3. Що загального можна знайти між функціональною структурою екологічної системи й організацією господарства, наприклад, фермерського?
Екологія (від греч. житло, місцеперебування й поняття, навчання) -- наука, що вивчає взаємини організмів один з одним і із середовищем їхнього перебування. Уперше термін “екологія” увів в 1866 р. німецький біолог Эрнст Геккель. Екологія - це наука про виживання людства в умовах екологічної кризи, тобто в умовах напруженого стану у взаєминах суспільства з навколишнім середовищем через невідповідність виробничих сил і виробничих відносин суспільства природоресурсному потенціалу біосфери.
Екологічна система - закрита, функціонально єдина сукупність організмів (рослин, тварин і мікроорганізмів), що населяють загальну територію й здатних до тривалого існування при повністю замкнутому круговороті речовин (тобто при відсутності матеріального обміну через її границі). Принцип екологічної системи використовується в організації господарства, наприклад фермерського. Основу такої штучно створюваної екологічної системи становлять рослини, які за рахунок енергії світла в процесі фотосинтезу поглинають двоокис вуглецю й виділяють кисень, тобто здійснюють регенерацію атмосфери. Біомаса рослин використовується в їжу людиною й тваринами, які, у свою чергу, можуть входити в харчовий раціон людини. Невикористана біомаса рослин, продукти життєдіяльності людини й тварин розкладаються мікроорганізмами до води, двоокису вуглецю й мінеральних речовин, які знову використовуються рослинами. Таким чином, у фермерському господарстві виникає замкнута система круговороту речовин, що схожа на функціональну структуру екологічної системи.
4. Назвіть і опишіть основні джерела отрутних хімічних відходів.
На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язаний з навколишнім світом. Але з тих пор як з'явилося высокоиндустриальное суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко підсилилося, розширився об'єм цього втручання, воно стало многообразнее й зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Найбільш масштабн і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй отруйними речовинами хімічного походження.
Джерела забруднення атмосфери:
Зараз існує три основних хімічних джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного із цих джерел у забрудненні повітря сильно різниться. Найбільше сильно забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають у повітря сірчистий і вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частки й сполуки ртуті й миш'яку; хімічні й цементні заводи. Шкідливі гази попадають у повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалення жител, роботи транспорту, спалювання й переробки побутових і промислових відходів. Основним джерелом пирогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні й хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70% добува_ щорічно твердого й рідкого палива. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є наступні:
а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному згорянні углеродистых речовин. У повітря він попадає в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн.т. Оксид вуглецю є сполукою, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери й сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.
б) Сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння сірку утримуючого палива або переробки сірчистих руд (до 70 млн.т.у рік). Частина сполук сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах.
в) Сірчаний ангідрид. Утвориться при окислюванні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкисляє ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств відзначається при низької хмарності й високої вологості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менш 1 км. від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні дрібними некротическими плямами, що утворилися в місцях осідання краплі сірчаної кислоти.
г) Сірководень і сірковуглець. Основними джерелами викиду є підприємства по виготовленню штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окислюванню до сірчаного ангідриду.
д) Оксилы азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що роблять азотні добрива, азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксилов азоту, що надходять в атмосферу, становить 20 млн.т. у рік.
е) Сполуки фтору. Джерелами забруднення є підприємство з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторосодержащие речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводорода або пилу фторида натрію й кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.
ж) Сполуки хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що роблять соляну кислоту, хлоросодержащие пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорну вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору й пар соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук і їхньою концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну й при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отрутних газів.
Аерозольне забруднення атмосфери
Аерозолі - це тверді або рідкі частки, що перебувають у зваженому стані в повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а в людей викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів утвориться в атмосфері при взаємодії твердих і рідких часток між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних часток становить 1-5 напівтемний В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб.км. пилоподібних часток штучного походження. Велика кількість пилових часток утвориться також у ході виробничої діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведені нижче:
ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС ВИКИД ПИЛУ,МЛН.Т./РІК
1. Спалювання кам'яного вугілля 93,60
2. Виплавка чавуну 20,21
3. Виплавка міді (без очищення) 6,23
4. Виплавка цинку 0,18
5. Виплавка олова (без очищення) 0,004
6. Виплавка свинцю 0,13
7. Виробництво цементу 53,37
Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові й сажевые заводи. Аерозольні частки від цих джерел відрізняються більшою розмаїтістю хімічного складу. Найчастіше в їхній сполуці виявляються сполуки кремнію, кальцію й вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селен, миш'яку, бериллия, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Постійними джерелами аерозольного забруднення є промислові відвали - штучні насипи, утворені при видобутку корисних копалин або ж з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Джерелом пилу й отрутних газів служать масові підривні роботи. До атмосферних отрутних хімічних відходів ставляться вуглеводні. Вони піддаються різним перетворенням, окислюванню, полімеризації, взаємодіючи з іншими атмосферними забруднювачами після порушення сонячною радіацією. У результаті цих реакцій утворяться перекісні сполуки, вільні радикали, сполуки вуглеводнів з оксидами азоту й сірки часто у вигляді аерозольних часток. При деяких погодних умовах можуть утворюватися особливо більші скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок у приземному шарі повітря.
Фотохімічний туман (зміг)
Фотохімічний туман являє собою багатокомпонентну суміш газів і аерозольних часток первинного й вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту й сірки, численні органічні сполуки перекісної природи, називані в сукупності фотооксидантами. Фотохімічний смог виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації й затишності або дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі при потужній інверсії.
Хімічне забруднення водойм
Усяка водойма або водне джерело пов'язаний з навколишньою його зовнішнім середовищем. На нього впливають умови формування поверхневого або підземного водного стоку, різноманітні природні явища, індустрія, промислове й комунальне будівництво, транспорт, господарська й побутова діяльність людини. Наслідком цих впливів є привнесення у водне середовище нових, невластивих їй речовин - забруднювачів, що погіршують якість води. Забруднення, що надходять у водне середовище, класифікують по-різному, залежно від підходів, критеріїв і завдань. Так, звичайно виділяють хімічне, фізичне й біологічне забруднення. Хімічне забруднення являє собою зміну природних хімічних властивостей води за рахунок збільшення змісту в ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні солі, кислоти, луги, глинисті частки), так і органічної природи (нафта й нафтопродукти, органічні залишки, поверхово активні речовини, пестициди).
Неорганічне забруднення
Основними неорганічними (мінеральними) забруднювачами прісних і морських вод є різноманітні отрутні хімічні сполуки. Це сполуки миш'яку, свинцю, кадмію, ртуті, хрому, міді, фтору. Більшість із них попадає у воду в результаті людської діяльності. Важкі метали поглинаються фітопланктоном, а потім передаються по харчовому ланцюзі більше високоорганізованим організмам. Токсичний ефект деяких найпоширеніших забруднювачів гідросфери представлений у таблиці:
РЕЧОВИНА ПЛАНКТОНИ РАКОПОДІБНІ МОЛЮСКИ РИБИ
1. Мідь +++ +++ +++ +++
2. Цинк + ++ ++ ++
3. Свинець - + + +++
4. Ртуть ++++ +++ +++ +++
5. Кадмій - ++ ++ ++++
6. Хлор - +++ ++ +++
7. Роданид - ++ + ++++
8. Ціанід - +++ ++ ++++
9. Фтор - - + ++
10. Сульфід - ++ + +++
Ступінь токсичності (примітка):
- - відсутній | +++ - сильна | |
+ - дуже слабка | ++++ - дуже сильна | |
++ - слабка |
Серед основних джерел забруднення гідросфери отрутними хімічними відходами варто згадати підприємства харчової промисловості й сільське господарство. Зі зрошуваних земель щорічно вимивається близько 6 млн.т. солей. ДО 2005 року можливе збільшення їхньої маси до 12 млн.т./рік. Відходи, що містять ртуть, свинець, мідь локалізовані в окремих районах у берегів, однак деяка їхня частина виноситься далеко за межі територіальних вод. Забруднення ртуттю значно знижує первинну продукцію морських экосистем, придушуючи розвиток фітопланктону. Відходи, що містять ртуть, звичайно скапливаются в донних відкладеннях заток або естуаріях рік. Подальша її міграція супроводжується нагромадженням метилової ртуті і її включенням у трофічні ланцюги водних організмів. Так, сумну популярність придбала хворобу Минамата, уперше виявлену японськими вченими в людей, що вживали в їжу рибу, виловлену в затоці Минамата, у який безконтрольно скидали промислові стоки з техногенною ртуттю.
Органічне забруднення.
Серед внесених в океан із суши розчинних речовин велике значення для мешканців водного середовища мають і органічні залишки (300-380 млн.т./рік). Стічні води, що містять суспензії органічного походження або розчинена органічна речовина, згубно впливають на стан водойм. Осаджуючись, суспензії заливають дно й затримують розвиток або повністю припиняють життєдіяльність даних мікроорганізмів, що беруть участь у процесі самоочищення вод. При гнитті даних опадів можуть утворюватися шкідливі сполуки й отруйні речовини, такі як сірководень, які приводять до забруднення всієї води в ріці. Наявність суспензій утрудняють також проникнення світла в глиб води й сповільнює процеси фотосинтезу.
Нафта й нафтопродукти
Нафта й нафтопродукти є найпоширенішими забруднюючими речовинами у Світовому океані. Найбільші втрати нафти пов'язані з її транспортуванням з районів видобутку. Аварійні ситуації, зливши за борт танкерами промивних і баластових вод - все це обумовлює присутність постійних полів забруднення на трасах морських шляхів. Більші маси нафти надходять у моря по ріках, з побутовими й зливовими стоками. Об'єм забруднень із цього джерела становить 2,0 млн.т./рік. Зі стоками промисловості щорічно попадає 0,5 млн.т. нафти.
Нафта складається переважно з насичених алифотических і гідроароматичних вуглеводнів. Основні компоненти нафти - вуглеводні (до 98%) - підрозділяються на 4 класи:
а) Парафины (алкены). - (до 90% від загальної сполуки) - стійкі речовини. Легені парафины мають максимальну летючість і розчинністю у воді.
б) Циклопарафины. - (30 - 60% від загальної сполуки) насичені циклічні сполуки. Крім циклопентана й циклогексану, у нафті зустрічаються бициклические й поліциклічні сполуки цієї групи. Ці сполуки дуже стійкі й погано піддаються биоразложению.
в) Ароматичні вуглеводні. - (20 - 40% від загальної сполуки) - ненасичені циклічні сполуки ряду бензолу, що містять у кільці на 6 атомів вуглецю менше, ніж циклопарафины. У нафті присутні летучі сполуки з молекулою у вигляді одинарного кільця (бензол, толуол, ксилол), потім бициклические (нафталін), напівциклічні (пирен).
г) Олефины (алкены). - (до 10% від загальної сполуки) - ненасичені нециклічні сполуки.
Пестициди
Пестициди становлять групу штучно створених речовин, використовуваних для боротьби зі шкідниками й хворобами рослин. Пестициди діляться на наступні групи: інсектициди - для боротьби зі шкідливими комахами, фунгіциди й бактерициди - для боротьби з бактеріальними хворобами рослин, гербіциди - проти бур'янистих рослин. Установлено, що пестициди, знищуючи шкідників, завдають шкоди многим корисним організмам і підривають здоров'я людей і тварин. У сільському господарстві давно вже коштує проблема переходу від хімічних (забруднююче середовище) до біологічного (екологічно чистим) методам боротьби зі шкідниками. У цей час на світовий ринок надходить більше 5 млн.т. пестицидів. Промислове виробництво пестицидів супроводжується появою великої кількості побічних продуктів, що забруднюють стічні води. У водному середовищі частіше інших зустрічаються представники інсектицидів, фунгецидов і гербіцидів. Синтезовані інсектициди діляться на три основних групи: хлороорганические, фосфороорганические й карбонати. Хлороорганические інсектициди одержують шляхом хлорування ароматичних і гетероциклических рідких вуглеводнів. До них ставляться ДДТ і його похідні, у молекулах яких стійкість алифатических і ароматичних груп у спільній присутності зростає, усілякі хлоровані похідні хлородиена (элдрин). Ці речовини мають період напіврозпаду до декількох десятків років і дуже стійкі до биодеградации. У водному середовищі часто зустрічаються полихлорбифенилы - похідні ДДТ без алифатической частини, що нараховують 210 гомологів і ізомерів. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадають у навколишнє середовище в результаті скидань промислових стічних вод і спалювання твердих відходах на смітниках. Останнє джерело поставляє ПБХ в атмосферу, звідки вони з атмосферними опадами випадають в усі районах Земної кулі.
Синтетичні активний^-активні-активні-активні-поверхнево-активні речовини.
Детергенти (СПАВШИ) ставляться до великої групи речовин, що знижують поверхневий натяг води. Вони входять до складу синтетичних мийних засобів (СМС), широко застосовуваних у побуті й промисловості. Разом зі стічними водами СПАВШИ попадають у материкові води й морське середовище. СМС містять поліфосфати натрію, у яких розчинені детергенти, а також ряд додаткових інгредієнтів, токсичних для водних організмів: ароматизирующие речовини, отбеливающие реагенти (персульфати, пербораты), кальцинована сода, карбоксиметилцеллюлоза, силікати натрію. Присутність СПАВШИ в стічних водах промышленнрсти пов'язане з використанням їх у таких процесах, як флотационное збагачення руд, поділ продуктів хімічних технологій, одержання полімерів, поліпшення умов буравлення нафтових і газових шпар, боротьба з корозією встаткування. У сільському господарстві СПАВШИ застосовується в складі пестицидів.
Сполуки з канцерогенними властивостями.
Канцерогенні речовини - це хімічно однорідні сполуки, що проявляють активність, що трансформує, і здатність
викликати канцерогенні, тератогенные (порушення процесів ембріонального розвитку) або мутагенні зміни в організмах. Залежно від умов впливу вони можуть приводити до ингибированию росту, прискоренню старіння, порушенню індивідуального розвитку й зміні генофонду організмів. До речовин, що володіють канцерогенними властивостями, ставляться хлоровані алифатические вуглеводні, вінілхлорид, і особливо, поліциклічні ароматичні вуглеводні (ПАУ). Основні антропогенні джерела ПАУ в навколишнім середовищі - це пиролиз органічних речовин при спалюванні різних матеріалів, деревини й палива.
Важкі метали
Важкі метали (ртуть, свинець, кадмій, цинк, мідь, миш'як) ставляться до числа розповсюджених і досить токсичних забруднюючих речовин. Вони широко застосовуються в різних промислових виробництвах, тому, незважаючи на очисні заходи, зміст сполуки важких металів у промислових стічних водах досить високе. Більші маси цих сполук надходять в океан через атмосферу. Для морських біоценозів найнебезпечніші ртуть, свинець і кадмій. Ртуть переноситься в океан з материковим стоком і через атмосферу. При вивітрюванні осадових і вивержених порід щорічно виділяється 3,5 тис.т. ртуті. У складі атмосферного пилу втримується близько 12 тис.т. ртуті, причому значна частина - антропогенного проихождения. Біля половини річного промислового виробництва цього металу (910 тис.т./рік) різними шляхами попадає в океан. У районах, що забруднюються промисловими водами, концентрація ртуті в розчині й суспензіях сильно підвищується. При цьому деякі бактерії переводять хлориди у высокотоксичную метилртуть. Зараження морепродуктов неодноразово приводило до ртутного отруєння прибережного населення. ДО 1977 року налічувалося 2800 жертв хвороби Миномата, причиною якої послужили відходи підприємство з виробництва хлорвінілу й ацетальдегіду, на яких як каталізатор використовувалася хлориста ртуть. Свиней - типовий неуважний елемент, що втримується у всіх компонентах навколишнього середовища: у гірських породах, ґрунтах, природних водах, атмосфері, живих організмах. Нарешті, свиней активно розсіюється в навколишнє середовище в процесі господарської діяльності людини. Це викиди із промисловими й побутовими стоками, з димом і пилом промислових підприємств, з вихлопними газами двигунів внутрішнього згоряння. Міграційний потік свинцю з континенту в океан іде не тільки з річковими стоками, але й через атмосферу.
Страницы: 1, 2
