Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Круговорот углерода




Читайте также:
  1. Восстановительные свойства углерода
  2. Глобальные круговороты углерода и воды
  3. Глобальные потоки углерода
  4. Круговорот азота
  5. Круговорот веществ и превращение энергии в экосистеме. Роль производителей, потребителей и разрушителей органических веществ в природе.
  6. Круговорот воды в природе. Антропогенное воздействие на круговорот воды.
  7. Круговорот воды на земном шаре
  8. Круговорот второстепенных элементов и пестицидов
  9. Круговорот кислорода
  10. Круговорот массы и энергии (большой и малый)

АСДНР аварийно-спасательные и другие неотложные работы

АОХВ аварийно-опасные химические вещества

АСФ аварийно-спасательное формирование

БЖ безопасность жизнедеятельности

БЖ безопасность жизнедеятельности

БО бактериологическое (биологическое) оружие

БС бактериальные средства

БСМП бригада специализированной медицинской помощи

БТХВ боевые токсические химические вещества

ВС Вооруженные Силы

ВСМК Всероссийская служба медицины катастроф

ГО гражданская оборона

ГПЗ граждане, пребывающие в запасе

ДДС дежурно-диспетчерская служба

ЗЗ загородная зона

ИИ ионизирующее излучение

КЧС и ПБ комиссия по чрезвычайным ситуациям и обеспечению пожарной

безопасности

ЛПУ лечебно-профилактическое учреждение

ЛУ лечебное учреждение

МП медицинский пункт

МСГО медицинская служба гражданской обороны

МСИЗ медицинские средства индивидуальной защиты

МСО медико-санитарное обеспечение

МСЧ медсанчасть

МЧС РФ Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны,

чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

НАСФ нештатные аварийно-спасательные формирования

НМС ГО начальник медицинской службы ГО

ОБЗ очаг бактериологического заражения

ОВ отравляющие вещества

ОИВ органы исполнительной власти

ОИВ органы исполнительной власти

ОКП очаг комбинированного поражения

ОМП оружие массового поражения

ОНД оружие нелетального действия

ОНХ объект народного хозяйства

ОПМ отряд первой медицинской помощи

ОХП очаг химического поражения

ПВ пункт высадки

ПВП первая врачебная помощь

ПГ подвижный госпиталь

ПДК предельно допустимая концентрация

ПМП первая медицинская помощь

ПП пункт посадки

ППЭ промежуточный пункт эвакуации

ПРУ противорадиационное укрытие

ПСО поисково-спасательный отряд

ПСС поисково-спасательная служба

ПЭК приемная эвакуационная комиссия

ПЭП приемный эвакуационный пункт

РВ радиоактивные вещества

РСЧС Единая Государственная система предупреждения и ликвидации ЧС

РЭН рассредоточение и эвакуация населения

СД санитарная дружина

СИЗ средства индивидуальной защиты

СОП санитарно-обмывочный пункт

СП санитарный пост

ССП современные средства поражения

СЭН санитарно-эпидемиологический надзор



СЭП сборный эвакуационный пункт

ФВУ фильтровентиляционная установка

ФОИВ федеральные органы исполнительной власти

ХО химическое оружие

ЦГСЭН центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора

ЦУКС центр управления кризисными ситуациями

ЧС чрезвычайная ситуация

ЭК эвакуационная комиссия

ЯО ядерное оружие

 

Раздел 1. Основные понятия экологической химии.

Экологическая химия– это наука, изучающая процессы, которые определяют состав, структуру и химические свойства окружающей среды, адекватные биологической ценности среды обитания. К задачам, которые решает экологическая химия, относится составление уравнений химических реакций, определяющих термодинамические возможности протекания данного процесса, установление кинетических условий реакции, наличия конкурирующих процессов и других характеристик.

Понятие биосферакак среда обитания живых организмов или сферы сформулировано австрийским ученым Э.Зюссом в 1878 году. Позже академик В.И.Вернадский определил биосферу как планетную среду, в которой распределено живое вещество. Биосфера – это не только наружная оболочка Земли, охваченная жизнью, но и организованные ею структуры. Живое вещество способно глубоко менять первоначальную природу планеты, жизнь приспосабливает среду обитания.



Длительное время экологическое развитие было гармоничным, но за последние десятилетия многократно увеличились объемы загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, воду, почву. Как известно, в атмосфере протекают фотохимические процессы, с помощью которых происходит переработка загрязняющих веществ и восстановление нарушенного баланса. Но усиление антропогенной нагрузки способно нарушить природные процессы восстановления баланса в атмосфере. Эти и другие причины послужили необходимостью создания новой отрасли химии, занимающейся негативными последствиями загрязнения окружающей среды.

Экосистемыкак совокупность сообществ, взаимодействующих с химическими и физическими факторами, создающими окружающую среду, классифицируют в общем виде на естественные (луг, лес, озеро, пустыня, степь и так далее) и искусственные (город, аквариум, теплица, космический корабль и другие). Классификация по структурным признакам:

а) наземные (степь, тундра и т.д.);

б) пресноводные (река, озеро и т.д.);

в) морские (океан, пролив и т.д.) и другие.

Классификация экосистем по источникам энергии:

а) природные, движимые солнцем и не субсидируемые (леса, океаны и т.д.);

б) природные, движимые солнцем и субсидируемые другими естественными источниками ( континентальные воды, некоторые дождевые леса и т.д.);

в) движимые солнцем и субсидируемые человеком (агроэкосистема, аквариум и т.д.);

г) движимые топливом (город, пригород и т.д.), находятся в зависимости от первых трех систем.

Окружающая среда - это природные тела и явления, с которыми живые организмы находятся в прямых или косвенных отношениях.



Экологические факторы –это условия среды, способные оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы. Экологические факторы классифицируют по разным признакам, по одному из них различают:

а) абиотические (факторы неживой природы): свет, температура, влага, давление и др. – это климатические факторы; плотность, влагоемкость, механический состав и др. – это почвенные факторы; рельеф, высота склона и др. – орографические и так далее;

б) биотические (факторы живой природы): фитогенные – растительные организмы; зоогенные – животные организмы; микробиогенные – бактерии, вирусы и др.; антропогенные – деятельность человека.

Другая классификация основана на том, что приспособительные реакции организмов к факторам среды определяются степенью постоянства этих факторов:

а) первичные факторы (температура, свет и др.), зависящие от периодичности вращения Земли;

б) вторичные (влажность, осадки, внутривидовые взаимодействия и др.), зависящие от первичных;

в) непериодические факторы (взаимодействие между видами, антропогенное воздействие и др.), не имеют периодичности.

Воздействие химического компонента абиотического фактора на живые организмы выражается в существовании верхних и нижних границ амплитуды его колебаний. Чем шире пределы фактора, тем выше устойчивость (толерантность) данного организма. Например, лимитирующим фактором развития растений является элемент, концентрация которого находится в минимуме. Это так называемый закон минимума Ю. Либиха (1840 г), применимый для стационарных состояний.

Экологические факторы могут оказывать на живые организмы различное воздействие,в зависимости от типа воздействия различают:

1) раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций (например, с повышением температуры усиливается потоотделение);

2) ограничители, определяющие невозможность существования в данных условиях (например, недостаток влаги);

3) модификаторы, вызывающие морфологические и анатомические изменения организмов (например, в запыленных городах меняется окраска крыльев определенных видов бабочек);

4) сигналы, свидетельствующие об изменении других факторов среды.

Характер воздействия факторов на организм подчиняется ряду закономерностей:

- Закон оптимума – положительное или отрицательное влияние фактора на организм, зависит от силы его воздействия.

- Неоднозначность действия фактора на разные функции.

- Взаимодействие факторов (например, жара легче переносится в сухом воздухе).

- Воздействие химического компонента абиотического фактора на живые организмы (например, вода и ее состав).

- Влияние рН на выживаемость организмов-гидробионтов.

- Аэробные и анаэробные организмы (аэробные существуют только при наличии кислорода, анаэробные могут жить без свободного кислорода).

- Зависимость от концентрации минералов в среде, а также ряд других закономерностей.

Химические экорегуляторы, посредством которых живые организмы оказывают влияние на окружающую среду путем взаимно перекрещивающегося действия различных молекул. Классификация типов химического воздействия организма на среду составлена М. Барбье в 1978 г, далее приведены некоторые примеры:

а) вещества, участвующие в межвидовых (аллелохимических) взаимодействиях – противоядия, отпугивающие и предупреждающие вещества и т.д.;

б) вещества, участвующие во внутривидовых взаимодействиях – феромоны, аутотоксины и т.д.

 


Раздел 2. Антропогенный круговорот веществ. Ресурсный цикл.

 

Деятельность человека активно влияет на процессы круговорота всех химических элементов не только локально, но и на уровне биосферы. Процессы антропогенной трансформации вещества осуществляются в рамках глобальных биогеохимических циклов, которые человек не может изменить глобально, но может нарушить баланс на определенной территории или на определенных этапах.

Человек добывает ресурсы, перерабатывает, производит из них энергию и предметы, таким образом происходит вовлечение ресурсов в ресурсный цикл. Ресурсный цикл – это совокупность превращений и перемещений определенного вещества или их групп на всех этапах использования его человеком. Этот цикл не замкнут, поскольку используемые вещества не возвращаются на места их изъятия.

На каждом этапе цикла неизбежны потери, образуются побочные продукты, наносится вред окружающей среде, то есть природные ресурсы загрязняют окружающую среду. Например, при производстве удобрений масса отходов в разы превышает массу самих удобрений. Большое количество отходов производства образуется при выплавке металлов. Образующиеся отходы поступают в атмосферу, водоемы, почву.

Живые организмы формируют так называемые биогенные элементы – C, N, H, O, P, S. Кроме того, необходимо присутствие многих других элементов, часть из которых – металлы. Такие элементы по массовой доле в организме делят на макро (K, Ca, Mg, Na) и микро (Fe, B, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Cl и другие). (Более полная классификация биогенных элементов представлена в приложении).

Главный источник биогенных элементов на суше – почва, образующаяся при разрушении материнских пород. Растения извлекают элементы из почвы и аккумулируют, дальше по пищевым цепям они поступают в животные организмы. Минерализация погибших организмов возвращает элементы в почву, часть из них переносится в атмосферу и водоемы. При выщелачивании деградируют почвенные коллоиды, при вырубке лесов в почве быстро уменьшается запас минералов. Круговорот минеральных катионов сопровождается циклами азота и углерода.

Круговорот химических элементов (или веществ) из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии или энергии химических реакций носит названиебиогеохимического цикла.

К главным циклам относят биогеохимические циклы углерода, воды, азота, фосфора, серы, биогенных катионов. Рассмотрим круговорот таких важнейших элементов, как углерод и азот.

 

Круговорот углерода

Биотический круговорот углерода входит в состав большого круговорота в связи с жизнедеятельностью организмов. Углекислый газ (СО2), находящийся в атмосфере (23,5·1011 т) или в растворенном состоянии в воде, служит сырьем для фотосинтеза растений и переработки углерода в органическое вещество. В процессе фотосинтеза образуются углеводы, являющиеся питанием для животных и наземных растений.

В процессе дыхания организмов СО2 возвращается в атмосферу. Определенная часть углерода накапливается в виде мертвой органики и переходит в ископаемое состояние. Когда наступает смерть, то сапрофаги и биоредуценты двух типов разлагают и минерализуют трупы, образуя цепи питания, в конце которых углерод нередко поступает в круговорот в форме углекислоты («почвенное дыхание»). Животные-сапрофаги и сапрофатические микроорганизмы, обитающие в почве, превращают накопившиеся в ней остатки в новое образование органической материи, более или менее мощный слой коричневой или черной массы - гумус.

Вследствие недостатка воздуха или высокой кислотности цепь может быть неполной или короткой, в этом случае органические остатки накапливаются в виде торфа. В некоторых болотах слой торфа достигает мощности 20 м и более. Здесь и приостанавливается природный (био­логический) круговорот. Залежи каменного угля или торфа - продукт процессов фотосинтеза растений прошлых геологических периодов.

Большая часть углерода биосферы аккумулирована в карбонатных отложениях дна океана (известняки и кораллы): 1,3·1016 т, кристаллических породах - 1,0·1016 т, в каменном угле и нефти - 3,4·1015 т. Именно этот углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте. Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживается количеством углерода, содержащегося в растительных (5·1011 т) и животных (5·109 т) тканях. Однако в настоящее время человек интенсивно замыкает на себя круговорот веществ, в том числе и углерода.

Солнечная энергия, аккумулированная в ископаемом топливе, активно высвобождается при сжигании топлива, при этом углекислый газ поступает в атмосферу. Поступление диоксида углерода в атмосферу в результате сжигания энергоносителей ведет к глобальным нарушениям в биосфере - нарушению теплового баланса. Предполагается, что к середине XXI века содержание СО2 в атмосфере удвоится. Накопление СО2 в атмосфере во всем мире связывается сейчас с так называемым «парниковым эффектом» (этому способствует также накопление СН4, СFCl2, N2О). Диоксид углерода не поглощает видимую и ближнюю УФ-области солнечной радиации, а с другой стороны, ИК-излучение Земли поглощается СО2 в атмосфере, не пропускается в космос. В атмосфере задерживается около половины всего «антропогенного» СО2, остальное поглощается Мировым океаном. Считается, что экосистемы (наземные) ассимилируют около 12% СО2, общее время его переноса - 8 лет.

Задерживание тепла вблизи поверхности Земли - процесс очень важный для поддержания жизни на Земле. Но перспективы быстрого повышения температуры очень опасны, так как приведут к повышению уровня Мирового океана. Многие климатологии рассматривают длительную жару 1988 г. в Северном полушарии последствиями «парникового эффекта».

 


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 17; Нарушение авторских прав







lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2021 год. (0.016 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты