разделить по преимуществу на физико-химические, биологические и физико-механические.

Примеры физико-химического загрязнения — выбросы в атмосферу и водоѐмы загрязняющих веществ (в том числе радиоактивных).

Примеры биологического загрязнения — загрязнение воды и почвы нечистотами, содержащими болезнетворные микроорганизмы, и антропогенная интродукция (внедрение) биологических видов, чужеродных для биоценоза и губительных для его природных обитателей.

Примеры физико-механического загрязнения — засорение атмосферы частицами пыли из-за неправильной распашки земель, ведущей к эрозии, то есть разрушению, почв, или шумовое загрязнение городской среды.

По времени и степени создаваемого ущерба антропогенные воздействия можно разделить на кратковременные аварии и перманентные (постоянные или долговременные) нагрузки на экосистемы, длительность которых превышает или сопоставима со временем сукцессии. При этом аварийные нагрузки могут иметь и весьма долговременные последствия. Хотя последствия катастрофических аварий обычно производят наиболее сильное впечатление, основной экологический ущерб приносит перманентное загрязнение окружающей среды.

Химическое загрязнение может носить двоякий характер.

Во-первых, это антропогенное изменение природных циклов имеющихся в природе веществ и сдвиг их биогеохимических циклов и концентраций. Пример: выброс огромных количеств окислов углерода, серы и азота при сжигании ископаемого топлива.

Во-вторых, это распространение в природных средах синтетических веществ, в том числе особо ядовитых, в принципе в природе не существующих (ксенобиотики).

Примеры: утечки диоксинов-14 и использование ядохимикатов в сельском хозяйстве. Подобные вещества особо опасны тем, что в экосистемах могут отсутствовать механизмы их разложения или консервации, а живые организмы не обладают способностью к их уничтожению при попадании во внутренние органы.

Для загрязняющих веществ вводят нормативы, называемые предельно допустимыми концентрациями (ПДК).

ПДК устанавливаются отдельно по каждой среде. Кроме того, для воздуха ПДК устанавливаются в зависимости от времени воздействия. Под разовой ПДК для воздуха обычно понимают концентрацию, допустимую в течение не более 20 минут. Среднесуточная ПДК — это концентрация вредного вещества в области охраны окружающей среды, а также государственных стандартов и иных нормативных документов в области охраны окружающей среды. «Нормативы и нормативные документы в области охраны окружающей среды разрабатываются, утверждаются и вводятся в действие на основе современных достижений науки и в техники с учетом международных правил и стандартов в области охраны окружающей среды». Под воздействием здесь подразумевается любая деятельность, вносящая физические, химические или биологические изменения в природную среду.

Первоначально ПДК устанавливались, исходя из «отсутствия практического влияния на здоровье человека». Однако этот критерий оказался слишком неопределённым и недостоверным, так как он не учитывал генетических и долгосрочных последствий воздействия загрязнения. Например, стало ясно, что многие канцерогены, то есть вещества, вызывающие рак, опасны при любых концентрациях, а их действие проявляется спустя много лет. В других случаях накопление вещества в пищевых цепях превращает его вполне безопасные для человека концентрации в природной среде в смертельно опасные в пищевых продуктах. Кроме того, многие вещества, практически безвредные для человека при наблюдаемых концентрациях, наносят громадный ущерб природной среде. Поэтому нормы ПДК постоянно пересматриваются в сторону их уменьшения.

Гипотеза, на которой основывается установление ПДК, состоит в том, что существует порог вредного действия как некая доза получаемого организмом вещества, начиная с которой в нём (организме) возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Таким образом, пороговая доза вещества (или пороговое действие вообще) — это граница, переход которой вызывает в биологическом объекте негативные изменения, которые не могут быть компенсированы механизмами гомеостаза (механизмами поддержания внутреннего равновесия организма).

Поэтому среднесуточная ПДК есть основной норматив для оценки качества воздуха. В качестве отдельного норматива вводится ПДК рабочей зоны. Эту ПДК определяют, учитывая продолжительность рабочего времени, и за соблюдением этой нормы должны следить органы охраны труда. Особо устанавливаются ПДК для продуктов питания.

Согласно природоохранному законодательству Российской Федерации, «нормирование в области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности. Нормирование в области охраны окружающей среды заключается в установлении нормативов качества окружающей среды, нормативов допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности.

4. Воздействие на человека загрязнений биосферы

Вредные вещества проникают в организм человека чаще всего через дыхательный тракт, реже через пищеварительный тракт или кожу. Ингаляционный путь поступления наиболее опасен, так как всасывающая поверхность легких, усиленно омываемых кровью, позволяет ядам быстро и почти беспрепятственно проткнуть к жизненно важным центрам. Вредные вещества могут оказывать на организм как местное, так и общее действие.

Местное действие— это результат раздражения тканей на месте попадания. Так действуют кислоты, щелочи, некоторые газы (хлор, диоксид серы, хлороводород, аммиак).

При общем действии яды всасываются в кровь, разносятся по организму и отравляют ткани и внутренние органы. К ним можно отнести пары ртути, сероводорода, оксид углерода и др.

Степень ядовитости вещества характеризуют следующие факторы:

-химическая структура;

-свойства и физическое состояние вещества (летучесть, растворимость, дисперсность, агрегатное состояние);

-концентрация вещества, длительность воздействия и температура;

-комбинированное действие ядов, причем токсичность каждого из них может усиливаться или видоизменяться (хлор и диоксид серы, метилмеркаптан и диоксид серы).

В гомологическом ряду предельных углеводородов сила наркотического действия возрастает с увеличением числа атомов углерода в молекуле.

Чем выше растворимость ядов в воде и других жидкостях, тем выше их токсичность. Хорошо растворимый хлорид бария высокотоксичен, а нерастворимый в воде сульфат бария не только не ядовит, но и используется в медицине как рентгеноконтрастное вещество. С повышением дисперсности увеличивается токсичность вещества.

Наиболее опасны яды, находящиеся в паро- и газообразном состояниях.

Если говорить о веществах, оказывающих наиболее вредное прямое воздействие на человека, то здесь особую опасность представляют канцерогенные вещества, то есть те, которые катализируют процесс развития опухолей, в том числе и злокачественных.

Специфические проявления возникают в основном в городах при загрязнении окружающей среды фтором, бериллием, асбестом (с последующем возможным исходом в канцерогенез), марганцем, золой ТЭС и котельных (заболевания легких), мышьяком и свинцом (нарушения со стороны желудочно-кишечного тракта). В частности, по имеющимся сведениям, в крови современных людей содержится свинца в сотни раз больше, чем по предельно допустимой норме. Между тем если раньше полагали, что существует безопасный уровень свинца в организме, то согласно современной точке зрения воздействие даже малых его количеств непредсказуемо. У беременных женщин возможны по этой причине ранние роды или выкидыши, у женщин пожилого возраста свинец нарушает усвоение кальция. В особой же опасности находятся дети в первые четыре года жизни, когда у них развивается головной мозг. Свинец, по оценке медиков, не только нарушает нормальный обмен веществ в организме человека в силу своей высокой токсичности, но и вызывает его повышенную агрессивность, что чрезвычайно опасно в нашем социально неустойчивом мире (есть, кстати, версия, согласно которой особая агрессивность знаменитого римского императора Калигулы была вызвана и тем, что он хранил свое любимое вино в свинцовых сосудах).

1. Первичное закрепление нового материала

1. Домашнее задание: усвоение нового материала, доклад на тему «Борьба с предприятиями загрязняющих атмосферу».