Строение Биосферы. Ее границы
Биосферой называют совокупность всех живых организмов нашей планеты и те области геологических оболочек Земли, которые заселены живыми существами и подвергались в течение геологической истории их воздействию.
ГРАНИЦЫБИОСФЕРЫ:
Верхняя граница в атмосфере - озоновый слой, располагающийся на высоте от 20 до 50 км над поверхностью Земли (в тропических широтах 25—30 км, в умеренных 20—25, в полярных 15—20). Он защищает все живое на нашей планете от мощного ультрафиолетового солнечного излучения, в значительной мере поглощая эти лучи. Выше озонового слоя существование жизни невозможно.
Атмосфера — газовая оболочка Земли, имеющая определенный химический состав: около 78 % азота, 21 — кислорода, 1 — аргона и 0,03 % углекислого газа. В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы.
Нижняя граница в литосфере(сама литосфера 50-200км) - Наибольшая глубина, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий, составляет 3–4 км (в подземных водах и нефтеносных горизонтах)
Нижняя граница в гидросфере: 10 — 11 км (Марианская впадина).
Определяется дном Мирового океана, включая донные отложения.
Однако основная масса видов обитает в гидросфере в пределах 150–200 м от поверхности. Это связано с тем, что до такой глубины проникает свет
Источники и виды загрязнения Биосферы
ВИДЫ
ИСТОЧНИКИ
3) СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА НА БИОСФЕРУ:
в комплексном использовании сырья,
в создании принципиально новых и совершенствовании действующих технологий,
в создании замкнутых водо- и газооборотных циклов,
в кооперировании предприятий, создании производственно-территориальных комплексов.
рациональное использование ресурсов
Рассеивание выбросов в атмосфере. Последствия изменения ее состава
Совершенствование технологических процессов, применение высокоэффективных систем газоочистки позволяют в значительной мере уменьшить размеры промышленных выбросов в воздушный бассейн. В то же время полностью уловить пыле- и газообразные примеси в отходящих газах практически невозможно, и выделение в атмосферу некоторой части вредных веществ пока еще неизбежно. Для того чтобы концентрация вредного вещества в приземном слое атмосферы не превышала предельно допустимую максимальную разовую концентрацию, пылегазовые выбросы подвергаются рассеиванию в атмосфере через высотные трубы.
Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий, характер местности, физические свойства выбросов, высота трубы, диаметр устья и др. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении.
Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания выбросов промышленных предприятий в атмосфере и определение приземных концентраций вредных веществ, являются «Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. СН 369-74». В основу методики указаний положено то, что величина наибольшей концентрации каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы не должна превышать максимальную разовую предельно допустимую концентрацию данного вредного вещества в атмосферном воздухе.
Санитарно-защитная зона преприятия. Структура и функции зеленого фильтра
Требованиями «Санитарных норм проектирования промышленных предприятий СН 245-71» предусмотрено, что предприятия, являющиеся источниками выделения в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ, следует отделить от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Размеры санитарно-защитной зоны до границы жилой застройки устанавливаются в зависимости от мощности предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяемых в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ. В соответствии с классификацией промышленных предприятий в зависимости от выделяемых вредностей установлено пять величин санитарно-защитных зон, м: для предприятий I класса - 1000; II класса - 500; III класса - 300; IV класса - 100; V класса - 50.
Предприятия с технологическими процессами, не выделяющими в атмосферу вредных веществ, допускается размещать в пределах жилых районов. Машиностроительные предприятия по степени воздействия на окружающую среду в основном относятся к IV и V классам.
При наличии неблагоприятных аэрологических условий для рассеивания производственных выбросов в атмосфере, при отсутствии или недостаточной эффективности очистных устройств предприятия санитарно-защитная зона может быть увеличена, но не более чем в 3 раза по совместному решению Главного санитарно-эпидемиологического управления Минздрава СССР и Госстроя СССР. Для максимального ослабления влияния на окружающее население производственных загрязнений атмосферного воздуха территория санитарно-защитной зоны должна быть благоустроена и озеленена. Озеленение производится газоустойчивыми породами деревьев и кустарников. Со стороны жилого массива ширина полосы древесно-кустарниковых насаждений должна быть не менее 50 м, а при ширине зоны до 100 м - не менее 20 м.
Особым элементом системы озеленения является зеленый фильтр.
В городской среде требуется решить ряд проблем по созданию пространств, отвечающих определенным санитарно-гигиеническим и эстетическим требованиям и влияющих на повышение уровня комфорта среды. Такие пространства как «фильтры» должны обладать высокой способностью к преобразованию негативного воздействия факторов урбанизации и, в то же время, будучи самостоятельно функционирующими пространствами, обеспечивать полигамию функций среды города.
Зеленые фильтры формируются в структуре общей системы озеленения города. Цель формирования данных элементов – повысить комфорт городской среды и поддержать относительное экологическое равновесие в условиях критического состояния [2]. При этом, используя в качестве основного элемента системы озеленения и фильтров природный ландшафт, можно обеспечить необходимую плавность перехода сред. В этом случае составляющие элементы фильтра формируют озелененные пространства, каждое из которых обладает определенной функцией и назначением; эти пространства пронизаны пешеходными связями и композиционно перетекают одно в другое. Зеленый фильтр преобразовывает и нейтрализует негативное влияние антропогенных факторов, идущих от городской среды к индивиду и природе, и в то же время препятствует повсеместному росту антропогенной среды. В городе фильтр представляет собой естественный природный ландшафт определенного уровня организации. Множество таких фильтров, организованных в системе озеленения, выполняют средозащитную функцию и влияют на улучшение качества пространств в целом всей урбоэкосистемы. Именно создание зеленых фильтров в условиях критического состояния является одним из путей восстановления относительного экологического равновесия в городской экосистеме.
Организация фильтров в виде озелененных пространств обеспечивает максимальное взаимодействие различных элементов города (от остановок общественного транспорта, улиц, пешеходных бульваров до отдельных зданий и крупных функциональных зон) и природных образований. Установлено, что формирование фильтров будет способствовать не только повышению комфорта среды города, но и позволит установить необходимое количество гибких динамических связей между городской и природной экосистемами.
6) ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ. ИЗМЕНЕНИЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ.
6.1 Озоновый слой - самый тонкий и легкий слой в атмосфере, находящийся на высоте от 15 до 50 км над поверхностью Земли. В разных широтах Земли озоновый слой находится на разной высоте, а также имеет разную толщину.
Сам озон представляет собой одну из разновидностей молекул кислорода и состоит из трех атомов кислорода О3. Образуется озон в средних слоях стратосферы, под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения молекулы обычного кислорода О2 распадаются на два атома, которые затем вступают в реакцию с другими молекулами О2 и в результате получается трехатомный О3.
Озон в относительно высокой концентрации (около 8 мл/м 3) поглощает опасные ультрафиолетовые лучи и тем самым защищает живые организмы от губительного излучения. По мнению современных исследователей, лишь существование озонового слоя позволило живым организмам выбраться из океанов, заселить сушу и впоследствии развиться до высокоорганизованных форм, таких как млекопитающие, и в конце концов – человек.
Наиболее плотная часть озонового слоя Земли расположена на высоте около 20—25 км, при этом наибольшая часть в общем объёме наблюдается на высоте 40 км.
Толщина озонового слоя Земли измеряется в единицах Добсона (DU). 1 DU – это толщина слоя газа, равная 10 микрометров при нормальном атмосферном давлении. Средняя толщина озонового слоя Земли равна 300 DU, то есть, сжатый под давлением в 1 атмосферу стратосферный озон образовал бы слой, толщиной 3 мм.
6.2 Об озоновом слое учёные узнали в 70-е годы прошлого столетия.
В то же время было сделано открытие, что фреоны, применяющиеся в холодильниках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках, уничтожают озон. Поднимаясь в верхние слои атмосферы, молекулы фреонов взаимодействуют с молекулами озона. Под действием солнечной радиации фреоны выделяют хлор, который расщепляет озон с образованием атомарного и обычного кислорода. В месте такого взаимодействия озоновый слой исчезает.
В 1985 году английскими учёными было сделано открытие. Они обнаружили над Антарктидой огромную «дыру» в озоновом слое размером с площадью США. Как выяснилось, в небе над Антарктидой высока концентрация соединения, образующегося в момент разрушения молекулы озона хлором. Это подтвердило тот факт, что использование фреонов создаёт проблему озоновых дыр. Именно поэтому в 1985 г. представителями 44 государств была принята Конвенция об охране озонового слоя, а в 1986 году был подписан Монреальский протокол по ограничению производства и потребления озоноразрушающих веществ.
Учёные подсчитали, что уменьшение содержания озона в верхних слоях атмосферы на 1% вызывает увеличение заболеваемости раком кожи на 3-6%
Кроме того, истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат Земли. Ведь озоновый слой задерживает тепло, рассеивающееся с поверхности Земли. По мере уменьшения количества озона в атмосфере T° воздуха снижается, изменяется направление господствующих ветров и меняется погода.
Анализ данных общего содержания озона подтвердил тенденцию уменьшения атмосферного озона, отмеченную в обзорах Всемирной метеорологической организации еще в 1995 года. С 1979 года по настоящее время годовое содержание озона понизилось на 4-5% глобально и примерно на 7% в средних широтах обоих полушарий. В последние десятилетия значительное уменьшение содержания озона, ранее наблюдавшееся в основном над Антарктидой, стало заметно проявляться в районах Арктики и в прилегающих к ним районах Северного полушария.
7) ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ. ЕГО ПРИЧИНЫИ ПОСЛЕДСТВИЯ.
7.1 Парниковый эффект – повышение температуры нижних слоев атмосферы планеты вследствие накопления парниковых газов.
Механизм парникового эффекта можно описать следующим образом: поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. Часть этого излучения уходит в космос, а часть – отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои. Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название парниковый эффект.
7.2 Причиной появления парникового эффекта является накопление в атмосфере так называемых «парниковых» газов: двуокиси углерода, озона, метана, закиси азота, паров воды, галогенноуглеродов и др. промышленных газов.
Основным последствием является увеличение среднегодовой температуры на планете, т.е. глобальное потепление. Все остальные негативные последствия вытекают из этого. А это увеличение испаряемости воды, пересыхание источников пресной воды, изменение интенсивности, частоты осадков, таяния ледников. Что приводит к нарушениям во всех экосистемах, изменению климат.
8)НОРМИРОВАНИЕ ОКРУЖАЮЩИЙ СРЕДЫ/ ПДК
Под качеством окружающей среды понимают степень соответствия среды жизни человека его потребностям. Окружающей человека средой являются природные условия, условия на рабочем месте и жилищные условия. От ее качества зависит продолжительность жизни, здоровье, уровень заболеваемости населения и т. д.
Нормирование качества окружающей среды – установление показателей и пределов, в которых допускается изменение этих показателей (для воздуха, воды, почвы и т. д.).
Цель нормирования – установление предельно допустимых норм (экологических нормативов) воздействия человека на окружающую среду. Соблюдение экологических нормативов должно обеспечить экологическую безопасность населения, сохранение генетического фонда человека, растений и животных, рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов.
Нормативы предельно допустимых вредных воздействий, а также методы их определения, носят временный характер и могут совершенствоваться по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.
Основные экологические нормативы качества окружающей среды и воздействия на нее следующие:
Нормативы качества (санитарно-гигиенические):
– предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ;
– предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий: радиации, шума, вибрации, магнитных полей и др.
Нормативы воздействия (производственно-хозяйственные):
– предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ;
– предельно допустимый сброс (ПДС) вредных веществ.
Предельно допустимая концентрация (количество) (ПДК) – количество загрязняющего вещества в окружающей среде (почве, воздухе, воде, продуктах питания), которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. ПДК рассчитывают на единицу объема (для воздуха, воды), массы (для почвы, пищевых продуктов) или поверхности (для кожи работающих). ПДК устанавливают на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают степень влияния загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.
В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв.
При содержании в природном объекте нескольких загрязняющих веществ, обладающих суммацией действия (синергизмом), учитывают их совместное воздействие.
При нормировании качества атмосферного воздуха используют такие показатели как ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны, ПДК максимально разовую и ПДК среднесуточную.
Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКрз) – это максимальная концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.
Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДКмр) – это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).
Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) – это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании.
При нормировании качества воды используют такие показатели, как ПДК вредных веществ для питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов. Также нормируют запах, вкус, цветность, мутность, температуру, жесткость, коли-индекс и другие показатели качества воды.
Предельно допустимая концентрация» воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.
Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.
При нормировании качества почвы используют такой показатель, как ПДК вредного вещества в пахотном слое почвы. Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДКп) – это максимальная концентрация вредного вещества в верхнем, пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, плодородие почвы, ее самоочищающую способность, соприкасающиеся с ней среды и не приводящее к накоплению вредных веществ в сельскохозяйственных культурах.
При нормировании качества продуктов питания используют такой показатель, как ПДК вредного вещества в продуктах питания. Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДКпр) – это максимальная концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.
Предельно допустимый уровень (ПДУ) – это максимальный уровень воздействия радиации, шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда. ПДУ – это то же, что ПДК, но для физических воздействий.
В тех случаях, когда ПДК или ПДУ не определены и находятся только на стадии разработки, используют такие показатели, как ОДК – ориентировочно допустимая концентрация, или ОДУ – ориентировочно допустимый уровень, соответственно.
Необходимо отметить, что существует два подхода к нормированию загрязнения окружающей среды. С одной стороны, можно нормировать содержание загрязняющих веществ в объектах окружающей среды, с другой стороны, – степень трансформации окружающей среды в результате ее загрязнения. В последнее время все чаще обращают внимание на недостатки первого подхода, в частности, применения ПДК для почв. Однако подход к нормированию качества среды по показателям ее трансформации (например, состояния биоты) практически не развит. По-видимому, лучше использовать оба подхода в сочетании друг с другом.
Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному конкретному предприятию выбрасывать в атмосферу или сбрасывать в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.
Если в воздухе или воде населенных пунктов, где расположены предприятия, концентрации вредных веществ превышают ПДК, то по объективным причинам значения ПДВ и ПДС не могут быть достигнуты. Для таких предприятий устанавливаются значения временно согласованных выбросов вредных веществ (ВСВ) и временно согласованных сбросов вредных веществ (ВСВ) соответственно, и вводится поэтапное снижение показателей выбросов и сбросов вредных веществ до значений, которые обеспечивают соблюдение ПДВ и ПДС.