реферат по географии и экологии

Ф.И.О. Игрушкина Евгения Ивановна

Должность учитель

Название учреждения муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение основная общеобразовательная школа №16

Название работы «Естествознание и экология»

предмет география и экология

класс 9-11

Содержание

Введение………………………………………………………………………..3

1.Предотвращение экологической катастрофы………………………………..5

2.ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ЭКОЛОГИЯ ЗЕМЛИ И ВОДЫ……………………7

2.1.Разрушение, загрязнение почв и их охрана………………………………7

2.2.Водные ресурсы и их сохранение ………………………………………10

3.ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ЭКОЛОГИЯ ВОЗДУХА…………………………..14

3.1.Изменение климата………………………………………………………..14

3.2.Парниковый эффект и кислотные осадки………………………………..17

3.3.Озоновый экран Земли…………………………………………………….23

4.РАДИОАКТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ…………………….

Заключение………………………………………………………………………..

Литература……………………………………………………………………….

Введение

Многообразие проявлений окружающего нас мира требует глубокого и комплексного восприятия фундаментальных понятий о материи, пространстве и времени, о добре и зле, о законе и справедливости, о природе поведения человека в обществе. Фундаментальные законы, понятия и закономерности отражают не только объективную реальность материального мира, но и мира социального. К сожалению, прошедший век оставил немало примеров того, что забвение фундаментальных истин наносило и наносит невосполнимый ущерб природе, живому миру, самому человеку.

Завершился ХХ век, явивший миру черты новой цивилизации. Человек вышел в космос, проник внутрь атомного ядра. Освоил новые виды энергии, создал мощные вычислительные системы, разгадал генетическую природу наследственности, научился использовать в невиданных масштабах богатство природы. Однако гораздо менее он преуспел в рациональном и бережном отношении к природе и к богатейшим её ресурсам.

Новые технологии земледелия не обходятся без гигантского потока химических веществ. Энергетика стала обязательной спутницей любой развитой страны. Но она же является и одной из причин нарушения экологического равновесия – глобального потепления, вызванного парниковым эффектом, что подтверждается не только ежегодным повышением средней температуры воздуха, но и ростом уровня Мирового океана на 2-3 мм в год. Разрушается озоновый слой, защищающий всё живое от чрезмерного ультрафиолетового излучения; во многих регионах нашей планеты выпадают кислотные осадки, приносящие громадный ущерб живой и неживой природе.

Всё это – в значительной степени результат активного вмешательства человека в природу, свидетельство неудовлетворительного состояния индустриально-технологической практики, снижения нравственного и духовного уровня человека, вследствие чего рождаются многие экологические и социальные проблемы.

Назрела необходимость кардинального пересмотра всей системы знаний о мире, человеке и обществе. В связи с этим, целью данного реферата является анализ экологического значения естествознания.
Для раскрытия поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1.Провести анализ литературы по данной тематике.
2.Рассмотреть естествознание и экологию земли и воды.
3.Проанализировать естествознание и экологию воздуха.
Актуальность данной тематики обусловлена тем, что по ходу развития цивилизации перед человечеством неоднократно возникали сложные проблемы, порою и планетарного характера.

1.ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ КАТАСТРОФЫ

Интенсивность воздействия на биосферу сельскохозяйственной, а затем и промышленной деятельности людей особенно быстро нарастала в последние два столетия и достигла такого уровня, когда биосфера больше не могла сохраняться в своём прежнем состоянии. Назрел кризис биосферной системы, о чём предупреждал ещё в 30-е годы прошлого века В.И. Вернадский. Наблюдаемые изменения на современном этапе эволюции свидетельствуют о том, что биосфера и человечество как её составная часть вступили в кризисный период своего развития. Кризис усугубляется многими неблагоприятными факторами. Так, впервые в своей истории человечество стало обладателем мощнейших источников энергии и токсичности – теперь за считанные минуты может быть уничтожено всё живое на Земле. За угрозой ядерного, радиационного или токсического уничтожения биосферы вырисовывается другая, не менее страшная экологическая катастрофа. В её основе – стихийная деятельность людей, сопровождающаяся повсеместным массовым загрязнением среды обитания, нарушением теплового баланса Земли и развитием парникового эффекта. В ближайшей перспективе назревает истощение жизненно важных для человеческой цивилизации сырьевых источников планеты. К этому следует добавить демографический взрыв – очень быстрый рост численности населения с тяжёлыми для биосферы последствиями.

В.И. Вернадский и другие крупные учёные вселяют оптимизм и надежду: любые трудности человечество сможет преодолеть. Однако среди возможных устойчивых состояний, в которые биосфера как система сможет перейти в процессе самоорганизации, есть и такие, которые исключают жизнь на Земле или существование на ней человечества. А так как механизм перехода управляется случайными факторами, то вероятность таких неблагоприятных для человека вариантов достаточно высока. Например, по случайным причинам или преднамеренно может произойти самоуничтожение человечества в ядерном конфликте. Или к тем же результатам приведёт неспособность справиться с надвигающейся экологической катастрофой. Благоприятный выход из неустойчивого состояния – образование ноосферы.

Научное предвидение предполагает знание алгоритма поведения системы при действии на неё управляющих и возмущающих факторов. Для сравнительно простых систем получить такой алгоритм не представляет труда. Хуже обстоит дело с системами, состояние которых определяется большим числом независимых параметров и параметров со сложным характером взаимосвязей. А биосфера и её подсистемы принадлежат именно к системам такого типа, задачи управления которыми пока не решаются, но активно ведётся поиск путей их решения. Скорее всего, первоначальная задача научного управления будет состоять в предотвращении разрушения биосферы на стадии её перехода в ноосферу, в борьбе с экологической катастрофой. Это станет возможным лишь при условии глобального охвата основных сфер человеческой деятельности системами предвидения, управления и контроля. На этой основе человечество обеспечит вступление в ноосферу.

2.ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ЭКОЛОГИЯ ЗЕМЛИ И ВОДЫ.

2.1.Разрушение, загрязнение почв и их охрана

Почва является постоянным объектом человеческой деятельности, что породило значительные изменения в состоянии земельных ресурсов. Ухудшение качества земель в большинстве случаев относится к деятельности человека: неправильный полив орошаемых земель, нарушение правил агротехники и севооборота, вырубка охранных лесов, распахивание склонов, чрезмерный выпас скота, необоснованное изъятие сельскохозяйственных земель и, наконец, загрязнение почв различными веществами.

По масштабам и губительным последствиям для почв наибольший вред представляют процессы эрозии. Различают два типа почвенной эрозии: водную и ветровую. К эрозионным процессам нередко относят химическую эрозию (снижение почвенного плодородия в результате накопления в почве ядохимикатов), механическую или агротехническую (механическая обработка почвы: вспашка, культивация, боронование и т.д.), пастбищную, лесотехническую (разрушение почвенного покрова при трелёвке древесины), промышленную (разработка полезных ископаемых, строительные работы), военную (траншеи, воронки от взрывов и т.п.).

Наиболее опасной и распространённой является водная эрозия почв. Под водной эрозией почв следует понимать разрушение и удаление почв и подстилающих их материнских пород под воздействием выпадающих осадков и образующегося при этом поверхностного стока, а также стока ирригационных вод.

Наряду с особенностями рельефа и свойствами самой почвы, подстилающих грунтов интенсивность эрозии зависит от климатических факторов – количества и режима осадков, наличия ливневых осадков.

В лесной зоне России, где в зимнее время накапливается большой запас снега, преобладает эрозия талыми водами. В степных районах преобладает плоскостной смыв, вызываемый ливневыми водами.

Развитию ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территории с недостаточной атмосферной увлажнённостью, неумеренный выпас скота, сильные ветры. Во время сильных бурь частицы почвы могут с больших площадей уноситься на большие расстояния.

Серьёзную проблему для современного земледелия представляет засоление почв. Почва содержит различные соли, в том числе угольной кислоты. Некоторые из этих солей (прежде всего натрия) значительно ухудшают плодородие почвы. В естественных условиях почвы засоляются через грунтовые воды, насыщенные солями. Если грунтовые воды расположены на небольшой глубине, в засушливых районах они поднимаются по почвенным капиллярам и испаряются. На поверхности почвы остаются все растворённые до этого в воде соли.

Наряду с естественным неравномерным распространением тех или иных химических элементов происходит загрязнение ими техногенными процессами. Условно эти загрязнения можно разделить на сельскохозяйственные (ядохимикаты) и промышленные (тяжёлые металлы, фтор, нефтепродукты и др.). Выбросы промышленных и сельскохозяйственных предприятий, рассеиваясь на значительные расстояния и попадая в почву, создают новые сочетания химических элементов. Из почвы эти вещества в результате миграционных процессов могут попадать в организм человека.

Предприятия нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности загрязняют почвы нефтепродуктами. Источниками загрязнения почв являются золоотвалы теплоэнергетики. Земли загрязняются бытовыми, сельскохозяйственными отходами, что в совокупности с промышленными загрязнениями приводит к снижению урожайности и ухудшению качества сельскохозяйственной продукции.

Почва обладает способностью накапливать радиоактивные вещества (стронций, цезий и др.). К числу химических соединений, загрязняющих почву, относятся и канцерогенные вещества (свинец и др.). Основные источники загрязнения почвы канцерогенами – выхлопные газы транспорта, выбросы промышленных предприятий. В почву они поступают из атмосферы.

Охрана земель предусматривает:

1.Защиту земель от водной и ветровой эрозии, солей, подтопления, заболачивания, вторичного засоления, иссушения, уплотнения, загрязнения отходами производства, других процессов разрушения.

2. Снятие и сохранение плодородного слоя почвы, с тем, чтобы использовать его для рекультивации земель или повышения плодородия малопродуктивных угодий.

3.Рекультивация земель.

4.Установление особых режимов пользования для земельных участков, имеющих природоохранное и историко-культурное значение.

Приёмы борьбы с эрозией почв разнообразны и зависят от почвенно-климатических и агроклиматических условий и должны осуществляться на основе внедрения зональных систем земледелия.

2.2.Водные ресурсы и их сохранение

Необходимые для жизнедеятельности всего живого водные ресурсы – это солёная вода океанов и морей, пресная вода озёр, рек и подземных источников. Гигантский объём воды сосредоточен в ледниках – около

30 млн.м³. Существенная доля водяных паров образуется при естественном испарении поверхностных вод.

Наша страна, как никакая другая, богата водными ресурсами. Но, к сожалению, многие озёра заболачиваются, реки мелеют, а иногда совсем исчезают. Редко где можно встретить на озере либо реке прекрасную снежно-

белую кувшинку – индикатор чистоты воды (рис.1).

Рис.1 Индикатор чистоты воды – белая кувшинка

Многие реки несут непомерную нагрузку. Можно было бы говорить обо всех реках, но остановимся на одной из них – Волге. Проблемы Волги – это проблемы не только всех рек и всей России, но и всей планеты в целом.

По данным Института литосферы РАН, большая часть волжского бассейна находится в критическом состоянии. Ежегодно в Волгу поступает более 300 млн. т минеральных веществ, 64 тыс. т фенола, более 100 тыс.т соединений железа, более 6 млн. т сульфата, свыше 10 млн. т хлоридов и т.д. Основная масса загрязнённых вод, как ни странно, поступает через сети коммунального хозяйства, а на долю промышленных отходов приходится меньше половины. Сокращение объёма пресноводного стока с завершением строительства Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ и загрязнение воды привели к тому, что за последние 35 лет годовой лов рыбы в Волго-Каспийском регионе снизился в восемь раз. Судака стало меньше в 24, леща – в 4,5, сельди – в 16 раз. Рыба гибнет в основном из-за того, что количество фенола, ионов меди, цинка, нефтепродуктов и пестицидов в волжской воде в последние годы превышает допустимые нормы в десятки и сотни раз. А с конца 70-х годов ХХ в. резко повысилось содержание азота, фосфора и органических веществ.

Очевидно, если вода в Волге будет чистой, то и рыба в ней не переведётся. Многие ли знают, что для рыб вода должна быть чище, чем питьевая? Воду, не пригодную для рыбы, люди в соответствии с установленными нормами пить могут. Мы должны стремиться к тому, чтобы на питьевую воду были установлены те же нормы, что и для рыб.

Загрязняются и подвергаются воздействию не только воды рек, но и грунтовые воды, прежде всего различными видами отходов. Применяемые в течение длительного времени способы захоронения бытовых и промышленных отходов основывались на том, что миграция отходов маловероятна и что со временем содержащиеся в них соединения окисляются, гидролизуются или перерабатываются бактериями в безвредные продукты. Однако результаты исследований показали, что некоторые виды отходов слабо разлагаются и способны мигрировать, а часть их перерабатывается бактериями не в безвредные, а в токсичные вещества. Загрязняющие вещества от различных источников могут распространяться в поверхностных слоях земной коры на большие расстояния от источников загрязнения и проникать в водоносные пласты.

Вынужденное захоронение всех видов отходов в грунте требует предварительных и сопутствующих физических, химических и биологических исследований, результаты которых позволяют представить реальную картину миграции составляющих отходы соединений, а также процесс их разложения.

За последние десятилетия резко возрос объём антропогенных, в том числе и массовых отходов, засоряющих не только огромные площади суши, но и моря, и океаны. Пластмассы разрушаются очень медленно – некоторые из них в течение нескольких десятков лет. Но всё же усилиями химиков выход найден – синтезированы с особой структурой и свойствами пластики, отходы от которых наносят минимальный ущерб окружающей среде. В такие пластики внедряются светочувствительные молекулярные группы, способные поглощать солнечное излучение, приводящее к расщеплению полимера.

Существует несколько способов сохранения водных ресурсов:

• оптимальная комбинация химической и биологической очистки сточных вод;

• применение дополнительных средств очистки сточных вод, содержащих особо стойкие вещества;

• внедрение озонирования воды для её обеззараживания;

• окисление загрязняющих веществ при высокой температуре и высоком давлении;

• высокотемпературное сжигание отходов и обработка их адсорбентами и ионообменными смолами;

• циклическое применение воды при теплоотводе от различных механизмов и агрегатов;

• возвращение в производственный цикл ценных веществ, например, металлов, вызывающих загрязнение почвы и воды;

• создание быстроразлагающихся заменителей пестицидов, широко применяемых как средство борьбы с болезнями и вредителями растений.

Успешное решение проблемы сохранения окружающей среды, в том числе водных ресурсов, зависит не только от учёных, предлагающих эффективные методы очистки воды. Эта проблема вполне решаема при бережном отношении к природе каждого живущего на Земле.

3.ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ И ЭКОЛОГИЯ ВОЗДУХА.

3.1.Изменение климата

Климат планеты меняется на наших глазах. И подтверждают это природные катастрофы, всё чаще обрушивающиеся на Землю. По расчётам климатологов, средняя температура планеты в конце 21 века поднимется на три градуса. А выводы, сделанные при исследовании Гренландского ледяного щита, говорят о возможном повторении драматических изменений от жаркого климата пустыни до холодов великого оледенения. Погода последнего времени, кажется, ни у кого не оставляет сомнения в том, что климат нашей планеты меняется. Появляются сообщения о небывалых наводнениях, разрушительных циклонах, тайфунах и смерчах. По сравнению с 60-ми годами 20 века число природных стихий на планете увеличилось вчетверо, скорости ветра возросли, материальный ущерб, приносимый стихиями, по меньшей мере удесятерился.

Многие отмечают, что в последние несколько лет зимы стали теплее. Не только специалисты, на вооружении которых современные приборы и методы исследования, задолго до наших дней обнаружили признаки потепления атмосферы. Сто лет измерений массы ледников в Альпах показали, что количество льда уменьшилось вдвое. За эти же сто лет уровень Мирового океана поднялся на 20 см. За последние годы темп пополнения океана увеличился, его уровень растёт за десятилетие на 3 см. Мировой океан, преимущественно в тропических широтах, за последние 50 лет нагрелся в верхних слоях на 0,5°С. Например, течение Эль-Ниньо в восточной части Тихого океана стало теплее, а поскольку размеры этого течения огромны, оно оказывает влияние на весь климат планеты.

В результате исследования климата в прошлом учёные пришли к выводу: северное полушарие в 20 веке оказалось наиболее тёплым за последнее тысячелетие. За минувшие 100 лет средняя температура поверхности поднялась примерно на 1°С. Если не удастся ослабить приводящий к потеплению парниковый эффект, то в 21 веке температура вырастет на 3-3,5°С, и климат планеты окажется самым тёплым за несколько последних миллионов лет.

Учёные считают, что 95% потепление Земли вызвано деятельностью человека, а не природными процессами. Основные источники парникового эффекта – углекислый газ, метан и другие газы, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями, транспортом и т.п.

Исследователи предполагают, что драматический сценарий климата может быть вызван изменениями атлантических течений. В Атлантике в районе Исландии – Гренландии вращается, можно сказать «тепловой вал». Поверхностный поток, несущий в 20 раз больше воды, чем все реки Земли, - известный Гольфстрим, - в этом месте остывает окончательно, поворачивает вниз и течёт на юг. Там вода, нагреваясь, всплывает вверх и снова течёт на север, неся с собой огромное количество тепла. Океан чрезвычайно чувствителен к изменениям климата. Например, циркуляция Гольфстрима может остановиться, если на каком-либо участке его пути, предположим, остывшая вода Гольфстрима не сможет, как обычно, нырнуть на севере ко дну из-за того, что её разбавит пресная вода растаявших ледников, и она потеряет солёность и станет легче, - а это может случиться при потеплении климата. Тогда природная «машина» для переноса тепла на север остановится. Европа по климату превратится в Аляску, и это будет продолжаться до тех пор, пока северная часть Гольфстрима не станет опять солонее.

Только в последние 10 000 лет не было ощутимых помех в установившемся равновесии климата, оказавшегося стабильным. Но никто не знает причин этого! Человечеству предоставилась счастливая возможность жить в таких исключительно стабильных климатических условиях, и оно должно помнить: производя те или иные действия, связанные с вторжением в биосферу, нельзя нарушать установленное самой природой равновесие климата.

3.2.Парниковый эффект и кислотные осадки.

Парниковый эффект. В результате многогранной деятельности человека в атмосфере возрастает содержание многих газов и их примесей. Некоторые из них – углекислый газ, метан, водяной пар и др.- приводят к нагреванию поверхности Земли. Они пропускают падающий на поверхность Земли солнечный свет, нагревающий её, и в тоже время экранируют длинноволновое тепловое излучение Земли. При этом тепло медленно накапливается в ближайшем к поверхности Земли атмосферном слое. Так возникает парниковый эффект, вызывающий глобальное потепление (рис.2).

Рис.2 Парниковый эффект

Первую научную работу о парниковом эффекте опубликовал в 1896г. шведский физик и химик С.Аррениу (1859-1927г). Анализируя изменение состава атмосферы при промышленном сжигании угля, он пришёл к выводу, что в результате деятельности человека может произойти радикальное изменение погоды в глобальных масштабах. Из его расчётов следовало, что при увеличении содержания углекислого газа в атмосфере вдвое температура на земном шаре может повысится в среднем на 4-6°С. Известные в то время методы исследований не позволяли экспериментально подтвердить выводы учёного. В результате регулярных измерений концентрации углекислого газа в атмосфере, начавшихся в середине XX века, установлено: с течением времени концентрация углекислого газа в атмосфере медленно возрастает.

К настоящему времени известно, что парниковый эффект обусловливается в основном углекислым газом. Однако и другие газы: хлорфторуглерод (фреон), метан, пары воды (на большой высоте), соединения азота, озон – все вместе вносят существенный вклад в парниковый эффект – около 50%. Основные источники метана – рисовые поля, болота, отходы животноводства и т.п. Соединения азота образуются при разложении биомассы, сгорании угля и нефтепродуктов и сохраняются в атмосфере длительное время – более 150 лет, а метан – 14 лет.

Согласно данным, полученным с помощью французско-американского спутника, уровень Мирового океана в последнее время ежегодно поднимается на 1-3мм. Предполагается, что это связано с общим потеплением климата, причём не только с таянием льдов, но и с термическим расширением воды. Систематические наблюдения показывают: в последние десятилетия появились признаки общей тенденции – климат на Земле теплеет. Есть и другие доказательства такого вывода. Так, относительно недавно в водах, омывающих Антарктиду, кораблю впервые удалось пройти вокруг острова Джеймса Росса. До сих пор проливы там были закрыты монолитными льдами. Льдина площадью в 4,2 тыс.км откололась от остального массива льда: температура в этих местах на 2,5°С превысила среднюю многолетнюю. Предполагается, что началось таяние южной полярной шапки планеты.

При восстановлении нормального состава атмосферы важное значение имеет биогеохимический круговорот углерода с участием растительности. Различные растения, в том числе и крупные лесные массивы, часто называемые лёгкими Земли, поглощают углекислый газ и поставляют кислород, столь необходимый всему живому. Однако в наше время таким лёгким нанесены серьёзные, опасные раны, и их необходимо залечивать. Только в период с 1980 по 1995 год истреблено около 180 млн га леса. Это площадь такой страны, как Мексика!

Многие климатологи считают: парниковый эффект есть – это бесспорно. Учитывать его безусловно надо, но говорить о неизбежности трагедии не следует. Человек может и должен сделать многое, чтобы предотвратить надвигающуюся экологическую катастрофу или, по крайней мере, смягчить нежелательные последствия наблюдаемых явлений.

Кислотные осадки. Термин «кислотные дожди» ввёл в 1872 г. английский инженер Роберт Смит в книге «Воздух и дождь: начало химической климатологии». Кислотные дожди, содержащие растворы серной и азотной кислот, наносят значительный ущерб природе. Земля, водоёмы, растительность, животные и постройки становятся их жертвами. На территории России в 1996 г. вместе с осадками выпало более 4 млн.т серы и 1,25 млн.т нитратного азота. Кислотные соединения образуются естественным образом во время грозы, при извержении вулканов, в результате жизнедеятельности бактерий. Но всё же ощутимая масса кислотных соединений содержится в выбрасываемых газах автомобильного транспорта, теплоэлектростанций, различных плавильных печей и т.п.

Земля и растения страдают от кислотных осадков: снижается продуктивность почв, сокращается поступление питательных веществ, меняется состав почвенных микроорганизмов.

Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.

Всё больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

Проведены исследования степени восприимчивости к кислотным дождям 18 видов сельскохозяйственных культур и 11 видов декоративных растений на ранних стадиях роста. Наиболее подверженными вредоносному воздействию оказались листья томатов, сои, фасоли, табака, баклажанов, подсолнечника и хлопчатника. Наименее восприимчивыми – озимая пшеница, кукуруза, салат, люцерна и клевер.

Страдают от кислотных осадков и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязнённую токсическими металлами – ртутью, свинцом, кадмием и т.п.

Спасать природу от закисления необходимо. Для этого придётся резко снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота и её соли на 70-80% обусловливают кислотность дождей, выпадающих на больших расстояниях от места промышленного выброса.

Химический анализ состава атмосферы, внедрение высокочувствительных приборов для определения концентрации газовых примесей в воздухе, изучение динамики основных атмосферных реакций и создание новых эффективных методов, позволяющих сократить вредные выбросы, приводящие к кислотным осадкам, - вот важнейшие задачи, от успешного решения которых зависит сохранение естественного состояния окружающей среды.

3.3.Озоновый экран Земли

Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жёсткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 2,6 % увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жёсткий ультрафиолет подавляет иммунную систему организма.

Озон – трёхатомные молекулы кислорода – рассеян над Землёй на высоте от 15 до 50 км; озоновая защитная оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т газа, наибольшая концентрация – на высоте от 20 до 25 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна.

Запуск мощных ракет, ежедневные полёты реактивных самолётов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора – миллионов гектаров леса – пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреонов в технике, парфюмерной и химической продукции в быту – главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли.

В последние годы над Северным и Южным полюсами возникли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км каждая, появились громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы, над Россией. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и природу. В начале 70-х годов появилось предположение о том, что образование озоновых дыр связано с созданием сверхзвуковых самолётов «Боинг» (США), «Конкорд» (Франция и Великобритания) и ТУ -144 (СССР) и их выхлопные газы являются основной причиной разрушения озонового слоя. Однако в дальнейшем это предположение не подтвердилось.

Наиболее яркое проявление антропогенного воздействия на озоновый слой Земли – это антарктическая озоновая дыра, в которой истощение озона составляет более 50%. После осознания последствий разрушения озонового слоя антропогенными источниками сделаны важные шаги – приняты Венская конвенция (1985 г.) и Монреальский протокол (1987г.), запрещающие производство озоноразрушающих веществ. По мере сокращения их производства в последнее время отмечается некоторая стабилизация в содержании озона в стратосфере и даже тенденция к его восстановлению. Расчёты показывают, что процесс восстановления озона будет происходить в течение всего текущего столетия. Ускорение этого процесса – ещё один важный шаг в решении сложной проблемы сохранения озонового слоя.

4.РАДИОАКТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ

Общие сведения. Во второй половине ХХ в. в результате активной деятельности человека, связанной с производством и испытанием ядерного оружия и бурным развитием атомной энергетики, появился новый вид воздействия на биосферу – радиоактивный (рис.3).

Рис.3 Радиоактивное воздействие на биосферу

Слова «радиоактивное излучение», «радиоактивность» и «облучение» вошли в жизнь послевоенных поколений ХХ века и до наших дней неразрывно связаны с первым и увы! кошмарным применением внутриядерной энергии – атомными бомбардировками Хиросимы и Нагасаки.

При взрывах атомных бомб более 100 тыс. японцев погибли практически мгновенно, поражённые световой и ударной волной. Десятки тысяч выживших в момент взрыва подверглись действию проникающего излучения и скончались в течение нескольких дней и недель от острой лучевой болезни, вызванной переоблучением и отягощённой травмами и обширными ожогами кожи. Но на этом не закончился список погибших от облучения. Точные сведения о числе жертв атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки не опубликованы до сих пор.

Взрыв одного из четырёх блоков Чернобыльской АЭС в ночь на 26 апреля 1986 г. не разрушил ни одного жилого дома и даже не остановил работу самой АЭС. Но через 10 лет после этой аварии опустошённые эвакуацией города и деревни прилегающих к Чернобылю районов Украины и Белоруссии по-прежнему остаются пустыми. Жить на этой территории, превышающей 1000 км² и сильно загрязнённой радионуклидами, будет нельзя ещё долгое время. Здесь будут работать лишь экологи и генетики, изучая влияние разных уровней радиации на растения и животных. По подсчётам экспертов, «цена» чернобыльской аварии за 10 лет составила около 200 млр. долларов. Но это лишь расходы и потери первого десятилетия. Прямой эффект чернобыльской аварии крайне тяжёлый. Десятки людей погибли от острой лучевой болезни. Многие жители были переоблучены и их здоровью нанесён существенный ущерб.

Один из важных уроков аварии в Чернобыле состоит в том, что изучение основ дозиметрии ионизирующих излучений и радиационной биологии – неотъемлемый элемент современной цивилизации и культуры. Нам известны многие виды излучений, которые могут взаимодействовать с облучаемой средой, не обязательно вызывая ионизирующее действие. Одно из них всем хорошо знакомо – вспомним последствия длительного пребывания летом на ярком солнце. Ожог (иногда второй степени!) – следствие переоблучения кожи в результате воздействия инфракрасного излучения на клетки эпидермиса (верхнего слоя кожи), тогда как загар – воздействие более глубоко проникающего ультрафиолетового излучения на пигмент в составе подкожной клетчатки.

Отмеченное в последние годы ослабление слуха у подростков – следствие акустического переоблучения различного рода аудиотехникой на дискотеках и в концертных залах. Причина выявленной в годы Второй мировой войны анемии у операторов мощных радиолокаторов – воздействие чрезвычайно больших доз сверхвысокочастотного электромагнитного излучения. Одна из существующих в современной биофизике гипотез связывает акселерацию людей в послевоенные годы с переоблучением населения Земли вездесущими радиоволнами.

Если при вдыхании, заглатывании, а также через повреждения кожного покрова, источник излучения попадает внутрь организма, то возникает внутреннее облучение во много раз более опасное, чем внешнее, при одних и тех же количествах радионуклидов.

Патологическое действие облучения на организм в значительной мере зависит от места локализации радиоактивного вещества. Например, главная опасность радия заключается в том, что он откладывается в костях и излучает альфа-частицы. Вызывая очень сильную ионизацию, альфа-частицы повреждают как кость, так и особенно чувствительные к излучению клетки кроветворных тканей, вызывая тяжёлые заболевания крови и образование злокачественных опухолей. Пыль, содержащая радиоактивные частицы, приводит к образованию радиоактивных отложений в лёгких и способствует развитию рака. Средний период развития рака по результатам обследований рудокопов, получивших дозу не менее 1000 бэр, в этом случае составляет около 17 лет.

Из всех путей поступления радионуклидов в организм наиболее опасно вдыхание загрязнённого воздуха. Во-первых, потому, что через лёгкие человека, занятого средней работой, за рабочий день проходит большое количество воздуха (около 20 м³), во - вторых, радиоактивное вещество, поступающее таким путём в организм человека, более эффективно на него воздействует.

Защита от облучения. При одном и том же потоке излучения, активности или концентрации радионуклидов защита населения на местности должна быть на порядок более эффективной, чем персонала на производстве. Возможны три способа защиты от облучения – защита временем, защита расстоянием и защита экранированием.

Защита временем – это ограничение продолжительности пребывания в поле излучения. Чем меньше время пребывания в поле излучения, тем меньше полученная доза облучения.

Защита расстоянием – интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния от источника по закону обратных квадратов. Следовательно, при увеличении расстояния до источника в 2 раза интенсивность уменьшается в 4 раза и т.д.

Защита экранированием или поглощением – основан на использовании процессов взаимодействия фотонов с веществом. Защитные свойства вещества определяются коэффициентом ослабления излучения для узкого пучка гамма-излучения. Для ориентировки полезно помнить, что слой половинного ослабления фотонов с энергией 1 МэВ составляет 1,3 см свинца или 13 см бетона. Защитная способность других веществ в значительной степени определяется их плотностью.

Жизненно необходимая радиация. Стремление разделять все воздействия на организм на вредные и полезные – всего лишь некая условность. Ведь всем известно, как вредна, например, передозировка лекарств или даже витаминов и как необходимы бывают организму микродозы яда, например змеиного. Столкнувшись с радиоактивным излучением в больших дозах, человек убедился в его губительном действии на всё живое. Хотя не до конца изучены его последствия, но уже распространилось мнение: радиоактивное излучение вредно всегда.

В середине 20 века был обнаружен природный радиационный фон. При его наличии в течение длительного времени развивалась жизнь на нашей планете. Специалисты предложили принять его уровень за нижний предел опасной радиации. Эксперименты показали, что большие и малые дозы радиоактивного излучения действуют на организм принципиально по-разному. Первые поражают множество клеток и сильно ослабляют организм, тогда как вторые губят только отдельные клетки, а остальным дают стимул для их последующего развития.

В молекулах клеток (в ДНК, РНК, белках) при воздействии радиоактивного излучения происходят одновременно два процесса – ионизация и возбуждение. Именно ионизация вызывает сильное поражение живых организмов. Процессом возбуждения до недавних пор пренебрегали, считая его побочным, вторичным, тогда как на самом деле он важен. Вызванное малыми дозами радиоактивного излучения ( на уровне природного фона) возбуждение атомов способствует развитию клеток и всего организма в целом. Оно способствует продлению срока жизни организма, усиливает его иммунитет, повышает всхожесть семян, увеличивает рост растений и т.д.

Положительный эффект малых доз радиации подтверждён многими экспериментами на растениях и животных – от насекомых до млекопитающих. И ничего удивительного в этом нет, поскольку жизнь на Земле возникла, развивалась и существует ныне в условиях естественного радиационного фона. Чрезмерное его повышение наносит немалый вред всему живому, и стремление уменьшить такой фон до нуля кажется вполне естественным. Однако проведённые в последнее время опыты с растениями и животными показали, что изоляция организма от радиационного фона вызывает в нём замедление фундаментальных жизненных процессов.

Земная колыбель человечества всегда была радиоактивной, и биологические объекты, развиваясь в поле ионизирующих излучений, не могли к этому не приспособиться. Весьма показательны опыты радиобиологов по выращиванию растений внутри камер, изготовленных из материалов, не содержащих естественных радионуклидов. В таких камерах побеги появляются позже, развитие растений замедляется, а урожай существенно ниже, чем в условиях естественного радиационного фона. Всё это означает, что естественный радиационный фон является жизненно важным и необходимым для развития живых организмов.

Заключение

Нарушение естественного состояния окружающей среды, ведущее к деградации всего живого и представляющее угрозу здоровью человека – явление не новое: оно прослеживается с древнейших времён, и стало заметно проявляться на самой начальной стадии урбанизации. Потребление различных материальных ресурсов, товаров и энергии на душу населения непрерывно увеличивается. Рост населения, урбанизация, массовое производство промышленной и сельскохозяйственной продукции неизбежно ведут к активному вторжению человека в окружающую среду. Поэтому защита окружающей среды в настоящее время является чрезвычайно важной задачей.

Природа как объект изучения естествознания сложна и многообразна в своих проявлениях: она непрерывно изменяется и находится в постоянном движении. Вооружённый всесторонними знаниями о природе человек способен не только создавать современную уникальную технику с минимальными затратами материальных и энергетических ресурсов, но и органично вписаться в природу, жить в согласии с ней, не нарушая сложившейся в течение многих тысячелетий гармонии природы и человека.

Литература

1.Карпенков С.Х.Современное естествознание. М.,Академический Проект., 2003

2. Медведева С.А., Тимофеева С.С. Основы современного естествознания и экологии. Феникс, Ростов-на-Дону. 2004

3.Материалы Интернета

4.Никаноров А.М., Хоружая Т.А.. Глобальная экология. М., Приор. 2001

5.Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М., Гранд.2000.

6.Шатилов С.А. Рациональное использование природных ресурсов и охрана окружающей среды. Краснодар., 2001

7.Материалы Интернета