Maa sfäärid. Maa on nagu planeet päikesesüsteemis

Biosfääri põhiomaduste väljaselgitamiseks peame esmalt aru saama, millega tegu. Mis on selle organisatsiooni ja olemasolu vorm? Kuidas see toimib ja suhtleb välismaailmaga? Lõpuks, mis see on?

Alates selle mõiste ilmumisest 19. sajandi lõpus kuni tervikliku doktriini loomiseni biogeokeemiku ja filosoofi V.I. Vernadski sõnul on mõiste "biosfäär" määratlus läbi teinud olulisi muutusi. See on liikunud elusorganismide elukoha või territooriumi kategooriast elementidest või osadest koosneva süsteemi kategooriasse, mis toimib kindla eesmärgi saavutamiseks teatud reeglite järgi. See, kuidas biosfääri käsitleda, sõltub sellest, millised omadused sellel on.

Mõiste põhineb vanakreeka sõnadel: βιος - elu ja σφαρα - kera või pall. See tähendab, et see on mingi Maa kest, kus on elu. Maa kui iseseisev planeet tekkis teadlaste sõnul umbes 4,5 miljardit aastat tagasi ja miljard aastat hiljem tekkis sellele elu.

Arhea, proterosoikum ja fanerosoikum. Eoonid koosnevad ajastutest. Viimane koosneb paleosoikumist, mesosoikumist ja kenosoikumist. Ajastu perioodidest. Tsenosoikum paleogeenist ja neogeenist. Perioodid ajastutest. Praegune – holotseen – algas 11,7 tuhat aastat tagasi.

Piirid ja levikukihid

Biosfääril on vertikaalne ja horisontaalne jaotus. Vertikaalselt jaguneb see tinglikult kolmeks kihiks, kus elu eksisteerib. Need on litosfäär, hüdrosfäär ja atmosfäär. Litosfääri alumine piir ulatub Maa pinnast 7,5 km kaugusele. Hüdrosfäär asub litosfääri ja atmosfääri vahel. Selle suurim sügavus on 11 km. Atmosfäär katab planeeti ülalt ja elu selles eksisteerib arvatavasti kuni 20 km kõrgusel.

Lisaks vertikaalsetele kihtidele on biosfääril horisontaalne jaotus või tsoneerimine. See on looduskeskkonna muutumine Maa ekvaatorilt selle poolustele. Planeedil on palli kuju ja seetõttu on selle pinnale siseneva valguse ja soojuse hulk erinev. Suurimad tsoonid on geograafilised tsoonid. Alates ekvaatorist läheb see kõigepealt ekvatoriaalseks, troopika kohal, seejärel parasvöötmeks ja lõpuks pooluste lähedal - arktiline või antarktika. Vööde sees on looduslikud tsoonid: metsad, stepid, kõrbed, tundrad jne. Need tsoonid on iseloomulikud mitte ainult maismaale, vaid ka ookeanidele. Biosfääri horisontaalsel asukohal on oma kõrgus merepinnast. Selle määrab litosfääri pinnastruktuur ja see erineb mäe jalamilt selle tipuni.

Praeguseks on meie planeedi taimestikus ja loomastikus umbes 3 000 000 liiki ja see on vaid 5% liikide koguarvust, kellel on õnnestunud Maal "elada". Umbes 1,5 miljonit loomaliiki ja 0,5 miljonit taimeliiki on leidnud oma kirjelduse teaduses. Maakeral pole mitte ainult kirjeldamata liike, vaid ka uurimata piirkondi, mille liigisisaldus on teadmata.

Seega on biosfääril ajaline ja ruumiline tunnus ning seda täitev elusorganismide liigiline koosseis varieerub nii ajas kui ruumis - vertikaalselt ja horisontaalselt. See viis teadlased järeldusele, et biosfäär ei ole tasapinnaline struktuur ja sellel on ajalise ja ruumilise varieeruvuse märke. Jääb üle kindlaks teha, millise välisteguri mõjul see ajas, ruumis ja struktuuris muutub. See tegur on päikeseenergia.

Kui aktsepteerida, et kõigi elusorganismide liigid, olenemata ruumilisest ja ajalisest raamistikust, on osad ja nende tervik on tervik, siis on nende vastastikmõju ja väliskeskkonnaga süsteem. L von Bertalanffy ja F.I. Peregudov väitis süsteemi määratledes, et see on vastastikku mõjutavate komponentide kompleks või elementide kogum, mis on omavahel ja keskkonnaga suhtes, või omavahel seotud elementide kogum, mis on keskkonnast isoleeritud ja suhtlevad sellega kui. tervik.

Süsteem

biosfäär kui üks täielik süsteem saab jagada koostisosadeks. Kõige tavalisem selline jagunemine on liigid. Iga looma- või taimetüüpi peetakse süsteemi lahutamatuks osaks. Seda võib tunnustada ka süsteemina, millel on oma struktuur ja koostis. Kuid liik ei eksisteeri isoleeritult. Selle esindajad elavad teatud territooriumil, kus nad suhtlevad mitte ainult üksteise ja keskkonnaga, vaid ka teiste liikidega. Sellist liikide elukohta ühes piirkonnas nimetatakse ökosüsteemiks. Väikseim ökosüsteem on omakorda kaasatud suuremasse. Seda veelgi enam ja nii globaalsesse – biosfääri. Seega võib biosfääri kui süsteemi käsitleda osadest koosnevana, milleks on kas liigid või biosfäärid. Ainus erinevus seisneb selles, et liiki saab tuvastada, kuna sellel on tunnused, mis eristavad teda teistest. See on iseseisev ja muud tüüpi - osad ei kuulu komplekti. Biosfääride puhul on selline eristamine võimatu – üks osa teisest.

märgid

Süsteemil on veel kaks olulist funktsiooni. See on loodud konkreetse eesmärgi saavutamiseks ja kogu süsteemi toimimine on efektiivsem kui iga selle osa eraldi.

Seega omadused kui süsteem, selle terviklikkuses, sünergias ja hierarhias. Terviklikkus seisneb selles, et selle osade vahelised seosed ehk sisemised sidemed on palju tugevamad kui keskkonna või väliste omadega. Sünergia ehk süsteemne efekt seisneb selles, et kogu süsteemi võimalused on palju suuremad kui selle osade võimete summa. Ja kuigi süsteemi iga element on süsteem ise, on see siiski vaid osa üldisest ja suuremast. See on selle hierarhia.

Biosfäär on dünaamiline süsteem, mis muudab oma olekut välise mõju all. See on avatud, kuna vahetab ainet ja energiat keskkonnaga. Sellel on keeruline struktuur, kuna see koosneb alamsüsteemidest. Ja lõpuks, see on loomulik süsteem – kujunenud paljude aastate jooksul toimunud looduslike muutuste tulemusena.

Tänu nendele omadustele suudab ta ennast reguleerida ja organiseerida. Need on biosfääri põhiomadused.

20. sajandi keskel võttis eneseregulatsiooni mõiste esmakordselt kasutusele Ameerika füsioloog Walter Cannon ning inglise psühhiaater ja küberneetik William Ross Ashby võttis kasutusele termini iseorganiseerumine ja sõnastas vajaliku mitmekesisuse seaduse. See küberneetiline seadus tõestas formaalselt vajadust suure liigilise mitmekesisuse järele süsteemi stabiilsuse tagamiseks. Mida suurem on mitmekesisus, seda suurem on tõenäosus, et süsteem säilitab oma dünaamilise stabiilsuse suurte välismõjude korral.

Omadused

Välisele mõjule reageerimine, sellele vastu seista ja sellest üle saamine, enda taastootmine ja taastamine ehk sisemise püsivuse säilitamine on sellise süsteemi eesmärk, mida nimetatakse biosfääriks. Need kogu süsteemi omadused põhinevad selle osa ehk liigi võimel säilitada teatud arv ehk homöostaasi, aga ka iga indiviidi või elusorganismi võimel säilitada oma füsioloogilisi tingimusi – homöostaasi.

Nagu näete, arenesid need omadused temas välja väliste tegurite mõjul ja neutraliseerimiseks.

Peamine väline tegur on päikeseenergia. Kui keemiliste elementide ja ühendite arv on piiratud, siis Päikese energiaga varustatakse pidevalt. Tänu sellele toimub elementide ränne mööda toiduahelat ühest elusorganismist teise ning anorgaanilisest olekust orgaaniliseks ja vastupidi. Energia kiirendab nende protsesside kulgu elusorganismide sees ja reaktsioonikiiruse poolest toimuvad need palju kiiremini kui väliskeskkonnas. Energia hulk stimuleerib liikide kasvu, paljunemist ja arvukuse kasvu. Mitmekesisus annab omakorda võimaluse täiendavaks vastupanuvõimeks välismõjudele, kuna toiduahelas on liikide dubleerimise, maandamise või asendamise võimalus. Seega on täiendavalt tagatud elementide migratsioon.

Inimmõju

Ainus osa biosfäärist, mis ei ole huvitatud süsteemi liigilise mitmekesisuse suurendamisest, on inimene. Ta püüdleb igal võimalikul viisil ökosüsteemide lihtsustamise poole, sest nii saab ta seda vastavalt oma vajadustele tõhusamalt jälgida ja reguleerida. Seetõttu on kõik inimese kunstlikult loodud biosüsteemid või tema mõju määr, millele on oluline, liigiliselt väga napid. Ja nende stabiilsus ning võime iseterveneda ja isereguleeruda kipub nulli.

Esimeste elusorganismide tulekuga hakkasid nad oma vajaduste järgi muutma Maal eksisteerimise tingimusi. Inimese tulekuga hakkas ta juba planeedi biosfääri muutma, et tema elu oleks võimalikult mugav. See on mugav, sest me ei räägi ellujäämisest ega elude päästmisest. Loogikat järgides peaks ilmnema midagi, mis muudab inimest ennast oma eesmärkidel. Huvitav, mis sellest saab?

Video - Biosfäär ja noosfäär

Maa mantel- "tahke" Maa kest, mis asub maakoore ja Maa tuuma vahel. See hõivab 83% Maast (ilma atmosfäärita) mahu järgi ja 67% massist.

Seda eraldab maapõuest Mohorovichi pind, millel maakoorest üleminekul maa vahevööle suureneb seismiliste pikilainete kiirus järsult 6,7-7,6-lt 7,9-8,2 km/sek; Vahevöö on Maa tuumast eraldatud pinnaga (umbes 2900 km sügavusel), mille juures seismiliste lainete kiirus langeb 13,6-lt 8,1 km/sek-le. Maa vahevöö jaguneb alumiseks ja ülemiseks vahevööks. Viimane omakorda jaguneb (ülevalt alla) substraadiks, Gutenbergi kihiks (madala seismilise lainekiirusega kiht) ja Golitsyni kihiks (mõnikord nimetatakse seda ka keskmiseks vahevööks). Maa vahevöö põhjas eristatakse alla 100 km paksust kihti, milles seismiliste lainete kiirused sügavusega ei suurene või isegi veidi vähenevad.

Eeldatakse, et Maa vahevöö koosneb nendest keemilistest elementidest, mis Maa tekke ajal olid tahkes olekus või olid osa tahketest keemilistest ühenditest. Nendest elementidest on ülekaalus O, Si, Mg, Fe. Tänapäeva arusaamade järgi peetakse Maa vahevöö koostiselt lähedaseks kivimeteoriitide omale. Kivistest meteoriitidest on kondriidid Maa vahevööle kõige lähedasema koostisega. Eeldatakse, et vahevöö aine otsesed proovid on Maa pinnale toodud basaltlaava hulgas olevad kivimikillud; neid leidub koos teemantidega ka plahvatustorudes. Samuti arvatakse, et vahevöö aineks on Ookeani keskharjade lõhede põhjast tragi poolt tõstetud kivikillud.

iseloomulik tunnus Maa vahevöö on ilmselt faasisiire. Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et oliviinis muutub kõrge rõhu all kristallvõre struktuur, tekib tihedam aatomite pakend, mistõttu mineraali maht väheneb märgatavalt. Kvartsis täheldatakse sellist faasisiiret rõhu tõustes kaks korda; kõige tihedam modifikatsioon on 65 °C tihedam kui tavaline kvarts. Arvatakse, et sellised faasisiired on peamine põhjus, miks seismiliste lainete kiirused Golitsyni kihis kasvavad sügavusega väga kiiresti.

Ülemine mantelüks maakera kestadest, mis asub vahetult maakoore all. Seda eraldab viimasest Mohorovichist pind, mis asub mandrite all 20–80 km sügavusel (keskmiselt 35 km) ja ookeanide all 11–15 km sügavusel veepinnast. Seismiliste lainete levimise kiirus (kasutatakse kaudse meetodina Maa siseehituse uurimiseks) suureneb üleminekul maakoorest vahevöö ülaosale hüppeliselt umbes 7–8 km/s, sügavus 400 km (kui jagades selle ülemiseks, keskmiseks ja alumiseks). 400–900 km sügavust tsooni nimetatakse Golitsõni kihiks. Ülemine vahevöö koosneb tõenäoliselt granaatperidotiididest, mille lisandiks on eklogiidi ülemine osa.

Eclogiit on moondekivim, mis koosneb pürokseenist, milles on palju kvartsi ja rutiili (mineraal, mis sisaldab raua, tina, nioobiumi ja tantaali TiO 2 segu - 60% titaani ja 40% hapnikku).

Ülemise mantli oluline struktuurne tunnus - madala seismilise lainekiirusega tsooni olemasolu. Ülemise vahevöö struktuuris on erinevusi erinevate tektooniliste vööndite all, näiteks geosünkliinide ja platvormide all. Ülemises vahevöös arenevad protsessid, mis on maakoore tektooniliste, magmaatiliste ja metamorfsete nähtuste allikaks. Paljudes tektoonilistes hüpoteesides on mantli ülaosale antud oluline roll; näiteks oletatakse, et maakoor tekkis ülemise vahevöö ainest sulamisel , et tektoonilised liikumised on seotud liikumistega ülemises vahevöös; Tavaliselt arvatakse, et Maa vahevöö koosneb peaaegu täielikult oliviinist [(Mg, Fe) 2 SiO 4 ], milles magneesiumikomponent (forsteriit) on tugevalt ülekaalus, kuid sügavusega võib-olla rauakomponendi (fayaliit) osakaal. ) suureneb. Austraalia petrograaf Ringwood oletab, et Maa vahevöö koosneb hüpoteetilisest kivimist, mida ta nimetas püroliidiks ja mis koostiselt vastab 3 osa periodiidi ja 1 osa basaldi segule. Teoreetilised arvutused näitavad, et Maa alumise vahevöö mineraalid peaksid lagunema oksiidideks. 20. sajandi 70. aastate alguseks ilmusid ka andmed, mis viitavad horisontaalsete ebahomogeensuste esinemisele Maa vahevöös.

Pole kahtlust, et maakoor eraldus Maa vahevööst; Maa vahevöö diferentseerumisprotsess jätkub täna. On oletatud, et Maa tuum kasvab tänu Maa vahevööle. Maakoores ja Maa vahevöös toimuvad protsessid on omavahel tihedalt seotud; eelkõige näib, et maakoore tektooniliste liikumiste energia pärineb maa vahevööst.

Maa alumine vahevöö- Maa vahevöö lahutamatu osa, mis ulatub sügavusest 660 (piiri ülemise vahevööga) kuni 2900 km-ni. Arvestuslik rõhk alumises vahevöös on 24-136 GPa ja alumise vahevöö materjal pole otseseks uurimiseks kättesaadav.

Alumises vahevöös on kiht (kiht D), milles seismiliste lainete kiirus on anomaalselt väike ning millel on horisontaalne ja vertikaalne ebaühtlus. Eeldatakse, et see moodustub Fe ja Ni tungimisel ülespoole silikaatidesse, mis sulavad nende voolude toimel. See on äärmiselt oluline, sest mõnede uurijate arvates kogunevad subduktsiooniplaadi osad piirist 660 km kaugusele ning need muutuvad eksponentsiaalselt raskemaks ning vajuvad tuumani ning kogunevad D-kihti.

Maakoor- Maa tahketest kestadest äärepoolseim. Maakoore alumist piiri peetakse piirpinnaks, mille ülevalt alla kulgemisel pikisuunalised seismilised lained suurendavad järsult kiirust 6,7-7,6 km/s-lt 7,9-8,2 km/s-ni (vt Mohorovici pind) . See on märk muutusest vähem elastsest materjalist elastsemaks ja tihedamaks. Ülemise vahevöö kihti, mis on maakoore all, nimetatakse sageli substraadiks. Koos maakoorega moodustab see litosfääri. Maakoor on mandritel ja ookeani all erinev. Mandri maakoore paksus on tavaliselt 35–45 km, mägipiirkondades - kuni 70 km. Mandri maakoore ülemise osa moodustab katkendlik settekiht, mis koosneb muutumatutest või veidi muudetud erineva vanusega sette- ja vulkaanilistest kivimitest. Kihid on sageli kortsutatud voltideks, rebenenud ja nihkunud piki vahet. Kohati (kilpidel) settekiht puudub. Ülejäänud mandri maakoore paksus jaguneb seismiliste lainete kiiruste järgi tinglike nimetustega kaheks osaks: ülemise osa jaoks - "graniidi" kiht (pikilainete kiirus on kuni 6,4 km / s), alumise osa jaoks - "basalt" kiht (6,4 -7,6 km/s). Ilmselt koosneb "graniidi" kiht graniitidest ja gneissidest ning "basaldi" kiht basaltidest, gabrodest ja väga tugevalt moondunud settekivimitest erinevates proportsioonides. Neid kahte kihti eraldab sageli Konradi pind, mille üleminekul seismiliste lainete kiirused järsult suurenevad. Ilmselt väheneb ränidioksiidi sisaldus maapõues sügavuse kasvades ning raua- ja magneesiumoksiidide sisaldus suureneb; ka sisse rohkem see toimub üleminekul maapõuest substraadile.

Ookeanilise maakoore paksus on 5-10 km (koos veesambaga - 9-12 km). See jaguneb kolmeks kihiks: õhukese (alla 1 km) meresetete kihi all asub "teine" kiht seismiliste lainete pikisuunaliste kiirustega 4-6 km/sek; selle paksus on 1-2,5 km. See koosneb arvatavasti serpentiniidist ja basaltist, võib-olla koos setete vahekihtidega. Alumises, "ookeanilises" kihis, mille keskmine paksus on umbes 5 km, on seismilise laine kiirus 6,4-7,0 km/sek; arvatavasti koosneb see gabrost. Ookeani põhja setete kihi paksus on muutlik, kohati pole seda üldse. Mandrilt ookeanile üleminekuvööndis täheldatakse vahepealset maakoore tüüpi.

Maakoor allub pidevale liikumisele ja muutumisele. Liikuvad alad – geosünkliinid – muutuvad oma pöördumatus arengus läbi pikaajaliste transformatsioonide suhteliselt rahulikeks piirkondadeks – platvormideks. On mitmeid tektoonilisi hüpoteese, mis selgitavad geosünkliinide ja platvormide, mandrite ja ookeanide arenguprotsessi ning maakoore kui terviku arengu põhjuseid. Pole kahtlust, et maakoore arengu peamised põhjused peituvad maa sügavamas sisemuses; seetõttu pakub erilist huvi maakoore ja vahevöö ülaosa vastastikmõju uurimine.

Maakoor on isostaasi (tasakaalu) oleku lähedal: mida raskem, s.t mida paksem või tihedam on mõni maakoore osa, seda sügavamale see substraadisse sukeldub. Tektoonilised jõud lõhuvad isostaasi, kuid kui need nõrgenevad, taastub maakoor tasakaal.

Joonis 25 – Maakoor

Maa tuum - keskgeosfäär raadiusega umbes 3470 km. Maa tuuma olemasolu tegi 1897. aastal kindlaks Saksa seismoloog E. Wiechert ja sügavuse (2900 km) määras 1910. aastal Ameerika geofüüsik B. Gutenberg. Maa tuuma koostise ja päritolu osas puudub üksmeel. Võib-olla koosneb see rauast (nikli, väävli, räni või muude elementide seguga) või selle oksiididest, mis omandavad kõrge rõhu all metallilised omadused. On arvamusi, et tuum tekkis primaarse Maa gravitatsioonilise diferentseerumise tõttu selle kasvu ajal või hiljem (esmakordselt väljendasid seda Norra geofüüsik V. M. Orovan ja Nõukogude teadlane A. P. Vinogradov, 60–70. aastad).

Mohorovici pind - Maakoore ja Maa vahevöö vaheline liides Mohorovichi pind tehti seismiliste andmete põhjal: pikisuunaliste seismiliste lainete kiirus üleminekul (ülalt alla) läbi Mohorovichi pinna suureneb järsult 6,7-7,6 km-lt 7,9-8,2 km-ni. / s ja põiki - 3,6-4,2 kuni 4,4-4,7 km / s. Erinevad geofüüsikalised, geoloogilised ja muud andmed näitavad, et ka aine tihedus suureneb järsult, arvatavasti 2,9-3-lt 3,1-3,5 t/m 3 -ni. Kõige tõenäolisemalt eraldab Mohorovici pind erineva keemilise koostisega kihte. Mohorovichići pind on nimetatud selle avastanud A. Mohorovichići järgi.

Esimesest kolmest geosfäärist on juhtiv roll kahtlemata maakoorel, kuna selle kogumass on kordades suurem kui kahe ülejäänud kesta kogumass. Seetõttu võib andmeid ühe või teise keemilise elemendi suhtelise sisalduse kohta maakoores pidada suurel määral kajastavaks selle sisaldust biosfääris tervikuna.

Maa välimine kõva kest - maakoor koosneb enam kui 99% ulatuses ainult 9 põhielemendist: O (47%), Si (29,5%), Al (8,05%), Fe (4,65%), Ca (2,96 %), Na (2,50%), K (2,50%), Mg (1,87%), Ti (0,45%). Kokku - 99,48%. Nendest on absoluutselt ülekaalus hapnik. Näete selgelt, kui palju on jäänud kõigi muude elementide jaoks. See on kaalu järgi, see tähendab massiprotsentides.

On veel üks hindamise variant - mahu järgi (mahuprotsent). See arvutatakse, võttes arvesse aatomi- ja ioonraadiuste suurust nendest elementidest moodustatud konkreetsetes mineraalsetes ühendites. Levinumate elementide sisaldus maakoores mahuprotsentides on (V.M. Goldshmidti järgi): O - 93,77%, K - 2,14%, Na - 1,60%, Ca - 1,48%, Si - 0,86%, Al - 0,76 %, Fe - 0,68%, Mg - 0,56%, Ti - 0,22%.

Üsna olulised erinevused keemiliste elementide aatomite massi- ja ruumalajaotuses on ilmsed: Al ja eriti Si suhtelise sisalduse järsk vähenemine (nende aatomite väiksuse tõttu ja räni puhul veelgi suuremal määral). ioonide sisaldus hapnikuühendites), rõhutatakse veelgi selgemalt hapniku juhtivat rolli litosfääris.

Samal ajal ilmnesid "anomaaliad" mõne litosfääri elemendi sisus:

kergemate elementide (Li, Be, B) rohkuse “langus” on seletatav nukleosünteesiprotsessi iseärasustega (valdav süsiniku moodustumine korraga kolme heeliumi tuuma kombinatsiooni tulemusena); suhteliselt kõrge radioaktiivse lagunemise saaduste elementide sisaldus (inertgaaside hulgas Pb, Bi ja ka Ar).

Maa tingimustes on veel kahe elemendi, H ja He, arvukus anomaalselt madal. See on tingitud nende "volatiilsusest". Mõlemad elemendid on gaasid ja pealegi kõige kergemad. Seetõttu kipuvad aatomi vesinik ja heelium liikuma atmosfääri ülemistesse kihtidesse ja sealt, olles Maa gravitatsioonist kinni hoidmata, hajuvad need laiali avakosmosesse. Vesinik pole veel täielikult kadunud, kuna suurem osa sellest on osa keemilistest ühenditest - vesi, hüdroksiidid, süsivesinikud, hüdrosilikaadid, orgaanilised ühendid Ja heelium, mis on inertgaas, tekib pidevalt raskete aatomite radioaktiivse lagunemise produktina.

Seega on maakoor sisuliselt hapnikuanioonide pakett, mis on omavahel seotud räni- ja metalliioonidega, s.o. see koosneb peaaegu eranditult hapnikuühenditest, peamiselt alumiinium-, kaltsium-, magneesium-, naatrium-, kaalium- ja raudsilikaatidest. Samal ajal, nagu te juba teate, moodustavad isegi elemendid 86,5% litosfäärist.

Kõige tavalisemaid elemente nimetatakse makrotoitaineteks.

Elemente, mille sisaldus on sajandikprotsent või vähem, nimetatakse mikroelementideks. See mõiste on suhteline, kuna konkreetne element võib ühes keskkonnas olla mikroelement, teises aga liigitada põhiliseks, s.t. makroelemendid (Näiteks Al organismides on mikroelement ja litosfääris on see makroelement, raud pinnases on makroelement ja elusorganismides on see mikroelement).

Konkreetse elemendi sisu hulga tähistamiseks konkreetses keskkonnas kasutatakse mõistet "clark". See termin on seotud nimega F.U. Clark, Ameerika geokeemik, kes võttis esimesena ette ulatusliku analüütilise materjali põhjal keemiliste elementide keskmise sisalduse arvutamise eri tüüpi kivimites ja litosfääris tervikuna. Tema panuse mälestuseks on A.E. Fersman soovitas 1924. aastal nimetada mis tahes konkreetse elemendi keskmist sisaldust konkreetses ainekeskkonnas selle keemilise elemendi clarke'iks. Klarki mõõtühik on g/t (kuna paljude elementide madalate klaaride puhul on protsendiväärtuste kasutamine ebamugav).

Kõige keerulisem ülesanne on määrata litosfääri kui terviku klaarid, kuna selle struktuur on väga suur.

Kivimite sees toimub silikaatide jagunemine happeliseks ja aluseliseks.

Li, Be, Rb, TR, Ba, Tl, Th, U ja Ta kontsentratsioonid on happelistes kontsentratsioonides suhteliselt kõrged.

Peamised neist on Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.

Erinevate elementide klaaride järjekorra anname vastavalt V.F. Barabanov:

Üle 10 000 g/t – O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

1000-10 000 - Mn, Ti.

100-1000 - C, F, P, S, Cl, Rb, Sr, Zr, Ba.

10-100 – Pb, Th, Y, Nb, La, Ce, Nd, Li, B, N, Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga.

1-10 – Eu, Dy, Ho, Er, Yb, Hf, Ta, W, Tl, U, Ge, As, Br, Mo, Sn, Sc, Pm, Sm, Be.

0,1-1,0 – Cd, Bi, In, Tu, I, Sb, Lu.

0,01-0,1 - Ar, Se, Ag, Hg.

0,001-0,01 - Re, Os, Ir, Ru, Rh, Pd, Te, Pt, He, Au.

Selle gradatsiooni kohaselt nimetatakse makroelementideks elemente, mille klaar on üle 1000 g/t. Need, millel on madalam klaar, on mikroelemendid.

Klarkide arvestamine on kindlasti vajalik keemiliste elementide migratsiooniprotsesside seaduspärasuste õigeks mõistmiseks. Elementide erinev jaotus looduses on paljudele neist paratamatu tagajärg, oluliste erinevuste olemasolu nende käitumises laboritingimustes ja looduses. Klarki vähenedes väheneb elemendi aktiivne kontsentratsioon ning iseseisva tahke faasi sadestumine vesilahustest ja muudest sõltumatute mineraaliliikide moodustamise meetoditest muutub võimatuks. Seetõttu ei sõltu iseseisva mineraalide moodustumise võime mitte ainult keemilised omadused element, vaid ka selle clarke.

Näited: S ja Se on keemiliselt terviklikud analoogid ning nende käitumine looduslikes protsessides on erinev. S on paljude looduslike protsesside juhtiv element. Vesiniksulfiid mängib olulist rolli põhjasetetes ja maakoore sügavustes toimuvates keemilistes protsessides ning mitmete metallide lademete tekkes. Väävel moodustab iseseisvaid mineraale (sulfiide, sulfaate). Vesinikseleniid ei mängi looduslikes protsessides olulist rolli. Seleen on hajutatud olekus lisandina teistest elementidest moodustunud mineraalides. K ja Cs, Si ja Ge erinevused on sarnased.

Üks neist suuri erinevusi geokeemia keemiast selles, et geokeemia arvestab ainult neid keemilisi vastastikmõjusid, mis realiseeruvad konkreetsetes looduslikud tingimused. Lisaks on selles mõttes klaaride (vähemalt nende tellimuste) arvestamine kõigi geokeemiliste konstruktsioonide puhul esmane nõue.

On olemas ja isegi üsna levinud mitmete elementide sõltumatud mineraalsed faasid, millel on madal klaar. Põhjus on selles, et looduses on olemas mehhanismid, mis võimaldavad tagada teatud elementide kõrgendatud kontsentratsioonide moodustumise, mille tulemusena võib nende sisaldus mõnes piirkonnas kordades ületada klarki oma. Seetõttu tuleb lisaks elemendi clarke'ile arvestada ka selle kontsentratsiooni väärtust võrreldes klaarisisaldusega.

Klarki kontsentratsioon on keemilise elemendi sisalduse suhe konkreetses looduslikus materjali täitematerjalis (kivim vms) ja selle klarkis.

Mõnede keemiliste elementide kontsentratsioonitegurite näited nende maagimaardlates: Al - 3,7; Mn - 350; Cu - 140; Sn - 250; Zn - 500; Au-2000.

Selle põhjal jaotatakse madala klaaridega elemendid kahte teile juba teadaolevaks kvalitatiivselt erinevaks rühmaks. Kutsutakse neid, kelle jaotusele ei ole iseloomulikud kõrged QC väärtused hajutatud(Rb, Ga, Re, Cd jne). Võimeline moodustama kõrgendatud kontsentratsioone kõrgete CC väärtustega - haruldane(Sn, Be jne).

Saavutatud CC väärtuste erinevused tulenevad teatud elementide erinevast rollist inimkonna materiaalse ja tehnilise tegevuse ajaloos (alates iidsetest aegadest on tuntud madala klaarisisaldusega metallid Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag ... - ja sagedamini Al, Zr ...).

Maakoore elementide kontsentreerumise ja hajumise protsessides mängib olulist rolli isomorfism - elementide omadus mineraali struktuuris üksteist asendada. Isomorfism on sarnaste omadustega keemiliste elementide võime asendada üksteist erinevas koguses kristallvõredes. Loomulikult on see iseloomulik mitte ainult mikroelementidele. Kuid just nende jaoks, eriti hajutatud elementide puhul, omandab see juhtiva tähtsuse nende leviku korrapärasuse peamise tegurina. Eristatakse täiuslikku isomorfismi - kui vahetatavad elemendid võivad üksteist asendada mis tahes vahekorras (piiratud ainult nende elementide sisu suhetega süsteemis) ja ebatäiuslikku - kui asendamine on võimalik ainult teatud piirideni. Loomulikult, mida lähemal on keemilised omadused, seda täiuslikum on isomorfism.

Eristatakse isovalentset ja heterovalentset isomorfismi.

Keemilise sideme tüübi ühisosa on see, mida keemikud nimetavad ioonsuse astmeks - kovalentsuseks. Näide: kloriidid ja sulfiidid ei ole isomorfsed, kuid sulfaadid koos manganaatidega on isomorfsed.

Isovalentse isomorfismi mehhanism. Moodustunud ühendite ja moodustunud kristallvõre keemilise valemi ühtlus. See tähendab, et kui rubiidium on potentsiaalselt võimeline moodustama kaaliumiga samade elementidega ühendeid ja selliste ühendite kristallstruktuur on sama tüüpi, võivad rubiidiumiaatomid asendada selle ühendites kaaliumiaatomeid.

Suur tähtsus on keemiliste elementide jagamisel makro- ja mikroelementideks ning viimaste haruldasteks ja hajusateks, kuna looduses ei moodusta kõik keemilised elemendid iseseisvaid ühendeid. See on iseloomulik peamiselt kõrge või madala klaarusega elementidele, mis on võimelised lokaalselt moodustama kõrgeid kontsentratsioone (st harva).

Looduses viibimine hajus olekus ja kõikjal (ainult erinevates kontsentratsioonides) on kõikide keemiliste elementide omadus. Selle fakti väitis esmakordselt V.I. Vernadsky ja ta sai Vernadskilt keemiliste elementide hajumise seaduse nimetuse. Kuid osa elemente on võimeline looduses esinema lisaks hajutatud kujul olemisele ka teises vormis – keemiliste ühendite kujul. Ja madala kontsentratsiooniga elemendid esinevad ainult hajutatud kujul.

Heterovalentse isomorfismi mehhanism mõnevõrra keerulisem. Esimest korda tõmbas seda tüüpi isomorfismi olemasolu tähelepanu 19. sajandi lõpus. G. Chermak. Ta tõestas, et enamiku silikaatide klassi mineraalsete ühendite jaoks saadud väga keerulised keemilised valemid on sellised just heterovalentse isomorfismi tõttu, kui terved aatomirühmad üksteist asendavad. Seda tüüpi isomorfism on silikaatühenditele väga iseloomulik.

Teised võimalused maakoorest hajutatud elementide aatomite leidmiseks on nende lokaliseerimine kristallvõre defektides, selle õõnsustes, aga ka sorbeeritud olekus teiste osakeste, sealhulgas kolloidsete osakeste pinnal.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru/

Sissejuhatus

Inimpopulatsiooni ja selle teadusliku ja tehnilise varustuse kiire kasv on olukorda Maal radikaalselt muutnud. Kui lähiminevikus kõik inimtegevus avaldus negatiivselt ainult piiratud, ehkki arvukatel territooriumidel ja löögijõud oli võrreldamatult väiksem kui ainete võimas ringlus looduses, nüüd on looduslike ja inimtekkeliste protsesside mastaabid muutunud võrreldavaks ning nende vaheline suhe muutub kiirendusega. Antropogeense mõju suurendamise suunas biosfäärile.

Oht ettearvamatuteks muutusteks biosfääri stabiilses seisundis, millega looduslikud kooslused ja liigid, sealhulgas inimene ise, on ajalooliselt kohanenud, on tavalisi majandamisviise säilitades nii suur, et praegused Maal elavate inimeste põlvkonnad on silmitsi seisnud ülesanne on kiiresti parandada oma elu kõiki aspekte vastavalt vajadusele säilitada biosfääris olemasolevat ainete ja energia ringlust. Lisaks kujutab meie keskkonna laialdane saastamine mitmesuguste ainetega, mis on mõnikord täiesti võõrad inimorganismi normaalsele eksisteerimisele, tõsist ohtu meie tervisele ja tulevaste põlvkondade heaolule.

atmosfäär hüdrosfäär litosfääri reostus

1. Õhusaaste

Atmosfääriõhk on kõige olulisem elu toetav looduskeskkond ning atmosfääri pinnakihi gaaside ja aerosoolide segu, mis on tekkinud Maa evolutsiooni, inimtegevuse käigus ning asub väljaspool elu-, tööstus- ja muid ruume. Keskkonnauuringute tulemused nii Venemaal kui ka välismaal näitavad ühemõtteliselt, et maapealse atmosfääri reostus on kõige võimsam, pidevalt mõjuv tegur, mis mõjutab inimest, toiduahelat ja keskkond. Atmosfääriõhul on piiramatu võimsus ja see mängib biosfääri, hüdrosfääri ja litosfääri komponentide pinna lähedal kõige liikuvamat, keemiliselt agressiivsemat ja kõikehõlmavamat interaktsioonivahendit.

Viimastel aastatel on saadud andmeid atmosfääri osoonikihi olulise rolli kohta biosfääri säilitamisel, mis neelab elusorganismidele kahjulikku Päikese ultraviolettkiirgust ja moodustab kõrgusel umbes 40 km, mis kaitseb maapinna jahtumist.

Atmosfäär ei avalda intensiivset mõju mitte ainult inimestele ja elustikule, vaid ka hüdrosfäärile, pinnasele ja taimkattele, geoloogilisele keskkonnale, hoonetele, rajatistele ja teistele tehisobjektidele. Seetõttu on atmosfääriõhu ja osoonikihi kaitse esmatähtis keskkonnaprobleem ja sellele pööratakse kõigis arenenud riikides suurt tähelepanu.

Saastunud maapinna atmosfäär põhjustab kopsu-, kurgu- ja nahavähki, kesknärvisüsteemi häireid, allergilisi ja hingamisteede haigusi, sünnidefekte ja paljusid muid haigusi, mille loetelu määrab õhus leiduvad saasteained ja nende koosmõju Inimkeha. Venemaal ja välismaal läbi viidud eriuuringute tulemused on näidanud, et elanikkonna tervise ja atmosfääriõhu kvaliteedi vahel on tihe positiivne seos.

Atmosfääri mõju hüdrosfääri peamisteks teguriteks on sademed vihma ja lumena ning vähesel määral sudu ja udu. Pinna ja Põhjavesi Maad on peamiselt atmosfääri toit ja sellest tulenevalt sõltub nende keemiline koostis peamiselt atmosfääri seisundist.

Saastunud atmosfääri negatiivne mõju pinnasele ja taimkattele on seotud nii happeliste sademete sadestumisega, mis leostavad pinnasest kaltsiumi, huumust ja mikroelemente, kui ka fotosünteesiprotsesside katkemisega, mis viib kasvu aeglustumiseni. ja taimede surm. Puude (eriti kase, tamme) kõrge tundlikkus õhusaaste suhtes on tuvastatud juba pikka aega. Mõlema teguri koosmõju toob kaasa mullaviljakuse märgatava languse ja metsade kadumise. Happelisi atmosfäärisademeid peetakse tänapäeval võimsaks teguriks mitte ainult kivimite murenemisel ja kandva pinnase kvaliteedi halvenemisel, vaid ka inimtekkeliste objektide, sealhulgas kultuurimälestiste ja maaliinide keemilisel hävitamisel. Paljud majanduslikult arenenud riigid rakendavad praegu programme happeliste sademete probleemi lahendamiseks. 1980. aastal loodud riikliku happevihmade hindamisprogrammi raames hakkasid paljud USA föderaalasutused rahastama happevihmasid põhjustavate atmosfääriprotsesside uurimist, et hinnata viimaste mõju ökosüsteemidele ja töötada välja asjakohased kaitsemeetmed. Selgus, et happevihmad avaldavad keskkonnale mitmekülgset mõju ja on atmosfääri isepuhastumise (pesemise) tulemus. Peamised happelised ained on lahjendatud väävel- ja lämmastikhapped, mis tekivad väävli ja lämmastikoksiidide oksüdatsioonireaktsioonide käigus vesinikperoksiidi osalusel.

Õhusaaste allikad

Looduslikud saasteallikad on: vulkaanipursked, tolmutormid, metsatulekahjud, kosmosetolm, meresoolaosakesed, taimset, loomset ja mikrobioloogilist päritolu tooted. Sellise reostuse taset peetakse taustaks, mis ajas vähe muutub.

Peamiseks looduslikuks pinnaatmosfääri saastumise protsessiks on Maa vulkaaniline ja vedelike aktiivsus.Suured vulkaanipursked toovad endaga kaasa globaalse ja pikaajalise atmosfääri saastumise, millest annavad tunnistust kroonikad ja kaasaegsed vaatlusandmed (Pinatubo mäe purse Filipiinidel 1991). Selle põhjuseks on asjaolu, et atmosfääri kõrgetesse kihtidesse eraldub koheselt tohutul hulgal gaase, mis kiired õhuvoolud suurel kõrgusel endasse võtavad ja kiiresti üle maakera levivad. Atmosfääri saastunud oleku kestus pärast suuri vulkaanipurskeid ulatub mitme aastani.

Antropogeensed saasteallikad on põhjustatud inimtegevusest. Need peaksid sisaldama järgmist:

1. Fossiilkütuste põletamine, millega kaasneb 5 miljardi tonni süsinikdioksiidi eraldumine aastas. Selle tulemusena suurenes 100 aasta jooksul (1860 - 1960) CO2 sisaldus 18% (0,027-lt 0,032%-le), viimase kolme aastakümne jooksul on nende heitmete määrad oluliselt suurenenud. Selliste kiiruste juures on aastaks 2000 süsinikdioksiidi kogus atmosfääris vähemalt 0,05%.

2. Soojuselektrijaamade töö, kui kõrge väävlisisaldusega söe põlemisel tekib vääveldioksiidi ja kütteõli eraldumise tagajärjel happevihmad.

3. Tänapäevaste turboreaktiivlennukite heitgaasid aerosoolidest tekkivate lämmastikoksiidide ja gaasiliste fluorosüsivesinikega, mis võivad kahjustada atmosfääri osoonikihti (osonosfääri).

4. Tootmistegevus.

5. Reostus hõljuvate osakestega (purustamisel, pakkimisel ja laadimisel, katlamajadest, elektrijaamadest, kaevanduste šahtidest, karjääridest prügi põletamisel).

6. Erinevate gaaside heitkogused ettevõtete poolt.

7. Kütuse põletamine põletusahjudes, mille tulemusena moodustub kõige massilisem saasteaine – süsinikmonooksiid.

8. Kütuse põlemine kateldes ja sõidukite mootorites, millega kaasneb lämmastikoksiidide teke, mis põhjustavad sudu.

9. Ventilatsiooniheitmed (kaevandusšahtid).

10. Ülemäärase osoonikontsentratsiooniga ventilatsiooniheitmed kõrge energiatarbega seadmetega (kiirendid, ultraviolettkiirguse allikad ja tuumareaktorid) ruumidest tööruumides tööruumides 0,1 mg/m3. Suurtes kogustes on osoon väga mürgine gaas.

Kütuse põlemisprotsesside käigus toimub atmosfääri pinnakihi kõige intensiivsem reostus megalinnades ja suuremad linnad, tööstuskeskused, kuna neis on laialt levinud sõidukid, soojuselektrijaamad, katlamajad ja muud söel, kütteõlil, diislikütusel, maagaasil ja bensiinil töötavad elektrijaamad. Sõidukite osakaal kogu õhusaastes ulatub siin 40-50%-ni. Võimas ja äärmiselt ohtlik atmosfäärisaaste tegur on katastroofid tuumaelektrijaamades (Tšernobõli avarii) ja tuumarelvakatsetused atmosfääris. Selle põhjuseks on nii radionukliidide kiire levik pikkadele vahemaadele kui ka territooriumi saastatuse pikaajaline iseloom.

Keemia- ja biokeemiatööstuse suur oht seisneb äärmiselt mürgiste ainete juhusliku sattumises atmosfääri, aga ka mikroobide ja viiruste tekkes, mis võivad põhjustada epideemiaid elanikkonna ja loomade seas.

Praegu leidub maapinna atmosfääris kümneid tuhandeid inimtekkelise päritoluga saasteaineid. Tööstusliku ja põllumajandusliku tootmise jätkuva kasvu tõttu tekivad uued keemilised ühendid, sealhulgas väga mürgised. Peamised inimtekkelised õhusaasteained lisaks suures koguses väävli, lämmastiku, süsiniku, tolmu ja tahma oksiididele on komplekssed orgaanilised, kloororgaanilised ja nitroühendid, tehislikud radionukliidid, viirused ja mikroobid. Kõige ohtlikumad on Venemaa õhubasseinis laialt levinud dioksiin, bens(a)püreen, fenoolid, formaldehüüd ja süsinikdisulfiid. Tahkeid hõljuvaid osakesi esindavad peamiselt tahm, kaltsiit, kvarts, hüdromika, kaoliniit, päevakivi, harvemini sulfaadid, kloriidid. Lumetolmust leiti spetsiaalselt väljatöötatud meetoditega oksiide, sulfaate ja sulfiteid, raskmetallide sulfiide, aga ka natiivsel kujul sulameid ja metalle.

Lääne-Euroopas eelistatakse 28 eriti ohtlikku keemilised elemendid, ühendid ja nende rühmad. Orgaaniliste ainete rühma kuuluvad akrüül, nitriil, benseen, formaldehüüd, stüreen, tolueen, vinüülkloriid, anorgaanilised - raskemetallid (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), gaasid (süsinikoksiid, vesiniksulfiid , lämmastikoksiidid ja väävel, radoon, osoon), asbest. Plii ja kaadmium on valdavalt mürgised. Süsinikdisulfiid, vesiniksulfiid, stüreen, tetrakloroetaan, tolueen on intensiivse ebameeldiva lõhnaga. Väävli- ja lämmastikoksiidide löögihalo ulatub pikkade vahemaade taha. Ülaltoodud 28 õhusaasteainet on kantud potentsiaalselt mürgiste kemikaalide rahvusvahelisse registrisse.

Peamised siseõhu saasteained on tolm ja tubakasuits, vingugaas ja süsihappegaas, lämmastikdioksiid, radoon ja raskmetallid, putukamürgid, deodorandid, sünteetilised pesuained, ravimite aerosoolid, mikroobid ja bakterid. Jaapani teadlased on näidanud, et bronhiaalastma võib olla seotud kodumaiste puukide esinemisega eluruumide õhus.

Atmosfääri iseloomustab äärmiselt suur dünaamilisus, mis on tingitud nii õhumasside kiirest liikumisest külg- ja vertikaalsuunas kui ka suurtest kiirustest, selles toimuvatest mitmesugustest füüsikalistest ja keemilistest reaktsioonidest. Atmosfääri vaadeldakse nüüd kui tohutut "keemiakatlast", mida mõjutavad arvukad ja varieeruvad inimtekkelised ja looduslikud tegurid. Atmosfääri sattunud gaasid ja aerosoolid on väga reaktsioonivõimelised. Kütuse põlemisel tekkiv tolm ja tahm metsatulekahjud, sorbeerivad raskmetalle ja radionukliide ning võivad pinnale sadestudes reostada suuri alasid, tungida läbi hingamiselundite inimkehasse.

Selgunud on plii ja tina ühine akumuleerumine Euroopa Venemaa pinnaatmosfääri tahketes hõljuvates osakestes; kroom, koobalt ja nikkel; strontsium, fosfor, skandium, haruldased muldmetallid ja kaltsium; berüllium, tina, nioobium, volfram ja molübdeen; liitium, berüllium ja gallium; baarium, tsink, mangaan ja vask. Raskmetallide kõrge kontsentratsioon lumetolmus on tingitud nii nende mineraalsete faaside olemasolust, mis tekivad kivisöe, kütteõli ja muude kütuste põlemisel, kui ka tahma, gaasiliste ühendite, näiteks tinahalogeniidide saviosakeste sorptsioonist.

Gaaside ja aerosoolide "eluiga" atmosfääris varieerub väga laias vahemikus (1-3 minutist mitme kuuni) ja sõltub peamiselt nende suuruse keemilisest stabiilsusest (aerosoolide puhul) ja reaktiivsete komponentide (osoon, vesinik) olemasolust. peroksiid jne).

Maapealse atmosfääri seisundi hindamine ja veelgi enam prognoosimine on väga keeruline probleem. Praegu hinnatakse tema seisundit peamiselt normatiivse lähenemise järgi. Toksiliste kemikaalide ja muude standardsete õhukvaliteedi näitajate MPC väärtused on toodud paljudes teatmeteostes ja juhistes. Sellistes Euroopale mõeldud juhendites on lisaks saasteainete mürgisusele (kantserogeensed, mutageensed, allergeensed ja muud mõjud) arvesse võetud ka nende levimust ja akumuleerumisvõimet inimorganismis ja toiduahelas. Normatiivse lähenemise puudused on aktsepteeritud MPC väärtuste ja muude näitajate ebausaldusväärsus, mis on tingitud nende empiirilise vaatlusbaasi halvast arengust, saasteainete koosmõju arvestamata jätmisest ja pinnakihi seisundi järskudest muutustest. atmosfäärist ajas ja ruumis. Õhubasseini seireks on vähe statsionaarseid poste ning need ei võimalda adekvaatselt hinnata selle seisukorda suurtes tööstus- ja linnakeskustes. Pinnapealse atmosfääri keemilise koostise indikaatoritena saab kasutada nõelu, samblikke ja samblaid. peal esialgne etapp Tšernobõli avariiga seotud radioaktiivse saaste keskuste väljaselgitamiseks uuriti männiokkaid, millel on võime radionukliide õhus akumuleerida. Nõelte punetus on laialt tuntud okaspuud sudu perioodidel linnades.

Kõige tundlikum ja usaldusväärsem maapinna atmosfääri seisundi indikaator on lumikate, mis ladestab saasteaineid suhteliselt pika aja jooksul ning võimaldab indikaatorite komplekti abil määrata tolmu ja gaasiheitmete allikate asukohti. Lumesadu sisaldab saasteaineid, mida ei tabata otseste mõõtmiste ega tolmu- ja gaasiheitmete arvutusandmetega.

Suurte tööstus- ja linnapiirkondade pinnaatmosfääri seisundi hindamise üks paljutõotav suund on mitmekanaliline kaugseire. Selle meetodi eeliseks on võime iseloomustada suuri alasid kiiresti, korduvalt ja ühtemoodi. Praeguseks on välja töötatud meetodid aerosoolide sisalduse hindamiseks atmosfääris. Teaduse ja tehnoloogilise progressi areng lubab meil loota selliste meetodite väljatöötamisele seoses teiste saasteainetega.

Maapinna atmosfääri seisundi prognoosimine toimub keeruliste andmete põhjal. Need hõlmavad eelkõige seirevaatluste tulemusi, saasteainete rände- ja transformatsioonimustreid atmosfääris, uuritava ala õhubasseini inimtekkeliste ja looduslike saasteprotsesside tunnuseid, meteoroloogiliste parameetrite, reljeefi ja muude tegurite mõju. saasteainete levik keskkonnas. Selleks töötatakse välja heuristilised mudelid pinnaatmosfääri muutuste kohta ajas ja ruumis konkreetse piirkonna jaoks. Suurim edu selle lahendamisel raske probleem piirkondade jaoks, kus asuvad tuumaelektrijaamad. Selliste mudelite rakendamise lõpptulemuseks on õhusaaste riski kvantitatiivne hinnang ja selle vastuvõetavuse hinnang sotsiaal-majanduslikust aspektist.

Atmosfääri keemiline saastatus

Atmosfäärisaaste all tuleks mõista selle koostise muutumist loodusliku või inimtekkelise päritoluga lisandite sisenemisel. Saasteaineid on kolme tüüpi: gaasid, tolm ja aerosoolid. Viimaste hulka kuuluvad hajutatud tahked osakesed, mis paisatakse atmosfääri ja hõljuvad selles pikka aega.

Peamised õhusaasteained on süsinikdioksiid, süsinikmonooksiid, väävel ja lämmastikdioksiid, samuti väikesed gaasikomponendid, mis võivad mõjutada temperatuuri režiim troposfäär: lämmastikdioksiid, halogeensüsivesinikud (freoonid), metaan ja troposfääriosoon.

Suur panus kõrge taseÕhusaastet toovad sisse musta ja värvilise metalli metallurgia, keemia ja naftakeemia, ehitustööstuse, energeetika, tselluloosi- ja paberitööstuse ettevõtted ning mõnes linnas isegi katlamajad.

Saasteallikad on soojuselektrijaamad, mis koos suitsuga eraldavad õhku vääveldioksiidi ja süsihappegaasi, metallurgiaettevõtted, eriti värviline metallurgia, mis paiskavad õhku lämmastikoksiide, vesiniksulfiidi, kloori, fluori, ammoniaaki, fosforiühendeid, osakesi ning elavhõbeda ja arseeni ühendeid; keemia- ja tsemenditehased. Kahjulikud gaasid satuvad õhku kütuse põletamise tulemusena tööstuslikeks vajadusteks, kodu kütmiseks, transpordiks, põletamiseks ning olme- ja tööstusjäätmete töötlemiseks.

Atmosfääri saasteained jagunevad primaarseteks, otse atmosfääri sisenevateks ja sekundaarseteks, mis tulenevad viimaste muundumisest. Nii oksüdeeritakse atmosfääri sisenev vääveldioksiid väävelanhüdriidiks, mis interakteerub veeauruga ja moodustab väävelhappe tilgad. Kui väävelanhüdriid reageerib ammoniaagiga, tekivad ammooniumsulfaadi kristallid. Samamoodi tekivad saasteainete ja atmosfäärikomponentide vaheliste keemiliste, fotokeemiliste, füüsikalis-keemiliste reaktsioonide tulemusena muud sekundaarsed märgid. Peamiseks pürogeense saasteallikaks planeedil on soojuselektrijaamad, metallurgia- ja keemiaettevõtted, katlajaamad, mis tarbivad üle 170% aastas toodetavast tahke- ja vedelkütusest.

Autode heitgaasid moodustavad suure osa õhusaastest. Praegu kasutatakse Maal umbes 500 miljonit autot ja aastaks 2000 peaks nende arv kasvama 900 miljonini.1997. aastal kasutati Moskvas 2400 tuhat autot, olemasolevate teede standard 800 tuhat autot.

Praegu moodustab maanteetransport üle poole keskkonda paisatavatest kahjulikest heitkogustest, mis on peamine õhusaasteallikas, eriti suurtes linnades. Keskmiselt põletab iga auto aastas läbisõidul 15 tuhat km 2 tonni kütust ja umbes 26–30 tonni õhku, sealhulgas 4,5 tonni hapnikku, mis on 50 korda rohkem kui inimese vajadus. Samal ajal eraldub autost atmosfääri (kg/aastas): süsinikmonooksiidi - 700, lämmastikdioksiidi - 40, põlemata süsivesinikke - 230 ja tahkeid aineid - 2 - 5. Lisaks eraldub kasutamise tõttu palju pliiühendeid peamiselt pliisisaldusega bensiinist.

Vaatlused on näidanud, et peatee lähedal (kuni 10 m) asuvates majades haigestuvad elanikud vähki 3-4 korda sagedamini kui 50 m kaugusel asuvates majades, samuti mürgitab transport veekogusid, mulda ja taimi. .

Sisepõlemismootorite (ICE) mürgised heitmed on heitgaasid ja karterigaasid, karburaatorist ja kütusepaagist väljuvad kütuseaurud. Põhiosa mürgiseid lisandeid satub atmosfääri koos sisepõlemismootorite heitgaasidega. Karterigaaside ja kütuseaurudega satub atmosfääri ligikaudu 45% süsivesinikest nende heitkogustest.

Heitgaaside osana atmosfääri sattuvate kahjulike ainete hulk sõltub sõidukite üldisest tehnilisest seisukorrast ja eriti mootorist - suurima saasteallikast. Seega, kui karburaatori reguleerimist rikutakse, suureneb süsinikmonooksiidi heitkogus 4 ... 5 korda. Pliibensiini kasutamine, mille koostises on pliiühendid, põhjustab õhusaastet väga mürgiste pliiühenditega. Umbes 70% etüülvedelikuga bensiinile lisatud pliist satub atmosfääri koos heitgaasidega ühendite kujul, millest 30% settib maapinnale kohe pärast auto väljalasketoru läbilõikamist, 40% jääb atmosfääri. Üks keskmise koormusega veok eraldub aastas 2,5...3 kg pliid. Plii kontsentratsioon õhus sõltub pliisisaldusest bensiinis.

Väga mürgiste pliiühendite sattumist atmosfääri on võimalik välistada, asendades pliisisaldusega bensiini pliivabaga.

Gaasiturbiinmootorite heitgaasid sisaldavad selliseid mürgiseid komponente nagu süsinikmonooksiid, lämmastikoksiidid, süsivesinikud, tahm, aldehüüdid jne. Mürgiste komponentide sisaldus põlemissaadustes sõltub oluliselt mootori töörežiimist. Süsinikmonooksiidi ja süsivesinike kõrge kontsentratsioon on tüüpiline gaasiturbiini tõukejõusüsteemidele (GTPU) vähendatud režiimides (tühikäigul, ruleerimisel, lennujaamale lähenemisel, maandumisel), samal ajal kui lämmastikoksiidide sisaldus suureneb märkimisväärselt, kui töötatakse nominaalrežiimile lähedastel režiimidel ( õhkutõus, tõus, lennurežiim).

Gaasiturbiinmootoriga lennukite mürgiste ainete summaarne emissioon atmosfääri on pidevas kasvus, mis on tingitud kütusekulu suurenemisest kuni 20...30 t/h ja töös olevate lennukite arvu pidevast kasvust. Märgitakse GTDU mõju osoonikihile ja süsinikdioksiidi akumuleerumist atmosfääri.

GGDU heitkogused mõjutavad kõige enam elutingimusi lennujaamades ja katsejaamadega külgnevatel aladel. Lennujaamade kahjulike ainete heitkoguste võrdlusandmed viitavad sellele, et gaasiturbiinmootoritest atmosfääri pinnakihti saadavad tulud on %: süsinikmonooksiid - 55, lämmastikoksiidid - 77, süsivesinikud - 93 ja aerosool - 97. heitkogused tekitavad sisepõlemismootoriga maismaasõidukeid.

Raketi tõukejõusüsteemiga sõidukite õhusaaste tekib peamiselt nende töötamise ajal enne starti, õhkutõusmise ajal, maapealsete katsete ajal nende tootmise ajal või pärast remonti, kütuse ladustamise ja transportimise ajal. Põlemissaaduste koostise selliste mootorite töötamise ajal määravad kütusekomponentide koostis, põlemistemperatuur ning molekulide dissotsiatsiooni- ja rekombinatsiooniprotsessid. Põlemissaaduste hulk sõltub tõukejõusüsteemide võimsusest (tõukejõust). Põlemisel tahke kütus põlemiskambrist eraldub veeauru, süsihappegaasi, kloori, vesinikkloriidhappe auru, vingugaasi, lämmastikoksiidi, aga ka Al2O3 tahkeid osakesi keskmise suurusega 0,1 mikronit (mõnikord kuni 10 mikronit).

Käivitamisel mõjutavad rakettmootorid negatiivselt mitte ainult atmosfääri pinnakihti, vaid ka kosmost, hävitades Maa osoonikihi. Osoonikihi hävimise ulatuse määrab raketisüsteemide startide arv ja ülehelikiirusega lennukite lendude intensiivsus.

Seoses lennunduse ja raketitehnoloogia arenguga, samuti lennunduse intensiivse kasutamisega ja rakettmootorid teistes rahvamajanduse sektorites on kahjulike lisandite koguheide atmosfääri oluliselt suurenenud. Need mootorid moodustavad siiski kuni 5% igat tüüpi sõidukitest atmosfääri sattuvatest mürgistest ainetest.

Atmosfääriõhk on keskkonna üks peamisi elutähtsaid elemente.

Seadus “O6 atmosfääriõhu kaitseks” käsitleb probleemi põhjalikult. Ta võttis kokku varasematel aastatel välja töötatud nõuded ja põhjendas end praktikas. Näiteks eeskirjade kehtestamine, mis keelavad mis tahes tootmisrajatiste (vastloodud või rekonstrueeritud) kasutuselevõtu, kui need muutuvad saasteallikaks või muuks. negatiivseid mõjusid atmosfääriõhule. Täiendati atmosfääriõhu saasteainete maksimaalsete lubatud kontsentratsioonide reguleerimise eeskirju.

Riigi sanitaarõigusaktid kehtestasid ainult atmosfääriõhu jaoks MPC-d enamiku isoleeritud toimega kemikaalide ja nende kombinatsioonide jaoks.

Hügieenistandardid on ettevõtete juhtidele riigi nõue. Nende rakendamist peaksid jälgima tervishoiuministeeriumi riiklikud sanitaarjärelevalveorganid ja riikliku ökoloogiakomitee.

Atmosfääriõhu sanitaarkaitse seisukohalt on suur tähtsus uute õhusaasteallikate tuvastamisel, projekteeritud, ehitatud ja rekonstrueeritud atmosfääri saastavate rajatiste arvestamisel, linnade, alevite ja tööstusobjektide üldplaanide väljatöötamise ja elluviimise kontrollimisel. asukoha poolest tööstusettevõtted ja sanitaarkaitsetsoonid.

Seadus "Atmosfääriõhu kaitse" näeb ette nõuded saasteainete maksimaalse lubatud atmosfääriheite normide kehtestamiseks. Sellised standardid kehtestatakse iga paikse saasteallika, iga sõidukimudeli ja muude liikuvate sõidukite ja seadmete jaoks. Need määratakse kindlaks selliselt, et kõigist saasteallikatest tulenevad kahjulikud heitkogused antud piirkonnas ei ületaks õhusaasteainete MPC norme. Lubatud heitkogused määratakse kindlaks ainult suurimaid lubatud kontsentratsioone arvesse võttes.

Väga olulised on seaduse nõuded taimekaitsevahendite, mineraalväetiste ja muude preparaatide kasutamise kohta. Kõik seadusandlikud meetmed moodustavad ennetussüsteemi, mille eesmärk on vältida õhusaastet.

Seadus ei näe ette mitte ainult kontrolli oma nõuete täitmise üle, vaid ka vastutust nende rikkumise eest. Spetsiaalne artikkel määratleb rolli avalikud organisatsioonid ja kodanikke õhukeskkonna kaitse meetmete rakendamisel, kohustab neid aktiivselt riigiorganeid neis küsimustes abistama, kuna ainult laialdane avalikkuse osalus võimaldab selle seaduse sätteid rakendada. Nii öeldakse, et riik peab väga oluliseks atmosfääriõhu soodsa seisundi säilitamist, selle taastamist ja parandamist, et tagada parimad tingimused inimeste elu – nende töö, elu, puhkus ja tervisekaitse.

Ettevõtted või nende üksikud hooned ja rajatised, mille tehnoloogilised protsessid on kahjulike ja ebameeldiva lõhnaga ainete atmosfääriõhku sattumise allikaks, on elamutest eraldatud sanitaarkaitsevöönditega. Ettevõtete ja rajatiste sanitaarkaitsevööndit saab vajadusel ja nõuetekohaselt põhjendatult suurendada mitte rohkem kui 3 korda, sõltuvalt järgmistest põhjustest: a) rakendatavate või võimalike atmosfääriheitmete puhastamise meetodite tõhusus; b) heitmete puhastamise võimaluste puudumine; c) elamute paigutamine vajadusel võimaliku õhusaaste tsooni ettevõtte suhtes tuulealusele küljele; d) tuuleroosid ja muud ebasoodsad kohalikud tingimused (näiteks sage tuulevaikus ja udu); e) uute, veel ebapiisavalt uuritud, sanitaartehniliselt kahjulike tööstusharude ehitamine.

Keemia-, naftatöötlemis-, metallurgia-, masinaehitus- ja muudes tööstusharudes tegutsevate suurettevõtete üksikute gruppide või komplekside sanitaarkaitsetsoonide suurused, samuti soojuselektrijaamad, mille heitmed tekitavad õhus suures kontsentratsioonis mitmesuguseid kahjulikke aineid ja millel on eriti kahjulik mõju tervisele ja elanikkonna sanitaar-hügieenilised elutingimused kehtestatakse igal konkreetsel juhul tervishoiuministeeriumi ja Venemaa Gosstroy ühise otsusega.

Sanitaarkaitsetsoonide tõhususe suurendamiseks istutatakse nende territooriumile puid, põõsaid ja rohttaimestikku, mis vähendab tööstusliku tolmu ja gaaside kontsentratsiooni. Atmosfääriõhku intensiivselt taimestikule kahjulike gaasidega saastavate ettevõtete sanitaarkaitsevööndites tuleks kasvatada kõige gaasikindlamaid puid, põõsaid ja kõrrelisi, võttes arvesse agressiivsuse astet ja tööstusheidete kontsentratsiooni. Taimestikule on eriti kahjulikud heitmed keemiatööstusest (väävel- ja väävelanhüdriid, vesiniksulfiid, väävel-, lämmastik-, fluor- ja broomhape, kloor, fluor, ammoniaak jne), musta ja värvilise metalli metallurgia, söe- ja soojusenergeetika tööstused.

2. Hüdrosfäär

Vesi on Maa loodusvarade hulgas alati olnud ja on ka edaspidi erilisel positsioonil. See on kõige olulisem loodusvara, kuna see on vajalik eelkõige inimese ja iga elusolendi eluks. Inimene kasutab vett mitte ainult igapäevaelus, vaid ka tööstuses põllumajandus.

Veekeskkonda, mis hõlmab pinna- ja põhjavett, nimetatakse hüdrosfääriks. Pinnavesi on peamiselt koondunud Maailma ookeani, mis sisaldab umbes 91% kogu Maa veest. Vesi ookeanis (94%) ja maa all on soolane. Kogus mage vesi moodustab 6% Maa vee kogumahust ja väga väike osa sellest on saadaval kohtades, mis on ammutamiseks kergesti ligipääsetavad. Suurem osa mageveest sisaldub lumes, magevee jäämägedes ja liustikes (1,7%), mis asuvad peamiselt lõunapoolse polaarringi piirkondades, aga ka sügaval maa all (4%).

Praegu kasutab inimkond 3,8 tuhat kuupmeetrit. km. vett aastas ja tarbimist saab suurendada maksimaalselt 12 tuhande kuupmeetrini. km. Praeguse veetarbimise kasvutempo juures piisab sellest järgmiseks 25-30 aastaks. Põhjavee pumpamine toob kaasa pinnase ja hoonete vajumise ning põhjavee taseme languse kümnete meetrite võrra.

Vesi on tööstuslikus ja põllumajanduslikus tootmises suure tähtsusega. On hästi teada, et see on vajalik inimese, kõigi taimede ja loomade igapäevaste vajaduste rahuldamiseks. Paljude elusolendite jaoks toimib see elupaigana.

Linnade kasv, tööstuse kiire areng, põllumajanduse intensiivistumine, niisutatavate maade märkimisväärne laienemine, kultuuri- ja elutingimuste paranemine ning mitmed muud tegurid muudavad veevarustuse probleemid üha keerulisemaks.

Iga Maa elanik tarbib keskmiselt 650 kuupmeetrit. m vett aastas (1780 liitrit päevas). Füsioloogiliste vajaduste rahuldamiseks piisab aga 2,5 liitrist päevas, s.o. umbes 1 cu. m aastas. Suur kogus vett kulub põllumajandusele (69%) peamiselt niisutamiseks; 23% veest tarbib tööstus; 6% kulub igapäevaelus.

Võttes arvesse tööstuse ja põllumajanduse veevajadusi, on meie riigis veetarbimine 125–350 liitrit päevas inimese kohta (Peterburis 450 liitrit, Moskvas - 400 liitrit).

Arenenud riikides on igal elanikul 200-300 liitrit vett päevas. Samal ajal ei ole 60% maast piisavalt magevett. Veerandil inimkonnast (ligikaudu 1,5 miljonit inimest) puudub see ning veel 500 miljonit kannatab joogivee puuduse ja halva kvaliteediga, mis põhjustab soolehaigusi.

Suurem osa veest pärast selle majapidamistarbeks kasutamist suunatakse reovee kujul jõgedesse tagasi.

Töö eesmärk: käsitleda hüdrosfääri peamisi saasteallikaid ja liike, samuti reovee puhastamise meetodeid.

Mageveepuudus on juba muutumas ülemaailmseks probleemiks. Tööstuse ja põllumajanduse üha kasvav vajadus vee järele sunnib kõiki maailma riike, teadlasi otsima selle probleemi lahendamiseks erinevaid vahendeid.

Praeguses etapis määratakse kindlaks järgmised veevarude ratsionaalse kasutamise valdkonnad: mageveevarude täielikum kasutamine ja laiendatud taastootmine; uute väljatöötamine tehnoloogilised protsessid veereostuse vältimiseks ja magevee tarbimise minimeerimiseks.

Maa hüdrosfääri ehitus

Hüdrosfäär on Maa veekiht. See hõlmab: pinna- ja põhjavett, mis tagab otseselt või kaudselt elusorganismide elutähtsa aktiivsuse, samuti sademete kujul langevat vett. Vesi hõivab valdava osa biosfäärist. Maapinna 510 miljonist km2-st moodustab Maailma ookean 361 miljonit km2 (71%). Ookean on päikeseenergia peamine vastuvõtja ja akumulaator, kuna vee soojusjuhtivus on kõrge. Vesikeskkonna peamised füüsikalised omadused on selle tihedus (800 korda suurem õhu tihedusest) ja viskoossus (55 korda kõrgem õhust). Lisaks iseloomustab vett liikuvus ruumis, mis aitab säilitada füüsikaliste ja keemiliste omaduste suhtelist homogeensust. Veekogudele on iseloomulik temperatuurikihistumine, s.o. vee temperatuuri muutus sügavusega. Temperatuurirežiimil on olulised päevased, hooajalised, aastased kõikumised, kuid üldiselt on vee temperatuurikõikumiste dünaamika väiksem kui õhul. Pinnaaluse vee valgusrežiimi määrab selle läbipaistvus (hägusus). Nendest omadustest sõltub bakterite, fütoplanktoni ja kõrgemate taimede fotosüntees ning järelikult ka orgaanilise aine akumuleerumine, mis on võimalik ainult eufoonilises tsoonis, s.o. kihis, kus sünteesiprotsessid prevaleerivad hingamisprotsesside üle. Hägusus ja läbipaistvus sõltuvad orgaanilise ja mineraalse päritoluga hõljuvate ainete sisaldusest vees. Veekogude elusorganismide jaoks kõige olulisematest abiootilistest teguritest tuleb märkida vee soolsust - lahustunud karbonaatide, sulfaatide ja kloriidide sisaldust selles. Magevees on neid vähe ja ülekaalus on karbonaadid (kuni 80%). Ookeanivees on ülekaalus kloriidid ja teatud määral ka sulfaadid. Peaaegu kõik perioodilise süsteemi elemendid, sealhulgas metallid, on merevees lahustunud. Veel üks vee keemiliste omaduste omadus on seotud lahustunud hapniku ja süsinikdioksiidi olemasoluga selles. Eriti oluline on hapnik, mis läheb veeorganismide hingamisse. Organismide elutegevus ja jaotus vees oleneb vesinikioonide kontsentratsioonist (pH). Kõik vee elanikud - hüdrobiondid on kohanenud teatud pH tasemega: mõned eelistavad happelist, teised - aluselist ja teised - neutraalset keskkonda. Nende omaduste muutumine, eelkõige tööstusliku mõju tõttu, põhjustab veeorganismide hukkumist või mõne liigi asendumist teistega.

Hüdrosfääri reostuse peamised liigid.

Veevarude reostuse all mõistetakse reservuaaride vee füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste omaduste mis tahes muutusi, mis on tingitud vedelate, tahkete ja gaasiliste ainete sattumisest neisse, mis põhjustavad või võivad tekitada ebamugavusi, muutes nende veehoidlate vee ohtlikuks veehoidlates. kasutamine, põhjustades kahju rahvamajandusele, tervisele ja avalikule turvalisusele. Saasteallikateks loetakse objekte, millest juhitakse või muul viisil veekogudesse vee kvaliteeti halvendavaid kahjulikke aineid. pinnavesi piirates nende kasutamist, samuti avaldades negatiivset mõju põhja- ja rannikuveekogude seisundile.

Peamisteks veekogude reostus- ja ummistumisallikateks on ebapiisavalt puhastatud reovesi tööstus- ja munitsipaalettevõtetest, suurtest loomakasvatuskompleksidest, maagi mineraalide arendamise tootmisjäätmed; veekaevandused, kaevandused, puidu töötlemine ja legeerimine; vee- ja raudteetranspordi heitmed; lina esmase töötlemise jäätmed, pestitsiidid jne. Saasteainete sattumine looduslikesse veekogudesse põhjustab vees kvalitatiivseid muutusi, mis väljenduvad peamiselt vee füüsikaliste omaduste muutumises, eelkõige ebameeldiva lõhna, maitse jms ilmnemises); vee keemilise koostise muutmisel, eelkõige selles sisalduvate kahjulike ainete ilmnemisel, veepinnal ujuvate ainete olemasolul ja nende ladestumisel reservuaaride põhjas.

Fenool on tööstusvete üsna kahjulik saasteaine. Seda leidub paljude naftakeemiatehaste reovees. Samal ajal vähenevad järsult reservuaaride bioloogilised protsessid, nende isepuhastumisprotsess, vesi omandab karboolhappe spetsiifilise lõhna.

Tselluloosi- ja paberitööstuse reovesi mõjutab reservuaaride elanike elu negatiivselt. Puitmassi oksüdeerumisega kaasneb märkimisväärse koguse hapniku imendumine, mis põhjustab marjade, maimude ja täiskasvanud kalade surma. Kiudained ja muud lahustumatud ained ummistavad vett ning halvendavad selle füüsikalisi ja keemilisi omadusi. Mädanenud puidust ja koorest eralduvad vette mitmesugused tanniinid. Vaik ja muud kaevandustooted lagunevad ja neelavad palju hapnikku, põhjustades kalade, eriti noorkalade ja marja surma. Lisaks ummistavad mutisulamid tugevalt jõgesid ja triivpuit ummistab sageli nende põhja täielikult, jättes kalad ilma kudemis- ja toidukohtadest.

Nafta ja naftasaadused on praegusel etapil siseveekogude, vete ja merede ning maailma ookeani peamised saasteained. Veekogudesse sattudes loovad nad erinevad vormid reostus: vee peal hõljuv õlikile, vees lahustunud või emulgeeritud naftasaadused, põhja settinud rasked fraktsioonid jne. See takistab fotosünteesi protsesse vees päikesevalguse juurdepääsu lakkamise tõttu ning põhjustab ka taimede ja loomade surma. Samal ajal muutuvad lõhn, maitse, värvus, pindpinevus, vee viskoossus, hapniku hulk väheneb, tekivad kahjulikud orgaanilised ained, vesi omandab mürgiseid omadusi ja kujutab endast ohtu mitte ainult inimesele. 12 g õli muudab tonni vett tarbimiseks kõlbmatuks. Iga tonn õli tekitab kuni 12 ruutmeetri suurusele pinnale õlikile. km. Mõjutatud ökosüsteemide taastamine võtab aega 10-15 aastat.

Tuumaelektrijaamad reostavad jõgesid radioaktiivsete jäätmetega. Radioaktiivsed ained kontsentreeritakse kõige väiksemate planktoni mikroorganismide ja kalade poolt, seejärel kanduvad need mööda toiduahelat teistele loomadele. On kindlaks tehtud, et planktoniasukate radioaktiivsus on tuhandeid kordi suurem kui vees, milles nad elavad.

Suurenenud radioaktiivsusega reovesi (100 curied 1 liitri kohta või rohkem) tuleb kõrvaldada maa-alustes äravooluta basseinides ja spetsiaalsetes mahutites.

Rahvastiku kasv, vanade laienemine ja uute linnade tekkimine on oluliselt suurendanud olmereovee voolu siseveekogudesse. Need heitveed on muutunud jõgede ja järvede reostuse allikaks patogeensete bakterite ja helmintidega. Igapäevaelus laialdaselt kasutatavad sünteetilised pesuvahendid saastavad veekogusid veelgi suuremal määral. Neid kasutatakse laialdaselt ka tööstuses ja põllumajanduses. Neis sisalduvad kemikaalid, mis satuvad reoveega jõgedesse ja järvedesse, mõjutavad oluliselt veekogude bioloogilist ja füüsikalist režiimi. Selle tulemusena väheneb vee võime hapnikuga küllastuda ning orgaanilisi aineid mineraliseerivate bakterite tegevus halvatakse.

Tõsist muret teeb veekogude reostumine pestitsiidide ja mineraalväetistega, mis tulevad põldudelt koos vihma- ja sulaveejugadega. Uuringute tulemusena on näiteks tõestatud, et vees sisalduvad putukamürgid lahustuvad suspensioonidena jõgesid ja järvi reostavates naftatoodetes. See koostoime viib veetaimede oksüdatiivsete funktsioonide olulise nõrgenemiseni. Veekogudesse sattudes kogunevad pestitsiidid planktoni, bentosesse, kaladesse ning toiduahela kaudu satuvad nad inimorganismi, mõjutades nii üksikuid organeid kui ka organismi tervikuna.

Seoses loomakasvatuse intensiivistumisega annavad selle põllumajandusharu ettevõtete heitveed üha enam tunda.

Veekogude orgaanilise reostuse põhjuseks on taimseid kiude, loomseid ja taimseid rasvu, fekaalseid aineid, puu- ja juurviljajääke, naha- ja tselluloosi- ja paberitööstuse, suhkru- ja õlletehaste, liha- ja piimatööstuse, konservi- ja kondiitritööstuse jäätmeid sisaldav reovesi.

Reovees on tavaliselt ligikaudu 60% orgaanilise päritoluga aineid, samasse orgaanilise kategooriasse kuuluvad bioloogiline (bakterid, viirused, seened, vetikad) reostus olme-, ravi- ja sanitaarvees ning naha- ja villapesuettevõtete jäätmed.

Tõsine keskkonnaprobleem on see, et soojuselektrijaamades kasutatakse tavaliselt vett soojuse neelamiseks pumbata värsket järve- või jõevett otse läbi jahuti ning seejärel ilma eeljahutuseta tagasi looduslikesse veekogudesse. 1000 MW elektrijaama jaoks on vaja järve, mille pindala on 810 hektarit ja sügavus umbes 8,7 m.

Elektrijaamad suudavad vee temperatuuri keskkonnaga võrreldes tõsta 5-15 C. Looduslikes tingimustes, aeglase temperatuuri tõusu või langusega, kohanevad kalad ja teised veeorganismid järk-järgult ümbritseva keskkonna temperatuuri muutustega. Kuid kui tööstusettevõtete kuuma heitvee jõgedesse ja järvedesse juhtimise tulemusena kehtestatakse kiiresti uus temperatuurirežiim, pole aklimatiseerumiseks piisavalt aega, elusorganismid saavad kuumašoki ja surevad.

Kuumašokk on termilise saaste äärmuslik tagajärg. Kuumutatud heitvee suunamisel veekogudesse võivad olla muud, salakavalamad tagajärjed. Üks neist on mõju ainevahetusprotsessidele.

Vee temperatuuri tõusu tagajärjel hapnikusisaldus selles väheneb, samas suureneb elusorganismide vajadus selle järele. Suurenenud hapnikuvajadus ja selle puudumine põhjustavad tõsist füsioloogilist stressi ja isegi surma. Vee kunstlik kuumutamine võib oluliselt muuta kalade käitumist – põhjustada enneaegset kudemist, häirida rännet

Veetemperatuuri tõus võib häirida veehoidlate taimestiku struktuuri. Külmale veele iseloomulikud vetikad asenduvad termofiilsematega ja lõpuks asenduvad kõrgel temperatuuril nendega täielikult, samas tekivad soodsad tingimused sinivetikate massiliseks arenguks reservuaarides - nn "vee õitsemine". . Kõik ülaltoodud veekogude termilise reostuse tagajärjed põhjustavad suurt kahju looduslikele ökosüsteemidele ja põhjustavad kahjulikke muutusi inimkeskkonnas. Soojusreostusest tulenevad kahjud võib jagada: - majanduslikuks (kaod veekogude tootlikkuse langusest, reostuse tagajärgede likvideerimise kulu); sotsiaalne (esteetiline kahju maastiku degradeerumisest); keskkondlik (ainulaadsete ökosüsteemide pöördumatu hävimine, liikide väljasuremine, geneetilised kahjustused).

Tee, mis võimaldab inimestel ökoloogilist ummikseisust vältida, on nüüd selge. Need on jäätmevabad ja vähese jäätmega tehnoloogiad, jäätmete muutmine kasulikeks ressurssideks. Idee ellu viimiseks kulub aga aastakümneid.

Reoveepuhastusmeetodid

Reoveepuhastus on reovee puhastamine kahjulike ainete hävitamiseks või eemaldamiseks. Puhastusmeetodid võib jagada mehaanilisteks, keemilisteks, füüsikalis-keemilisteks ja bioloogilisteks.

Mehaanilise meetodi olemus

puhastamine seisneb selles, et olemasolevad lisandid eemaldatakse reoveest settimise ja filtreerimise teel. Mehaaniline puhastus võimaldab eraldada olmereoveest kuni 60-75% ja tööstusreoveest kuni 95% lahustumatutest lisanditest, millest paljusid (väärtuslike materjalidena) kasutatakse tootmises.

Keemiline meetod seisneb selles, et reovette lisatakse erinevaid keemilisi reaktiive, mis reageerivad saasteainetega ja sadestavad need lahustumatute sademena. Keemilise puhastuse abil saavutatakse lahustumatute lisandite vähenemine kuni 95% ja lahustuvate lisandite vähenemine kuni 25%.

Füüsikalis-keemilise meetodiga

Reovee puhastamine eemaldab peenelt hajutatud ja lahustunud anorgaanilised lisandid ning hävitab orgaanilised ja halvasti oksüdeerunud ained. Füüsikalis-keemilistest meetoditest kasutatakse kõige sagedamini koagulatsiooni, oksüdatsiooni, sorptsiooni, ekstraheerimist jne, aga ka elektrolüüsi. Elektrolüüs on orgaanilise aine hävitamine reovees ning metallide, hapete ja muu ekstraheerimine anorgaanilised ained elektrivoolu liikumise ajal. Reovee puhastamine elektrolüüsi abil on efektiivne plii- ja vasetehastes ning värvi- ja lakitööstuses.

Reovett puhastatakse ka ultraheli, osooni, ioonvahetusvaikude ja kõrgsurve abil. Klooriga puhastamine on end hästi tõestanud.

Reoveepuhastusmeetoditest peaks olulist rolli mängima bioloogiline meetod, mis põhineb jõgede ja teiste veekogude biokeemilise isepuhastuse seaduspärasuste kasutamisel. Kasutatakse erinevad tüübid bioloogilised seadmed: biofiltrid, bioloogilised tiigid jne Biofiltrites juhitakse reovesi läbi õhukese bakterikilega kaetud jämedateralise materjali kihi. Tänu sellele kilele kulgevad bioloogilise oksüdatsiooni protsessid intensiivselt.

Bioloogilistes tiikides osalevad reovee puhastamises kõik veehoidlas elavad organismid. Enne bioloogilist puhastust töödeldakse reovesi mehaaniliselt ning pärast bioloogilist (patogeensete bakterite eemaldamiseks) ja keemilist töötlemist klooritakse vedela kloori või valgendiga. Desinfitseerimiseks kasutatakse ka muid füüsikalisi ja keemilisi meetodeid (ultraheli, elektrolüüs, osoonimine jne). Bioloogiline meetod annab tipptulemused olmejäätmete, samuti nafta rafineerimise, tselluloosi- ja paberitööstuse ning tehiskiu tootmise jäätmete puhastamisel.

Hüdrosfääri reostuse vähendamiseks on soovitav taaskasutamine suletud, ressursse säästvates jäätmevabades protsessides tööstuses, tilkniisutus põllumajanduses ning säästlik veekasutus tootmises ja kodus.

3. Litosfäär

Ajavahemikku 1950. aastast tänapäevani nimetatakse teadus- ja tehnikarevolutsiooni perioodiks. 20. sajandi lõpuks toimusid tohutud muutused tehnoloogias, ilmusid uued side- ja infotehnoloogiad, mis muutsid järsult infovahetuse võimalusi ja lähendasid planeedi kaugeimaid punkte. Maailm muutub sõna otseses mõttes kiiresti meie silme all ja inimkond ei käi oma tegudes alati nende muutustega kaasas.

Keskkonnaprobleemid ei tekkinud iseenesest. See on tsivilisatsiooni loomuliku arengu tulemus, kus varem sõnastatud inimkäitumise reeglid suhetes ümbritseva loodusega ja inimühiskonnas, mis toetasid jätkusuutlikku eksistentsi, sattusid vastuollu teaduse ja tehnoloogia loodud uute tingimustega. edusamme. Uutes tingimustes on vaja kujundada nii uued käitumisreeglid kui ka uus moraal, võttes arvesse kõiki loodusteaduslikke teadmisi. Suurim raskus, mis määrab otsuse tegemisel palju keskkonnaprobleemid- inimühiskonna kui terviku ja paljude selle juhtide endiselt ebapiisav mure keskkonnahoiu probleemide pärast.

Litosfäär, selle struktuur

Inimene eksisteerib teatud ruumis ja selle ruumi põhikomponendiks on maapind – litosfääri pind.

Litosfääri nimetatakse Maa tahkeks kestaks, mis koosneb maakoorest ja maakoore all olevast ülemise vahevöö kihist. Maakoore alumise piiri kaugus Maa pinnast kõigub 5-70 km piires ning Maa vahevöö ulatub 2900 km sügavusele. Pärast seda, 6371 km kaugusel pinnast, asub tuum.

Maa hõivab 29,2% maakera pinnast. Litosfääri ülemisi kihte nimetatakse mullaks. Muldkate on Maa biosfääri kõige olulisem looduslik moodustis ja komponent. See on mulla kest, mis määrab paljud biosfääris toimuvad protsessid.

Muld on peamine toiduallikas, mis annab 95–97% maailma elanikkonna toiduvarudest. Ruut maavarad maailma pindala on 129 miljonit ruutmeetrit. km ehk 86,5% maismaa pindalast. Põllumaa ja mitmeaastased istandused moodustavad põllumajandusmaa koosseisus umbes 10% maast, niidud ja karjamaad - 25% maast. Mulla viljakus ja kliimatingimused määravad ökoloogiliste süsteemide olemasolu ja arengu Maal. Kahjuks läheb ebaõige kasutamise tõttu igal aastal osa viljakast maast kaduma. Seega on viimase sajandi jooksul kiirenenud erosiooni tagajärjel kadunud 2 miljardit hektarit viljakat maad, mis moodustab 27% kogu põllumajanduses kasutatavast maast.

Pinnase reostuse allikad.

Litosfäär on saastatud vedelate ja tahkete saasteainete ja jäätmetega. On kindlaks tehtud, et aastas tekib üks tonn jäätmeid Maa elaniku kohta, sealhulgas üle 50 kg raskesti lagunevaid polümeerseid jäätmeid.

Pinnase saasteallikaid saab liigitada järgmiselt.

Eluhooned ja kommunaalteenused. Selle allikakategooria saasteainete koostises domineerivad olmejäätmed, toidujäätmed, ehitusjäätmed, küttesüsteemide jäätmed, kulunud majapidamistarbed jne. Kõik see kogutakse kokku ja viiakse prügimäele. Suurte linnade jaoks on olmejäätmete prügilatesse kogumine ja hävitamine muutunud lahendamatuks probleemiks. Lihtsa prügi põletamisega linna prügilates kaasneb mürgiste ainete eraldumine. Selliste esemete, näiteks kloori sisaldavate polümeeride põletamisel tekivad väga mürgised ained - dioksiidid. Sellest hoolimata on viimastel aastatel välja töötatud meetodeid olmejäätmete hävitamiseks põletamise teel. Paljutõotav meetod on sellise prahi põletamine metallide kuumsulamite kohal.

Tööstusettevõtted. Tahked ja vedelad tööstusjäätmed sisaldavad pidevalt aineid, mis võivad avaldada mürgist mõju elusorganismidele ja taimedele. Näiteks leidub värviliste raskmetallide soolasid tavaliselt metallurgiatööstuse jäätmetes. Masinatööstus paiskab keskkonda tsüaniide, arseeni ja berülliumi ühendeid; plasti ja tehiskiudude tootmisel tekivad fenooli, benseeni, stüreeni sisaldavad jäätmed; sünteetiliste kummide tootmisel satuvad pinnasesse katalüsaatorijäätmed, ebakvaliteetsed polümeerklombid; kummitoodete valmistamisel satuvad keskkonda tolmutaolised koostisained, tahm, mis ladestub pinnasele ja taimedele, jäätmed kummi-tekstiil ja kummidetailid ning rehvide töö käigus - kulunud ja rikki läinud rehvid, sisekummid ja veljeteibid. Kasutatud rehvide ladustamine ja utiliseerimine on praegu lahendamata probleem, kuna see põhjustab sageli suuri tulekahjusid, mida on väga raske kustutada. Kasutatud rehvide kasutusaste ei ületa 30% nende kogumahust.

Transport. Sisepõlemismootorite töö käigus eralduvad intensiivselt lämmastikoksiidid, plii, süsivesinikud, süsinikmonooksiid, tahm ja muud ained, ladestuvad maapinnale või imenduvad taimedesse. Viimasel juhul satuvad need ained ka pinnasesse ja osalevad toiduahelatega seotud tsüklis.

Põllumajandus. Pinnase reostus põllumajanduses tekib tohutul hulgal mineraalväetiste ja pestitsiidide kasutuselevõtu tõttu. Teatavasti sisaldavad mõned pestitsiidid elavhõbedat.

Pinnase saastumine raskmetallidega. Raskmetallid on värvilised metallid, mille tihedus on suurem kui raual. Nende hulka kuuluvad plii, vask, tsink, nikkel, kaadmium, koobalt, kroom, elavhõbe.

Raskmetallide eripära on see, et väikestes kogustes on peaaegu kõik need taimedele ja elusorganismidele vajalikud. Raskmetallid osalevad inimkehas elutähtsates biokeemilistes protsessides. Lubatud koguse ületamine toob aga kaasa tõsiseid haigusi.

Sarnased dokumendid

Hüdrosfääri, litosfääri, Maa atmosfääri seisund ja nende saastumise põhjused. Ettevõtete jäätmete kõrvaldamise meetodid. Loodust mitte kahjustavate alternatiivsete energiaallikate hankimise viisid. Keskkonnareostuse mõju inimeste tervisele.

abstraktne, lisatud 02.11.2010


Biosfääri kui planeedi Maa elava kesta kontseptsioon ja struktuur. Atmosfääri, hüdrosfääri, litosfääri, vahevöö ja Maa tuuma peamised omadused. Elusaine keemiline koostis, mass ja energia. Elus- ja elutus looduses toimuvad protsessid ja nähtused.

abstraktne, lisatud 07.11.2013


Atmosfääri, hüdrosfääri ja litosfääri saasteallikad. Meetodid nende kaitsmiseks keemiliste lisandite eest. Süsteemid ja seadmed tolmu kogumiseks, mehaanilised meetodid tolmuse õhu puhastamiseks. erosiooniprotsessid. Reostuse määramine muldkattes.

loengute kursus, lisatud 03.04.2015


looduslikud allikadõhusaaste. Kuiva settimise mõiste, selle arvutamise meetodid. Lämmastiku ja kloori ühendid kui peamised osoonikihti hävitavad ained. Jäätmete ringlussevõtu ja kõrvaldamise probleem. Veereostuse keemiline näitaja.

test, lisatud 23.02.2009


Õhusaaste. Hüdrosfääri reostuse liigid. Ookeanide ja merede reostus. Jõgede ja järvede reostus. Joogivesi. Veekogude reostuse probleemi aktuaalsus. Reovee laskumine reservuaaridesse. Reovee puhastamise meetodid.

abstraktne, lisatud 06.10.2006


Inimene ja keskkond: interaktsiooni ajalugu. Füüsiline, keemiline, informatsiooniline ja bioloogiline saaste, mis rikub vereringe- ja ainevahetusprotsesse, nende tagajärgi. Hüdrosfääri ja litosfääri saasteallikad Nižni Novgorodis.

abstraktne, lisatud 03.06.2014


Biosfääri reostuse peamised liigid. Atmosfääri, litosfääri ja pinnase inimtekkeline reostus. Hüdrosfääri reostuse tagajärg. Atmosfäärisaaste mõju inimkehale. Meetmed inimtekkeliste keskkonnamõjude vältimiseks.

esitlus, lisatud 08.12.2014


Keskkonda mõjutavad toodangud. Õhusaaste viisid ehituse ajal. Atmosfääri kaitsemeetmed. Hüdrosfääri saasteallikad. Territooriumide sanitaar- ja puhastustööd. Ehitusseadmetega seotud liigse müra allikad.

esitlus, lisatud 22.10.2013


Üldine informatsioon inimtekkeliste tegurite mõjust elanikkonna tervisele. Atmosfääri, hüdrosfääri ja litosfääri reostuse mõju inimeste tervisele. Õhusaastega seotud haiguste loetelu. Peamised ohuallikad.

abstraktne, lisatud 11.07.2013


Biosfääri tööstuslikud saasteallikad. Kahjulike ainete klassifikatsioon inimesele avaldatava mõju astme järgi. Sanitaar-epideemiline olukord linnades. Puudused tahkete, vedelate olme- ja tööstusjäätmete neutraliseerimise ja kõrvaldamise korraldamisel.

Biosfääri peamised keskkonnad: atmosfäär, hüdrosfäär, litosfäär (muld)

Biosfäär on süsteem, millel on otsesed ja vastupidised (negatiivsed ja positiivsed) seosed, mis lõppkokkuvõttes tagavad selle toimimise ja stabiilsuse mehhanismid. Biosfäär on tsentraliseeritud süsteem. Elusorganismid (elusaine) toimivad selle keskse lülina. Seda omadust on põhjalikult avalikustanud V.I. Vernadski, kuid kahjuks on inimene praegu sageli alahinnatud: biosfääri või selle lülide keskmesse on paigutatud ainult üks liik - inimene (antropotsentrism).

atmosfäärid a- Maa gaasiline kest, See on looduslik gaaside segu, mis on tekkinud planeedi evolutsiooni käigus. Praegu sisaldab atmosfäär 78,08% lämmastikku (N 2), 20,9% hapnikku (0 2), umbes 1% argooni (Ar) ja 0,03% süsinikdioksiidi (CO 2).

Maa atmosfäär on ainulaadne. Õhus sisalduv hapnik on taimede ja loomade hingamise jaoks ülioluline. Praegu on hapniku tootmise ja selle tarbimise vahel ligikaudne tasakaal. Samas suur tarbimine 0 2 tööstus ja transport on viimasel ajal tekitanud muret hapniku tasakaalu häirimise pärast keskkonnas.

Süsinikdioksiid mõjutab oluliselt planeedi temperatuuri. See gaas, millel on suurem tihedus kui hapnik või lämmastik, katab tihedalt Maa vee- ja pinnasekatte. Iseenesest on CO 2 ohtlik atmosfääri komponent kõigile elusolenditele. CO 2 sisalduse suurenemine atmosfääri pinnakihis võib kaasa tuua pinnases elavate asjade massilise hävimise ja selle seisundi halvenemise. viljakus.

Erinevalt hapnikust, mida rohelised taimed atmosfääri varustavad, püüavad need samad taimed kinni süsihappegaasi ja seotakse orgaanilisteks ühenditeks Hingamisprotsessis muutub orgaanilistes ühendites sisalduv süsinik süsihappegaasiks.

Lämmastik, mis on osa atmosfääriõhust suurimates kogustes, on keemiliselt inertne gaas (kreeka keelest tõlgitud - "elutu"). Õhus on see molekulaarses olekus passiivne. Lämmastik praktiliselt ei osale geokeemilistes protsessides ja koguneb ainult atmosfääri. Samal ajal on N 2 kõige olulisem ehitusmaterjal valkude, nukleiinhapete ja muude ühendite jaoks. Sellest saab ainult elu element keemilised ühendid- kergesti lahustuvad nitraat- ja ammoniaagisoolad. Õhus aga seotud lämmastikku ei ole ja tavatingimustes ei suuda enamik organisme seda atmosfäärist eraldada.

Atmosfäär mitte ainult ei toeta elu, vaid toimib ka kaitseekraanina. 20-25 km kõrgusel Maa pinnast jaguneb Päikeselt tuleva ultraviolettkiirguse mõjul osa hapnikumolekule vabadeks aatomiteks. Viimane võib taas ühineda ühenditega O 2 molekulidega ja moodustada oma kolmeaatomilise vormi 0 3 - osoon.

Osoon mängib planeedi elus erakordset rolli. See moodustab atmosfääri ülemistes kihtides õhukese kihi – nn osooniekraani, mis filtreerib välja päikesekiirguse kahjuliku komponendi – ultraviolettkiired. Nende kiirte otsene mõju kahjustab kõiki elusolendeid.Osoonikihita hävitaks see kiirgus elu Maal.

Gaasiline ümbris kaitseb Maad meteoriitide pommitamise eest. Enamik meteoriite ei jõua kunagi maapinnale, kuna suurel kiirusel atmosfääri sisenedes põlevad nad ära.

Lisaks aitab atmosfäär kaasa soojuse säilimisele planeedil, mis muidu kosmose külma käes hajuks. Lühikeste elektromagnetlainetena läbi atmosfääri maapinnale tungiv päikeseenergia peegeldub sellest suures osas pikemate lainetena, mis osaliselt edasi lükatakse ja atmosfääri alumiste kihtide poolt varjatakse tagasi maapinnale. Seega kasutab meie planeet päikesesoojust kaks korda. Ilma selle efektita oleks elu Maal võimatu, kuna Päikese esmased kiired soojendavad selle pinda vaid -18 °C-ni. Troposfääri peegelduvad soojusenergia vood tõstavad selle keskmise temperatuuri +15 °C-ni. Antud temperatuuril on planeedi pind ja atmosfäär termilises tasakaalus. Päikese energiast ja atmosfääri infrapunakiirgusest soojendatuna tagastab Maa pind atmosfääri keskmiselt ekvivalentse koguse energiat.

Atmosfääri soojenemine toimub nn kasvuhoonegaaside sisalduse tõttu; süsinikdioksiid, metaan, lämmastikoksiidid ja veeaur, mis on ühelt poolt võimelised neelama (püüdma kinni) Maa infrapunakiirgust, teiselt poolt aga peegeldama osa sellest Maale tagasi. Ilma planeeti ümbritseva gaasitekita oleks temperatuur selle pinnal 30–40 °C madalam ja elusorganismide olemasolu sellistes tingimustes on väga problemaatiline,

Hüdrosfäär - meie planeedi üks olulisemaid komponente, mis ühendab kõik vabad veed. See hõivab umbes 70% Maa pinnast. Kogu vaba veevaru on 1386 miljonit km 3 . Kui see vesi kataks ühtlaselt maakera, siis oleks selle kiht 3700 m. Samas moodustab 97-98% veest merede ja ookeanide soolane vesi. Ja ainult 2-3% on eluks vajalik värske vesi. 75% Maa mageveest on jää kujul, märkimisväärne osa sellest on põhjavesi ja ainult 1% on elusorganismidele kättesaadav.

Vesi on osa kõigist biosfääri elementidest. See on lahutamatu osa mitte ainult veekogudest, vaid ka õhust, pinnasest ja elusolenditest.

Vesi on elu allikas, ilma selleta ei saa eksisteerida ei loomi, taimi ega inimesi. See on osa mis tahes looma ja taime rakkudest ja kudedest. Kõige keerulisemad reaktsioonid loom- ja taimeorganismides võib esineda ainult vee juuresolekul. Inimkeha koosneb 65% ulatuses veest. Loomade kehad sisaldavad reeglina vähemalt 50% vett. Taimed sisaldavad ka palju vett: kartul - 80%, tomatid - 95% jne.

Päikeseenergia ja gravitatsioonijõudude mõjul võivad Maa veed liikuda ühest olekust teise ja on pidevas liikumises. Veeringe seob kokku kõik biosfääri osad, moodustades tervikuna suletud süsteemi; ookean – atmosfäär – maa.

Hüdrosfäär mängib otsustavat rolli planeedi eripärade kujundamisel. Sellel on suur tähtsus hapniku ja süsinikdioksiidi vahetamisel atmosfääriga, see aitab säilitada suhteliselt muutumatut kliimat, mis võimaldas elul paljuneda rohkem kui 3 miljardit aastat. Kliima Maal sõltub suuresti veeruumidest ja veeauru sisaldusest atmosfääris. Ookeanidel ja meredel on õhutemperatuuri pidurdav, reguleeriv toime, mis salvestab suvel soojust ja vabastab seda talvel atmosfääri. Ookeanis ringlevad ja segunevad soojad ja külmad veed.

Hüdrosfääris toimub peamine hulk keemilisi reaktsioone, mis määravad biomassi tootmise ja biosfääri keemilise puhastamise. Veekogude isepuhastumise tegurid on arvukad ja mitmekesised. Tavaliselt võib need jagada kolme rühma: füüsikalised, keemilised ja bioloogilised.

Füüsikalistest teguritest on ülima tähtsusega ainete lahjendamine, lahustumine ja segamine. Seda soodustab jõgede intensiivne vool. Lisaks mõjutab puhastusprotsessi vees lahustumatute setete settimine, samuti reostunud vete settimine. Enesepuhastuse oluline füüsikaline tegur on Päikese ultraviolettkiirgus. Selle mõju all surevad bakterid, viirused, mikroobid.

Isepuhastuse keemilistest teguritest tuleb märkida orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete oksüdeerumist vees lahustunud hapnikuga.

Hüdrosfääri isepuhastumisel mängib aktiivset rolli kõigi veekogudes asustavate organismide ühine tegevus. Elutegevuse protsessides oksüdeerivad (lagundavad) orgaanilisi saasteaineid.

Lisaks kõigele eelnevale on hüdrosfäär inimestele ja teistele maa elanikele oluline toiduallikas, väärtusliku tooraine ja kütuse allikas. Ookeanid, mered, jõed ja muud veekogud on looduslikud suhtlusteed ja neil on meelelahutuslik väärtus.

Litosfäär (muld). Muld - maakoore pinnakiht, mis tekib välistingimuste: soojuse, vee, õhu, taime- ja loomaorganismide, eriti mikroorganismide koosmõjul. See on sajanditepikkuse kannatliku loodusetöö tulemus. Maa kogus seda paljude aastatuhandete jooksul väga aeglaselt: 1 cm musta mulda 100-300 aastaga.

Mullal on spetsiifilised füüsikalised omadused: lõtvus, vee läbilaskvus, õhutavus jne. Taimede toitumiseks vajalikud ained - lämmastik, fosfor, kaalium, kaltsium jt - on koondunud mulla ülemistesse kihtidesse. See on elupaik paljudele mikroorganismidele ja urgutavatele loomadele. Siin toimub elutähtis mineraalainete vahetus biosfääri ja anorgaanilise maailma vahel: taimed saavad vett ja toitaineid ning lehed ja oksad surevad tagasi pinnasesse, kus lagunevad, vabastades neis sisalduvad mineraalid. Seega on pinnase roll mitmekesine: ühelt poolt on see oluline koht kõikidele looduslikele ringkondadele, teisalt on see aluseks biomassi tootmisele.

Muld on elu põhialus, ainulaadne ja samas haavatav looduslik moodustis.

Antropogeenne mõju loodusele tungib praegu kõikidesse piirkondadesse, mistõttu on vaja lühidalt käsitleda Maa üksikute kestade omadusi.

Maa koosneb tuumast, vahevööst, maakoorest, litosfäärist, hüdrosfäärist ja. Elusaine ja inimtegevuse mõjul tekkis veel kaks kesta - biosfäär ja noosfäär, sealhulgas tehnosfäär. Inimtegevus ulatub hüdrosfääri, litosfääri, biosfääri ja noosfääri. Vaatleme lühidalt neid kestasid ja inimtegevuse mõju olemust neile.

Atmosfääri üldised omadused

Maa välimine gaasiline kest. Alumine osa on kontaktis litosfääriga või ja ülemine osa planeetidevahelise ruumiga. koosneb kolmest osast:

1. Troposfäär (alumine osa) ja selle kõrgus maapinnast on 15 km. Troposfäär koosneb , mille tihedus väheneb kõrgusega. Troposfääri ülemine osa on kontaktis osooniekraaniga – 7-8 km paksuse osoonikihiga.

Osooniekraan takistab kõva ultraviolettkiirguse või suure energiaga kosmilise kiirguse jõudmist Maa pinnale (litosfäär, hüdrosfäär), mis on kahjulik kõigile elusolenditele. Troposfääri alumised kihid - kuni 5 km merepinnast - on õhuelupaigaks, alumised kihid on aga kõige tihedamalt asustatud - kuni 100 m maapinnast või. Inimtegevuse suurimat mõju, millel on suurim ökoloogiline tähtsus, kogevad troposfäär ja eriti selle alumised kihid.

2. Stratosfäär - keskmine kiht, mille piiriks on 100 km kõrgus merepinnast. Stratosfäär on täidetud haruldaste gaasidega (lämmastik, vesinik, heelium jne). See läheb ionosfääri.

3. Ionosfäär – ülemine kiht, mis läheb planeetidevahelisse ruumi. Ionosfäär on täidetud osakestega, mis tekivad molekulide lagunemisel – ioonid, elektronid jne. Ionosfääri alumises osas ilmuvad "virmalised", mida täheldatakse polaarjoonest kaugemal asuvatel aladel.

Ökoloogilises mõttes on troposfäär kõige olulisem.

Litosfääri ja hüdrosfääri lühikirjeldus

Troposfääri all asuv Maa pind on heterogeenne - osa sellest hõivab vesi, mis moodustab hüdrosfääri, ja osa on maismaa, mis moodustab litosfääri.

Litosfäär - maakera välimine kõva kest, mille moodustavad kivid (sellest ka nimi - "valatud" - kivi). See koosneb kahest kihist - ülemisest, mille moodustavad graniidiga settekivimid, ja alumisest tahketest basaltkivimitest. Osa litosfäärist hõivab vesi () ja osa on maismaa, mis moodustab umbes 30% maapinnast. Kõige pealmine maakiht (enamjaolt) on kaetud õhukese viljaka pinnakihi – mullaga. Muld on üks elukeskkondadest ja litosfäär on substraat, millel elavad erinevad organismid.

Hüdrosfäär - maapinna veekiht, mille moodustavad kõik Maa veekogud. Hüdrosfääri paksus on erinevates piirkondades erinev, kuid ookeani keskmine sügavus on 3,8 km ja mõnes süvendis kuni 11 km. Hüdrosfäär on veeallikaks kõikidele Maal elavatele organismidele, see on võimas geoloogiline jõud, mis teeb vee ja muude ainete ringlust, "elu häll" ja veeorganismide elupaik. Antropogeenne mõju hüdrosfäärile on samuti suur ja seda arutatakse allpool.

Biosfääri ja noosfääri üldised omadused

Pärast elu ilmumist Maale on tekkinud uus spetsiifiline kest - biosfäär. Mõiste "biosfäär" võttis kasutusele E. Suess (1875).

Biosfäär (elusfäär) on see osa Maa kestadest, milles elavad mitmesugused organismid. Biosfäär hõivab osa (troposfääri alumine osa), litosfäär (ülemine osa, sealhulgas pinnas) ning läbib kogu hüdrosfääri ja põhjapinna ülemise osa.

Biosfääri võib määratleda ka kui elusorganismidega asustatud geoloogilist kesta.

Biosfääri piirid määrab organismide normaalseks toimimiseks vajalike tingimuste olemasolu. Biosfääri ülemist osa piirab ultraviolettkiirguse intensiivsus, alumist osa aga kõrge temperatuur (kuni 100°C). Bakterite eoseid leidub 20 km kõrgusel merepinnast ja anaeroobseid baktereid kuni 3 km sügavusel maapinnast.

On teada, et need moodustuvad elusainest. Biosfääri tihedust iseloomustab elusaine kontsentratsioon. On kindlaks tehtud, et biosfääri suurim tihedus on iseloomulik maismaa- ja ookeanipindadele litosfääri ja hüdrosfääri ning atmosfääri vahelisel kokkupuutel. Elu tihedus mullas on väga suur.

Elusaine mass võrreldes maakoore ja hüdrosfääri massiga on väike, kuid mängib maakoore muutumisprotsessides tohutut rolli.

Biosfäär on kõigi Maa biogeotsenooside kogum, seetõttu peetakse seda Maa kõrgeimaks ökosüsteemiks. Kõik biosfääris on omavahel seotud ja üksteisest sõltuv. Kõigi Maal leiduvate organismide genofond tagab planeedi bioloogiliste ressursside suhtelise stabiilsuse ja taastuvuse, kui looduslikesse ökoloogilistesse protsessidesse ei sekku teravalt erinevad geoloogilise või planeetidevahelise iseloomuga jõud. Praegu, nagu eespool mainitud, on biosfääri mõjutavad inimtekkelised tegurid omandanud geoloogilise jõu iseloomu, millega inimkond peab arvestama, kui ta tahab Maal ellu jääda.

Alates inimese ilmumisest Maale on looduses tekkinud inimtekkelised tegurid, mille mõju tsivilisatsiooni arenguga intensiivistub ja on tekkinud uus Maa spetsiifiline kest - noosfäär (intelligentse elu sfäär). Mõistet "noosfäär" võtsid esmakordselt kasutusele E. Leroy ja T. Ya. de Chardin (1927) ning Venemaal kasutas seda esimest korda oma töödes V. I. Vernadsky (XX sajandi 30.–40. aastad). Mõiste "noosfäär" tõlgendamisel on kaks lähenemisviisi:

1. "Noosfäär on see osa biosfäärist, kus toimub inimese majandustegevus." Selle kontseptsiooni autor oli LN Gumiljov (poetess A. Ahmatova ja poeet N. Gumiljovi poeg). See seisukoht on õige, kui on vaja välja tuua inimtegevus biosfääris, näidata selle erinevust teiste organismide tegevusest. Selline kontseptsioon iseloomustab noosfääri kui Maa kesta olemuse "kitsast tähendust".

2. "Noosfäär on biosfäär, mille arengut juhib inimmõistus." See mõiste on laialdaselt esindatud ja on mõiste noosfääri olemuse laias mõistmises, kuna inimmõistuse mõju biosfäärile võib olla nii positiivne kui ka negatiivne, kusjuures viimane on väga sageli ülekaalus. Noosfääri koostis hõlmab tehnosfääri – osa noosfäärist, mis on seotud inimese tootmistegevusega.

Tsivilisatsiooni ja rahvastiku praeguses arengustaadiumis on vaja loodust “mõistlikult” mõjutada, optimaalselt mõjutada, et võimalikult vähe kahjustada looduslikke ökoloogilisi protsesse, taastada hävinud või häiritud biogeotsenoosid ja isegi inimelu kui lahutamatu osa. osa biosfäärist. Inimtegevus muudab paratamatult maailm, kuid arvestades võimalikke tagajärgi, ennetades võimalikke negatiivseid mõjusid, tuleb tagada, et need tagajärjed oleksid kõige vähem hävitavad.

Maa pinnal toimuvate hädaolukordade lühikirjeldus ja nende klassifikatsioon

Looduslikes ökoloogilistes protsessides mängivad olulist rolli Maa pinnal pidevalt tekkivad hädaolukorrad. Nad hävitavad lokaalseid biogeotsenoose ja tsükliliselt kordumisel on mõnel juhul tegu keskkonnateguritega, mis aitavad kaasa evolutsiooniprotsessidele.

Hädaolukorraks nimetatakse olukordi, kus suure hulga inimeste normaalne toimimine või biogeocenoos tervikuna muutub raskeks või võimatuks.

Mõiste "hädaolukord" on rohkem rakendatav inimtegevusele, kuid see kehtib ka looduslike koosluste kohta.

Päritolu järgi jagunevad hädaolukorrad looduslikeks ja inimtekkelisteks (tehnogeenseteks).

Looduslikud hädaolukorrad tekivad loodusnähtuste tagajärjel. Nende hulka kuuluvad üleujutused, maavärinad, maalihked, mudavoolud, orkaanid, pursked jne. Mõelge mõnele nähtusele, mis põhjustavad loodushädaolukordi.

See on Maa sisemuse potentsiaalse energia äkiline vabanemine, mis avaldub lööklainete ja elastsete vibratsioonide (seismiliste lainete) kujul.

Maavärinad tekivad peamiselt maa-aluste vulkaaniliste nähtuste, kihtide nihkumise tõttu üksteise suhtes, kuid need võivad olla ka looduses inimtekkelised ja tekkida maavarade kaevamiste kokkuvarisemise tõttu. Maavärinate ajal tekivad seismilistest lainetest ja maakoore tektoonilistest liikumistest tingitud kivimite nihked, vibratsioonid ja vibratsioonid, mis põhjustavad pinnase hävimist - pragude, rikete jms ilmnemist, samuti tulekahjude tekkimist, hoonete hävitamine.

Maalihked - kivide libisemine kaldpindadelt (mäed, künkad, mereterrassid jne) allapoole raskusjõu mõjul.

Varingu ajal rikutakse pinnast, hukkuvad biotsenoosid, hävivad asulad jne. Suurimat kahju tekitavad väga sügavad maalihked, mille sügavus ületab 20 meetrit.

Vulkanism (vulkaanipursked) on nähtuste kogum, mis on seotud magma (sula kivimassi), kuumade gaaside ja maakoore kanalite või pragude kaudu tõusvate veeaurude liikumisega.

Vulkanism on tüüpiline loodusnähtus, mis põhjustab looduslike biogeotsenooside suurt hävingut, põhjustades tohutut kahju. majanduslik tegevus mees, saastades tugevalt vulkaanidega külgnevat piirkonda. Vulkaanipursetega kaasnevad ka muud katastroofilised loodusnähtused – tulekahjud, maalihked, üleujutused jne.

Mudavoolud on lühiajalised tormised üleujutused, mis kannavad suur hulk liiv, veeris, suur killustik ja kivid, millel on muda-kivivoolude iseloom.

Mudavoolud on iseloomulikud mägistele piirkondadele ja võivad põhjustada olulist kahju inimtegevusele, põhjustada erinevate loomade hukkumist ja kohalike taimekoosluste hävimist.

Lumelaviine nimetatakse lumelaviinideks, mis kannavad endaga üha rohkem lund ja muid puistematerjale. Laviinid on nii looduslikku kui ka inimtekkelist päritolu. Need põhjustavad suurt kahju inimese majandustegevusele, hävitades teid, elektriliine, põhjustades inimeste, loomade ja taimekoosluste surma.

Ülaltoodud nähtused, mis on hädaolukordade põhjuseks, on tihedalt seotud litosfääriga. Hüdrosfääris on võimalikud ka loodusnähtused, mis tekitavad hädaolukordi. Nende hulka kuuluvad üleujutused ja tsunamid.

Üleujutused on alade üleujutamine veega jõgede orgudes, järvede rannikul, meredes ja ookeanides.

Kui üleujutused on oma olemuselt rangelt perioodilised (mõõnad, mõõnad), siis sel juhul kohanduvad looduslikud biogeotsenoosid neile teatud tingimustel elupaigana. Kuid sageli on üleujutused ootamatud ja seotud üksikute mitteperioodiliste nähtustega (talvel liigne lumesadu loob tingimused ulatuslike üleujutuste tekkeks, mis põhjustavad suure ala üleujutusi jne). Üleujutuste ajal on pinnaskatted häiritud, ala võib saastuda erinevate jäätmetega nende hoidlate erosiooni, loomade, taimede ja inimeste hukkumise, asulate hävimise jms tõttu.

Suure tugevusega gravitatsioonilained, mis tekivad merede ja ookeanide pinnal.

Tsunamitel on looduslikud ja inimtekkelised põhjused. Maavärinad, merevärinad ja veealused vulkaanipursked liigitatakse looduslikeks põhjusteks, veealused tuumaplahvatused inimtegevusest tingitud põhjusteks.

Tsunamid põhjustavad laevade hukkumist ja õnnetusi nendel, mis omakorda toob kaasa looduskeskkonna reostuse, näiteks naftatankeri hävimine toob kaasa tohutu veepinna reostuse planktonile mürgise õlikilega ja loomade pelargilised vormid (plankton on hõljuvad väikesed organismid, kes elavad pinnakiht ookeani või muu veekogu veed; loomade pelargilised vormid - aktiivse liikumise tõttu veesambas vabalt liikuvad loomad, näiteks haid, vaalad, peajalgsed; põhjaorganismide vormid – põhjaeluviisiga organismid, näiteks lest, erakkrabid, okasnahksed, põhja kinnitunud vetikad jne). Tsunamid põhjustavad vee tugevat segunemist, organismide ülekandumist ebatavalisse elupaika ja surma.

On ka nähtusi, mis põhjustavad hädaolukordi. Nende hulka kuuluvad orkaanid, tornaadod, erinevat tüüpi tormid.

Orkaanid - troopilised ja ekstratroopilised tsüklonid, mille keskmes on tugevalt vähenenud rõhk, kaasnevad suure kiiruse ja hävitava jõuga tuulte esinemine.

Eristage nõrku, tugevaid ja äärmuslikke orkaane, mis põhjustavad hoovihma, mere lained ja maapealsete objektide hävitamine, erinevate organismide surm.

Vortex tormid (rajud) on atmosfäärinähtused, mis on seotud tugevate tuultega, millel on suur hävitav jõud ja suur levikuala. On lund, tolmu ja tolmutuid torme. Sajuhood põhjustavad ülekandumist ülemised kihid mullad, nende hävimine, taimede, loomade surm, ehitiste hävimine.

Tornaadod (tornaadod) on õhumasside keeriselaadne liikumisvorm, millega kaasneb õhulehtrite ilmumine.

Tornaadode jõud on suur, nende liikumispiirkonnas toimub pinnase täielik hävimine, loomad surevad, hooned hävivad, esemed kanduvad ühest kohast teise, kahjustades seal asuvaid esemeid.

Lisaks ülalkirjeldatud loodusnähtustele, mis põhjustavad eriolukordade tekkimist, on neid põhjustavaid nähtusi, mille põhjuseks on inimtegevus. antropogeenseks hädaolukorrad sisaldab:

1. Transpordiõnnetused. Liiklusreeglite rikkumisel erinevatel maanteedel (maanteed, raudteed, jõed, mered) hukkuvad sõidukid, inimesed, loomad jne Looduskeskkonda satuvad mitmesugused ained, sealhulgas need, mis põhjustavad kõigi kuningriikide organismide surma ( nt. pestitsiidid jne). Transpordiõnnetuste tagajärjel on võimalikud tulekahjud ja gaasidesse (vesinikkloriid, ammoniaak, tule- ja plahvatusohtlikud ained) sattumine.

2. Õnnetused suurettevõtetes. Tehnoloogiliste protsesside rikkumine, seadmete tööreeglite eiramine, tehnoloogia ebatäiuslikkus võib põhjustada kahjulike ühendite sattumist keskkonda, põhjustades erinevaid haigusi inimestel ja loomadel, soodustades mutatsioonide ilmnemist taime- ja loomaorganismides, kuna samuti viia hoonete hävimiseni ja tulekahjudeni. Kõige ohtlikumad õnnetused kasutavates ettevõtetes. Avariid tuumaelektrijaamades (NPP) põhjustavad suurt kahju, kuna lisaks tavalistele kahjustavad tegurid(mehaanilised kahjustused, ühekordse toimega kahjulike ainete eraldumine, tulekahjud) tuumaelektrijaamade õnnetusi iseloomustavad piirkonna kahjustused radionukliidide, läbitungiv kiirgusega ning kahjustuste raadius ületab sel juhul oluliselt teiste ettevõtete õnnetuste tõenäosust. .

3. Tulekahjud, mis katavad suuri metsa- või turbaalasid. Reeglina on sellised tulekahjud oma olemuselt inimtekkelised tule käitlemise reeglite rikkumise tõttu, kuid võivad olla ka loodusliku iseloomuga, näiteks pikselahenduse (välk) tõttu. Sellised tulekahjud võivad tekkida ka elektriliinide riketest. Tulekahjud hävitavad looduslikke organismikooslusi suurtel aladel, põhjustades suurt majanduslikku kahju inimese majandustegevusele.

Kõik kirjeldatud nähtused, mis rikuvad looduslikke biogeotsenoose, põhjustades suurt kahju inimese majandustegevusele, nõuavad nende negatiivse mõju vähendamise meetmete väljatöötamist ja vastuvõtmist, mida rakendatakse keskkonnaalaste tegevuste elluviimisel ja eriolukordade tagajärgedega tegelemisel.