2018-01-21
498
ПАКЕТ
КОНТРОЛЬНИХ ЗАВДАНЬ
З дисципліни «Екологія»
для студентівнапряму 7.050601 “Теплоенергетика”
спеціальності “Тепловіелектричністанції”
Розробник: старший викладачБулигінОлексійАнатолійович
Затверджено на засіданні
кафедри ТЕУ Т та АЕС
протокол № від 28 вересня 2012 р.
Київ – 2012
ПЕРЕЛІК МАТЕРІАЛІВ
1. Навчальнапрограмадисципліни.
2. Комплект контрольнихзавдань з навчальноїдисципліни.
3. Еталоннірішення (відповіді).
4. Критеріїоцінкиконтрольнихробіт.
5. Перелікдовідковоїлітератури, обладнання, приладів, матеріалів, комп’ютернихпрограмтощо, користуванняякимидозволяється при виконанніконтрольноїроботи.
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«Київськийполітехнічнийінститут»
КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ
з дисципліни «Екологія»
для студентівнапряму 6.050601 “Теплоенергетика”
спеціальності “Тепловіелектричністанції”
Завдання № 1.
Дайте определение термину "экология", охарактеризуйте её предмет и основные задачи.
|
|
|
Завдання № 2.
Дайте определение понятия "биосфера" и опишите её составляющие.
Завдання № 3.
Опишите состав и основные характеристики литосферы и гидросферы.
Завдання № 4.
Опишите состав и основные характеристики атмосферы.
Завдання № 5.
Опишите большой (геологический) и малый (биогеохимический) круговороты.
Завдання № 6.
Дайте определения терминам "продуценты", "консументы" и "редуценты". Опишите биогеохимические циклы наиболее жизненно важных биогенных веществ.
Завдання № 7.
Приведите классификацию источников загрязнения атмосферы.
Завдання № 8.
Приведите классификацию вредных веществ по степени опасности. Назовите значения ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны (мг/м3) и средние смертельные концентрации в воздухе (ССКВ, мг/м3) для всех классов опасности.
Завдання № 9.
Дайте определение и классификацию термина "предельно допустимые концентрации (ПДК) вещества". Приведите формулы для расчета степени загрязнения атмосферы (одним и несколькими веществами), а также приведенной концентрации группы веществ.
Завдання № 10.
В чем состоит проблема глобального изменения климата и парникового эффекта? Назовите и кратко охарактеризуйте основные парниковые газы.
Завдання № 11.
Опишите, на что направлены Рамочная конвенция ООН об изменении климата и Киотский протокол. Назовите основные положения и механизмы Киотского протокола.
Завдання № 12.
В чем состоят проблемы разрушения биоты и озонового слоя? Опишите механизмы разрушения и кратко охарактеризуйте основные ответственные газы.
|
|
|
Завдання № 13.
Опишите механизмы гибкости, предусмотренные в рамках Киотского протокола
Завдання № 14.
Охарактеризуйте "индекс загрязнения атмосферы (ИЗА)".Приведите формулы для расчёта ИЗА для случая загрязнения веществами с однонаправленным вредным воздействием.
Завдання № 15.
Воздействие энергетики на окружающую среду на примере ТЭС. Приведите принципиальная схему ТЭС.
Завдання № 16.
Основные виды первичных источников энергии. Приведите оценочные данные по мировым запасам и потреблению органического топлива.
Завдання № 17.
Опишите токсичное воздействие СО, SO2 и NOx на человека.
Завдання № 18.
Методика расчета вредных выбросов от энергетических предприятий. Приведите формулы для определения валового выброса твердых частиц, угарного (СО) и углекислого (СО2) газов.
Завдання № 19.
Методика расчета вредных выбросов от энергетических предприятий. Приведите формулы для определения валового выброса оксидов серы и азота.
Завдання № 20.
Назовите основные виды энергетического топлива. Приведите характеристики и элементный состав твердого и газообразного топлива.
Завдання № 21.
Дайте определение стехиометрическому коэффициенту и коэффициенту избытка воздуха при сгорании органического топлива. Приведите расчетные формулы для их определения.
Завдання № 22.
Охарактеризуйте состав продуктов сгорания котлов ТЭС.
Завдання № 23.
Оценка вредных веществ. Токсичность. Опасность. Отдаленные эффекты.
Завдання № 24.
Опишите понятие "среда обитания" и охарактеризуйте экологические факторы.
Завдання № 25.
Основные виды антропогенных воздействий на биосферу.
Завдання № 26.
Охарактеризуйте антропогенное воздействие на атмосферу и опишите основные его источники.
Завдання № 27.
Охарактеризуйте антропогенное воздействие на гидросферу и опишите основные его источники.
Завдання № 28.
Охарактеризуйте антропогенное воздействие на литосферу и опишите основные его источники.
Завдання № 29.
Охарактеризуйте антропогенное воздействиена окружающую среду опасными отходами.
Завдання № 30.
Охарактеризуйте шумовое воздействие на окружающую среду.
Завдання № 31.
Охарактеризуйте биологическое загрязнение окружающей среды.
Завдання № 32.
Охарактеризуйте воздействие электромагнитных полей и излучений на окружающую среду.
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
«Київськийполітехнічнийінститут»
ЕТАЛОНИ ВІДПОВІДІ
НА КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ
з дисципліни «Екологія»
для студентівнапряму 6.050601 “Теплоенергетика”
спеціальності “Тепловіелектричністанції”
Завдання № 1.
Экология (от греч. «ойкос» — дом, жилище и «логос» — учение) — наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками — химией, физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой.
Предметом экологии являетсясовокупность, или структура, связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии — экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того, в область ее компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т. е. совокупностей особей одного вида (популяционно-видовой уровень), и биосферы в целом (биосферный уровень).
Основателем современной экологии считается Гиппократ, написавший трактат "О воздухе, воде и местности". Его девиз "Не навреди!" является актуальным и сегодня.
|
|
|
С научно-практической точки зрения экологии делится на теоретическую и прикладную.
Теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни.
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов. Научную основу прикладной экологии составляет система общеэкологических законов, правил и принципов.
Задачи экологии.
1. Общетеоретические задачи:
• разработка общей теории устойчивости экологических систем;
• изучение экологических механизмов адаптации к среде;
• исследование регуляции численности популяций;
• изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;
• исследование продукционных процессов;
• исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;
• моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
2. Прикладные задачи:
• прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий деятельности человека для окружающей среды;
• улучшение качества окружающей среды;
• сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
• оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагополучных районах.
Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Завдання № 2.
Биосфера (греч. bios – жизнь, sphaira – шар, сфера) – внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25—30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км, населенная организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей человека.
|
|
|
Впервые термин «биосфера» был введен в науку геологом из Австрии Э. Зюссом в 1875 г. Он понимал под биосферой тонкую пленку жизни на земной поверхности. Роль и значение биосферы для развития жизни на нашей планете оказались настолько велики, что уже в первой трети XX в. возникло новое фундаментальное научное направление в естествознании — учение о биосфере, основоположником которого является великий русский ученый В.И. Вернадский.
Взаимодействие абиотической части биосферы — воздуха, воды и горных пород и органического вещества — биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В.И. Вернадскому, несут на себе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи.
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.
Абиотическая часть представлена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.
Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы (рис. 6.2).
В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:
• стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;
• обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.
Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера.
Важнейшим компонентом биосферы являются почвы, выступающие граничным слоем между атмосферой и биосферной частью литосферы. В них наблюдается не просто смешение живого и неживого компонентов природы, но и их взаимодействие в рамках почвенной экосистемы. Главное назначение этой экосистемы – обеспечение круговорота веществ в биосфере.
Завдання № 3.
Литосфера (греч. «литос» — камень) — каменная оболочка Земли, включающая земную кору мощностью (толщиной) от 6 (под океанами) до 80 км (горные системы) (рис. 6.1). Земная кора сложена горными породами. Доля различных горных пород в земной коре неодинакова — более 70% приходится на базальты, граниты и другие магматические породы, около 17% — на преобразованные давлением и высокой температурой породы и лишь чуть больше 12% — на осадочные (табл. 6.1).
Земная нора — важнейший ресурс для человечества. Она содержит горючие полезные ископаемые (уголь, нефть, горючие сланцы), рудные (железо, алюминий, медь, олово и др.)и нерудные (фосфориты, апатиты и др.) полезные ископаемые, естественные строительные материалы (известняки, пески, гравий и др.).
Таблица 6.1 - Соотношение горных пород земной коры
| Название горных пород | Процент от общего объема земной коры, % |
| Магматические и метаморфические породы | |
| Граниты, диориты, эффузивы | 20,86 |
| Кристаллические сланцы, гнейсы | 16,91 |
| Базальты, габбро, амфиболы | 50,34 |
| Осадочные породы | |
| Глины и глинистые сланцы | 4,48 |
| Пески и песчаники | 3,56 |
| Карбонатные породы | 3,57 |
| Прочие породы | 0,28 |
Гидросфера (греч. «гидро» — вода) — водная оболочка Земли. Ее подразделяют на поверхностную и подземную.
Поверхностная гидросфера — водная оболочка поверхностной части Земли. В ее состав входят воды океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, болот, ледников, снежных покровов и др. Все эти воды постоянно или временно располагаются на земной поверхности и носят название поверхностных.
Поверхностная гидросфера не образует сплошного слоя и прерывисто покрывает земную поверхность на 70,8%.
Подземная гидросфера — включает воды, находящиеся в верхней части земной коры. Их называют подземными. Сверху подземная гидросфера ограничена поверхностью земли, нижнюю ее границу проследить невозможно, так как гидросфера очень глубоко проникает в толщу земной коры.
По отношению к объему земного шара общий объем гидросферы не превышает 0,13%. Основную часть гидросферы (96,53%) составляет Мировой океан (табл. 6.2). На долю подземных вод приходится 23,4 млн км, или 1,69% от общего объема гидросферы, остальное — воды рек, озер и ледников.
Более 98% всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов, морей и др. Общий объем пресных вод на Земле равен 28,25 млн кмЗ, или около 2% общего объема гидросферы. Основная часть пресных вод сосредоточена в ледниках, воды которых пока используются очень мало. На долю остальной части пресных вод, пригодных для водоснабжения, приходится 4,2 млн кмЗ воды, или всего лишь 0,3% объема гидросферы.
Гидросфера играет огромную роль в формировании природной среды нашей планеты. Весьма активно она влияет и на атмосферные процессы (нагревание и охлаждение воздушных масс, насыщение их влагой, и т. д.).
Таблица 6.2 - Распределение вод на Земле
| Части гидросферы | Площадь распространения, тыс. км2 | Объем воды, тыс, км3 | Доля от общих мировых запасов воды, % |
| Мировой океан | 1138 500 | 96,53 | |
| Ледники и снега (полярные и горные области) | 16 227 | 24 064 | 1,74 |
| Подземные воды | 134 800 | 23 400 | 1,69 |
| Подземные льды в зоне вечной мерзлоты | 0,023 | ||
| Озера | 0,014_ | ||
| Почвенная влага | 82 000 | 16,5 | 0,001 |
| Пары атмосферы | 510 000 | 12,9 | 0,001 |
| Болота | 2 682 | И,4 | 0,0007 |
| Речные воды | 148 800 | 2,1 | 0,0002 |
Завдання № 4.
Атмосфера (греч. «атмос» — пар) — газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли (табл. 6.3, по Н. Реймерсу, 1990). Общая масса атмосферы — 5,15∙1015 т. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20—25 км, расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организмов.
Таблица 6.3 - Состав атмосферы
| Элементы и газы | Содержание в нижних слоях атмосферы. | |
| по объему | по массе | |
| Азот | 78,084 | 75,5 |
| Кислород | 20,964 | 23,14 |
| Аргон | 0,934 | 1,28 |
| Неон | 0,0018 | 0,0012 |
| Гелий | 0,000524 | 0,00007 |
| Криптон | 0,000114 | 0,0003 |
| Водород | 0,00005 | 0,000005 |
| Углекислый газ | 0,034 | 0,0466 |
| Водянойпар: | ||
| в полярных широтах | 0,2 | - |
| у экватора | 2,6 | - |
| Озон: | ||
| в тропосфере | 0,000001 | - |
| в стратосфере | 0,001 - 0,0001 | |
| Метан | 0,00016 | 0,00009 |
| Окись азота | 0,000001 | 0,0000003 |
| Окись углерода | 0,000008 | 0,0000078 |
Атмосфера физически, химически и механически воздействует на литосферу, регулируя распределение тепла и влаги.
Погода и климат на Земле зависят от распределения тепла, давления и содержания водяного пара в атмосфере. Водяной пар поглощает солнечную радиацию, увеличивает плотность воздуха и является источником всех осадков. Атмосфера поддерживает различные формы жизни на Земле.
В формировании природной среды Земли велика роль тропосферы (нижний слой атмосферы до высоты 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах) и в меньшей степени стратосферы, области холодного разреженного сухого воздуха толщиной примерно 20 км. Сквозь стратосферу непрерывно падает метеоритная пыль, в нее выбрасывается вулканическая пыль, а в прошлом – и продукты ядерных взрывов в атмосфере.
В тропосфере происходят глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс, во многом определяющие круговорот воды, теплообмен, трансграничный перенос пылевых частиц и загрязнений.
Атмосферные процессы тесно связаны с процессами, происходящими в литосфере и водной оболочке.
К атмосферным явлениям относят: осадки, облака, туман, грозу, гололед, пыльную (песчаную) бурю, шквал, метель, изморозь, росу, иней, обледенение, полярное сияние и др.
Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодействуют между собой. Практически все поверхностные экзогенные геологические процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в биосфере.
Завдання № 5.
Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический).
Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.
Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму — источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы. Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.
Большой круговорот — это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана — конденсация водяного пара — выпадение осадков на эту же водную поверхность океана. Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды.
Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле, весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет.
Малый круговорот веществ в биосфере {биогеохимический), в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.
Этот круговорот для жизни биосферы — главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.
Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара. Например, на экваторе количество тепла, приходящееся на единицу площади, в три раза больше, чем на архипелаге Шпицберген (80° с.ш). Кроме того, она теряется путем отражения, поглощается почвой, расходуется на транспирацию воды и т. д., а, как мы уже отмечали, на фотосинтез тратится не более 5% от всей энергии, но чаще всего 2—3 %.
В ряде экосистем перенос вещества и энергии осуществляется преимущественно посредством трофических цепей. Такой круговорот обычно называют биологическим. Он предполагает замкнутый цикл веществ, многократно используемый трофической цепью. Безусловно, он может иметь место в водных экосистемах, особенно в планктоне с его интенсивным метаболизмом, но не в наземных экосистемах, за исключением дождевых тропических лесов, где может быть обеспечена передача питательных веществ «от растения к растению», корни которых на поверхности почвы.
Однако в масштабах всей биосферы такой круговорот невозможен. Здесь действует биогеохимический круговорот, представляющий собой обмен макро- и микроэлементов и простых неорганических веществ (С02, Н20) с веществом атмосферы, гидросферы и литосферы. Круговорот отдельных веществ В. И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Суть цикла в следующем: химические элементы, поглощенные организмом, впоследствии его покидают, уходя в абиотическую среду, затем, через какое-то время, снова попадают в живой организм, и т. д. Такие элементы называют биофильными. Этими циклами и круговоротом в целом обеспечиваются важнейшие функции живого вещества в биосфере. В. И. Вернадский выделяет пять таких функций:
1. Газовая — основные газы атмосферы Земли, азот и кислород, биогенного происхождения, как и все подземные газы — продукт разложения отмершей органики;
2. Концентрационная — организмы накапливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первом месте стоит углерод, среди металлов — первый кальций, концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, йода — водоросли (ламинария), фосфора — скелеты позвоночных животных;
3. Окислительно-восстановительная — организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Мп, Ре) и неметаллов (5) с переменной валентностью;
4. Биохимическая — размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого вещества;
5. Биогеохимическая деятельность человека — охватывает все разрастающееся количество веществ земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и другие, для хозяйственных и бытовых нужд человека.
В биогеохимических круговоротах следует различать две части, или как бы два среза: 1)резервный фонд — это огромная масса движущихся веществ, не связанных с организмами; 2) обменный фонд — значительно меньший, но весьма активный, обусловленный прямым обменом биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением. Если же рассматривать биосферу в целом, то в ней можно выделить: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан) и 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологическом круговороте).
В связи с этим следует отметить лишь один-единственный на Земле процесс, который не тратит, а, наоборот, связывает солнечную энергию и даже накапливает ее — это создание органического вещества в результате фотосинтеза. В связывании и запасании солнечной энергии и заключается основная планетарная функция живого вещества на Земле.
Завдання № 6.
Наиболее жизненно важными можно считать вещества, из которых, в основном, состоят белковые молекулы. К ним относятся углерод, азот, кислород, фосфор, сера. Биогеохимические циклы углерода, азота и кислорода (рис. 6.9) наиболее совершенны. Благодаря большим атмосферным резервам они способны к быстрой саморегуляции.
В круговороте углерода, а точнее - наиболее подвижной его формы - С02, четко прослеживается трофическая цепь: продуценты, улавливающие углерод из атмосферы при фотосинтезе, консументы - поглощающие углерод вместе с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуцентов — возвращающих углерод вновь в круговорот. Скорость оборота С02 составляет порядка 300 лет (полная его замена в атмосфере) (рис. 6.10).
Рис. 6.9. Схема биогеохимического круговорота веществ на суше (по Р. Кашанову, 1984)
ВМировом океане трофическая цепь: продуценты (фитопланктон) — консументы (зоопланктон, рыбы) — редуценты (микроорганизмы) — осложняется тем, что некоторая часть углерода мертвого организма, опускаясь на Дно, «уходит» в осадочные породы и участвует уже не в биологическом, а в геологическом круговороте вещества.
Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до 500 млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот углерода приводит к возрастанию содержания С02 в атмосфере.
Скорость круговорота кислорода — 2 тыс. лет (рис. 6.10), именно за это время весь кислород атмосферы проходит через живое вещество. Основной поставщик кислорода на Земле — зеленые растения. Ежегодно они производят на суше 53∙109т кислорода, а в океанах — 414∙109 т.
Главный потребитель кислорода — животные, почвенные организмы и растения, использующие его в процессе дыхания. Процесс круговорота кислорода в биосфере весьма сложен, так как он содержится в очень многих химических соединениях.
Подсчитано, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23% кислорода, который высвобождается в процессе фотосинтеза.
Предполагается, что в ближайшее время весь продуцированный кислород будет сгорать в топках, а следовательно, необходимо значительное усиление фотосинтеза и другие радикальные меры.
Биогеохимический круговорот азота не менее сложен, чем углерода и кислорода, и охватывает все области биосферы. Поглощение его растениями ограничено, так как они усваивают азот только в форме соединения его с водородом и кислородом. И это при том, что запасы азота в атмосфере неисчерпаемы (78% от ее объема). Редуценты (деструкторы), а конкретно почвенные бактерии, постепенно разлагают белковые вещества отмерших организмов и превращают их в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Часть нитратов попадает в процессе круговорота в подземные воды и загрязняет их.
Опасность заключается также и в том, что азот в виде нитратов и нитритов усваивается растениями и может передаваться по пищевым (трофическим) цепям.
Азот возвращается в атмосферу вновь с выделенными при гниении газами. Роль бактерий в цикле азота такова, что если будет уничтожено только 12 их видов, участвующих в круговороте азота, жизнь на Земле прекратится. Так считают американские ученые.
Биогеохимический круговорот в биосфере, помимо кислорода, углерода и азота, совершают и многие другие элементы, входящие в состав органических веществ - сера, фосфор, железо и др.
Биогеохимические циклы фосфора и серы, важнейших биогенных элементов, значительно менее совершенны, так как основная их масса содержится в резервном фонде земной коры, в «недоступном» фонде.
Круговорот серы и фосфора — типичный осадочный биогеохимический цикл. Такие циклы легко нарушаются от различного рода воздействий и часть обмениваемого материала выходит из круговорота. Возвратиться опять в круговорот она может лишь в результате геологических процессов или путем извлечения живым веществом биофильных компонентов.
Фосфор содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохимический круговорот (рис. 6.11) он может попасть в случае подъема этих пород из глубины земной коры на поверхность суши, в зону выветривания. Эрозионными процессами он выносится в море в виде широко известного минерала — апатита.
Общий круговорот фосфора можно разделить на две части — водную и наземную. В водных экосистемах он усваивается фитопланктоном и передается по трофической цепи вплоть до консументов третьего порядка — морских птиц. Их экскременты (гуано) снова попадают в море и вступают в круговорот, либо накапливаются на берегу и смываются в море.
Из отмирающих морских животных, особенно рыб, фосфор снова попадает в море и в круговорот, но часть скелетов рыб достигает больших глубин и заключенный в них фосфор снова попадает в осадочные породы.
В наземных экосистемах фосфор извлекают растения из почв и далее он распространяется по трофической сети. Возвращается в почву после отмирания животных и растений и с их экскрементами. Теряется фосфор из почв в результате их водной эрозии. Повышенное содержание фосфора на водных путях его переноса вызывает бурное увеличение биомассы водных растений, «цветение» водоемов и их эвтрофикацию. Большая же часть фосфора уносится в море и там теряется безвозвратно.
Рис. 6.11. Круговорот фосфора в биосфере
(по П. Дювиньо, М. Тангу, 1973; с изменениями)
Последнее обстоятельство может привести к истощению запасов фосфорсодержащих руд (фосфоритов, апатитов и др.)-Следовательно, надо стремиться избежать этих потерь и не ожидать того времени, когда Земля вернет на сушу «потерянные отложения».
Сера также имеет основной резервный фонд в отложениях и почве, но в отличие от фосфора у нее есть резервный фонд и в атмосфере (рис. 6.12). В обменном фонде главная роль принадлежит микроорганизмам. Одни из них восстановители, другие — окислители.
В горных породах сера встречается в виде сульфидов (Fe2S и др.), в растворах – в форме иона (SO42-), в газообразной фазе в виде сероводорода (Н2S) или сернистого газа (SO2). В некоторых организмах сера накапливается в чистом виде (S2) и при их отмирании на дне морей образуются залежи самородной серы.
В морской среде сульфат-ион занимает второе место по содержанию после хлора и является основной доступной формой серы, которая восстанавливается автотрофами и включается в состав аминокислот.
Круговорот серы, хотя ее требуется организмам в небольших количествах, является ключевым в общем процессе продуцирования и разложения (Ю. Одум, 1986). Например, при образовании сульфидов железа фосфор переходит в растворимую форму, доступную для организмов.
В наземных экосистемах сера возвращается в почву при отмирании растений, захватывается микроорганизмами, которые восстанавливают ее до Н2S. Другие организмы и воздействие самого кислорода приводят к окислению этих продуктов. Образовавшиеся сульфаты растворяются и поглощаются растениями из поровых растворов почвы — так продолжается круговорот.
Однако круговорот серы, так же как и азота, может быть нарушен вмешательством человека (рис. 6.12). Виной тому прежде всего сжигание ископаемого топлива, а особенно угля. Сернистый газ (SO2) нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.
Биогеохимические циклы легко нарушаются человеком. Так, добывая минеральные удобрения, он загрязняет воду и воздушную среду. В воду попадает фосфор, вызывая эвтрофикацию, образуются азотистые высокотоксичные соединения и др. Иными словами, круговорот становится не циклическим, а ациклическим. Охрана природных ресурсов должна быть, в частности, направлена на то, чтобы ациклические биогеохимические процессы превратить в циклические.
Таким образом, всеобщий гомеостаз биосферы зависит от стабильности биогеохимического круговорота веществ в природе. Но являясь планетарной экосистемой, она состоит из экосистем всех уровней, поэтому первоочередное значение для ее гомеостаза имеют целостность и устойчивость природных экосистем
Завдання № 7.
Как и для всех других составляющих биосферы, для атмосферы существуют два главных источника загрязнения: естественный и антропогенный (искусственный). Вся классификация источников загрязнения может быть представлена по вышеприведенной структурной схеме.
Промышленность, транспорт, энергетика - основные источники загрязнения воздушного бассейна. По характеру воздействия на биосферу загрязнители атмосферы можно разделить на 3 группы:
1. Влияющие на глобальное потепление климата.
2. Разрушающие биоту.
3. Разрушающие озоновый слой.
Краткие характеристики некоторых загрязнителей атмосферы.
К загрязнителям первой группы следует отнести СО2, закись азота (N2O), метан, фреоны, озон (О3). В создание "парникового эффекта" главный вклад вносит углекислый газ, концентрация которого ежегодно возрастает на 0,4%. По сравнению с серединой XIX века содержание СО2возросло на 25%, закиси азота на 19%.
Фреоны — химические соединения, несвойственные атмосфере, используемые в качестве хладагентов — повинны на 25% в создании парникового эффекта в 80-е годы. Расчеты показывают, что несмотря на Монреальское соглашение 1987 г. об ограничении использованияфреонов, к 2040 г. концентрация основных фреонов существенно возрастет (хлорфторуглерода 11 на 77%, хлорфторуглерода 12 на 66%), что приведет к усилению парникового эффекта на 20%. Возрастание содержания метана в атмосфере произошло незначительно, однако удельный вклад этого газа примерно в 25 раз выше, чем углекислого газа. Если не прекратить поступление в атмосферу "парниковых" газов, среднегодовые температуры на Земле к концу XXI века поднимутся в среднем на 2–5°C. Необходимо: сократить сжигание углеводородного топлива и сведение лесов. Последнее опасно, кроме того, что приведет к увеличению углерода в атмосфере, также вызовет снижение ассимилирующей способности биосферы. (В последнее десятилетие XX века ежегодно недопоглощеноСО2из атмосферы 1 млрд. т.) Ожидается, что к 2010 году прирост выбросов углерода в атмосферу за 20 лет составит 50–70%.
К загрязнителям второй группы следует отнести двуокись серы, взвешенные твердыечастицы, озон, окись углерода, окись азота, углеводороды.
Из этих веществ в газообразном состоянии наибольший ущерб биосфере наносят двуокись серы и окислы азота, которые в процессе химических реакций преобразуются в мелкие кристаллы солей серной и азотной кислоты. Наиболее острой является проблема загрязнения атмосферы серосодержащими веществами. Диоксид серы оказывает вредное действие на растения. Поступая внутрь листа при дыхании, SO2 угнетает жизнедеятельность клеток. При этом листья растений сначала покрываются бурыми пятнами, а потом засыхают.
Диоксид серы и другие ее соединения раздражают слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. Продолжительное действие малых концентраций SO2ведет к возникновению хронического гастрита, гепатопатии, бронхита, ларингита и других болезней. Есть сведения о связи между содержанием SO2 в воздухе и уровнем смертности от рака легких.
В атмосфере SO2 окисляется до SO3. Окисление происходит каталитически под воздействием следов металлов, главным образом марганца. Кроме того, газообразный и растворенный в воде SO2 может окисляться озоном или пероксидом водорода. Соединяясь с водой, SO2 образует серную кислоту, которая с металлами, имеющимися в атмосфере, образует сульфаты. Биологическое действие кислых сульфатов при равенстве концентраций более выражено по сравнению с SO2.
Диоксид серы существует в атмосфере от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от влажности и других условий.
Вообще аэрозоли солей и кислот проникают в чувствительные ткани легких, опустошают леса и озера, снижают урожай, разрушают постройки, архитектурные и археологические памятники. Взвешенные твердые частицы представляют опасность для здоровья населения, превосходящую опасность кислотных аэрозолей. В основном это опасность больших городов. Особенно вредные твердые вещества содержатся в выхлопных газах дизелей и двухтактных бензиновых двигателей. Большинство твердых частиц в воздухе промышленного происхождения в развитых странах успешно улавливаются всевозможными техническими средствами.
Озон в приземном слое появляется в результате взаимодействия углеводородов, образующихся при неполном сгорании топлива в автомобильных двигателях и выделяющихся при многих производственных процессах, с окислами азота. Это один из наиболее опасных загрязнителей, поражающих органы дыхания. Он наиболее интенсивен в жаркую погоду.
Окись углерода, окислы азота и углеводороды в основном поступают в атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Все перечисленные химические соединения оказывают разрушительное действие на экосистемы при концентрациях даже более низких, чем допустимые для человека: закисляют водные бассейны, убивая в них живые организмы, губят леса, снижают урожаи сельскохозяйственных культур (особенно опасен озон). Исследования в США показали, что современные концентрации озона снижают урожай сорго и кукурузы на 1%, хлопка и соевых бобов — на 7%, люцерны — более чем на 30%.
Из загрязнителей разрушающих стратосферный озоновый слой (3-я группа) следует отметить фреоны, азотные соединения, выхлопы сверхзвуковых самолетов и ракет.
Количество озона в атмосфере невелико (2-10-6% по объему), но он играет важную роль в предохранении земной поверхности от ультрафиолетовой части солнечного спектра. Разрушение озонового слоя происходит в результате окисления озоном различных веществ, в том числе продуктов сгорания топлива самолетов и ракет. Это грозит увеличением дозы ультрафиолетового излучения, достигающего земной поверхности. По некоторым данным, разрушение озонового слоя на 50% повлечет за собой увеличение дозы ультрафиолетового облучения в 10 раз.
Процесс истощения озонового слоя наблюдается с начала 70-х гг. и в последнее время получил название возникновения озоновых дыр. Если сконцентрировать весь озон в условном сплошном слое, то его толщина не превысит 3 мм. Содержание озона максимально в приполярных областях, минимально - вблизи экватора.
Исследование причин сокращения содержания озона в атмосфере показало, что главная из них - высокая концентрация в атмосфере монооксида хлора, причем наблюдается четкая корреляция между содержанием монооксида хлора и снижением содержания кислорода.
Основным источником хлора в атмосфере считаются фреоны — фторхлороуглеводороды, широко используемые в качестве холодильных агентов. Они используются не только в холодильных установках, но и в многочисленных бытовых аэрозольных баллонах с красками, лаками, инсектицидами. Молекулы фреонов отличаются стойкостью и способны практически без изменений переноситься с атмосферными массами на огромные расстояния. На высотах 15-25 км (зона максимального содержания озона) они подвергаются воздействию ультрафиолетовых лучей и распадаются с образованием атомарного хлора.
Установлено, что за последнее десятилетие потери озонового слоя составили 12—15% в полярных и 4-8% в средних широтах. В 1992 году были установлены ошеломляющие результаты: на широте Москвы обнаружены участки с потерей озонового слоя до 45%. Уже сейчас по причине усиления ультрафиолетовой инсоляции наблюдается снижение урожаев в Австралии и Новой Зеландии, увеличение заболеваний раком кожи.
Завдання № 8.
По степени опасности все вредные вещества разделены на четыре класса:
I – чрезвычайно опасные вещества;
I – высоко опасные вещества;
III – умеренно опасные вещества;
IV – малоопасные вещества.
Для того, чтобы отнести вещество к тому или иному классу опасности надо воспользоваться данными следующей таблицы.
Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.
Классификация вредных веществ:
| Показатель | Норма для класса опасности | |||
| I | II | III | ||
| а) Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3 | менее 0,1 | 0,1–1,0 | 1,1–10 | более 10 |
| б) Средняя смертельная доза при введении в желудок (ССДЖ), мг/кг | менее 15 | 15–150 | 151–5000 | более 5000 |
| в) Средняя смертельная доза при нанесении на кожу (ССДК), мг/кг | менее 100 | 100–500 | 501–2500 | более 2500 |
| г) Средняя смертельная концентрация в воздухе (ССКВ), мг/м3 | менее 500 | 500–5000 | 5001–50000 | более 50000 |
| д) Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) | более 300 | 300–30 | 29–3 | менее 3 |
| е) зона острого действия (ЗОД) | менее 6 | 6–18 | 18–54 | более 54 |
| ж) зона хронического действия (ЗХД) | более 10,0 | 10,0–5,0 | 4,9–2,5 | менее 2,5 |
Здесь:
а) — концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течении 8 ч, или другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течении всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений;
б)— доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок;
в) — доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении накожу;
г) — концентрация вещества в воздухе, вызывающая гибель 50% животных при двух-четырех часовом ингаляционном воздействии;
д) — отношение максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при20°С к средней смертельной концентрации для мышей;
е) — отношение средней смертельной концентрации вредного вещества к минимальной(пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровнецелостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций;
ж) — отношение минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменениебиологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределыприспособительных физиологических реакций, к минимальной (пороговой) концентрации,вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4 ч, 5 раз в неделю на протяжениине менее 4-х месяцев.
Опасность загрязняющих атмосферу веществ для здоровья человека, зависит не только от их содержания в воздухе, но и от класса опасности. Для сравнительной оценки атмосферы городов, районов с учетом класса опасности загрязняющих веществ используется индекс загрязнения атмосферы. Степень загрязнения атмосферы одним веществом выражается через единичный индекс загрязненности (Jj)
Завдання № 9.
Различают максимально-разовую (ПДКМР) и среднесуточную (ПДКСС) предельно допустимые концентрации веществ:
ПДКМР – это предельно допустимая максимально-разовая концентрация загрязняющего вещества в воздухе населённой местности, которая не должна на протяжении 30 мин. вызывать рефлекторных, в том числе субсенсорных (подсознательных), реакций в организме человека. Делится на ПДКМР рабочей зоны и ПДКМР атмосферного воздуха.
ПДКСС – это предельно допустимая среднесуточная концентрация загрязняющего вещества в воздухе населённой местности, при которой не происходит влияния (прямого или опосредованного) на человека в течение неограниченного срока воздействия (года).
Опасность загрязняющих атмосферу веществ для здоровья человека, зависит не только от их содержания в воздухе, но и от класса опасности. Для сравнительной оценки атмосферы городов, районов с учетом класса опасности загрязняющих веществ используется индекс загрязнения атмосферы. Степень загрязнения атмосферы одним веществом выражается через единичный индекс загрязненности (Ji).
где Сic – средняя концентрация i -го вещества в атмосфере (на основе наблюдений)
ПДК ic – среднесуточная ПДК i -го вещества;
Кi – безразмерная константа приведения степени опасности i -го вещества к вредности сернистого газа.
Значение константы Кi в зависимости от класса опасности вещества принимаются из таблицы.
| Класс опасности | Кi |
| I | 1,7 |
| II | 1,3 |
| III | 1,0 |
| IV | 0,9 |
Загрязнения атмосферы несколькими веществами оценивается комплексным индексом (суммарным) (JΣ):
где m – число вредных веществ, учитываемых при оценке загрязнения атмосферы.
Единичный и комплексный индексы загрязнения атмосферы могут рассчитываться для разных временных интервалов — за месяц, год. При этом в расчетах используются среднемесячная и среднегодовая концентрация загрязняющих веществ.
Для тех загрязняющих веществ, для которых не установлены ПДК, устанавливается ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ). Как правило, это объясняется тем, что не накоплен опыт их применения, достаточный для суждения об отдаленных последствиях воздействия их на население. Если в технологических процессах выделяется и поступает в воздушную среду вещества, на которые нет утвержденных ПДК или ОБУВ, предприятия обязаны обращаться в территориальные органы Минприроды для установления временных нормативов. Кроме того, для некоторых веществ, загрязняющих воздух от случая к случаю, установлены только разовые ПДК (например, для формалина).
Для некоторых тяжелых металлов нормируются не только среднесуточное содержание в атмосферном воздухе (ПДКСС), но и предельно допустимая концентрация при разовых замерах (ПДКРЗ) в воздухе рабочей зоны (например, для свинца —ПДКСС=0,0003 мг/м3, а ПДКРЗ=0,01 мг/м3).
Нормируются также допустимые концентрации пылей и пестицидов в атмосферном воздухе. Так, для пылей, содержащих диоксид кремния, ПДК зависит от содержания в ней свободной SiО2 при изменении содержания SiО2от 70% до 10% ПДК меняется от 1 мг/м3 до 4,0 мг/м3.
Некоторые вещества обладают однонаправленным вредным воздействием, которое называется эффектом суммации (например, ацетон, акролеин, фталевый ангидрид —1 группа).
Для каждой группы этих веществ используются понятия приведенной концентрации (С'пр), т.е. концентрация всех веществ приводится к значению концентрации одного из них (C1):
где С2…Сn — концентрации веществ,приводимые к концентрации вещества С1;
ПДК1,…,ПДКn – предельно допустимые концентрации веществ, входящих в одну группу с эффектом суммации.
Иногда для веществ, обладающих эффектом суммации, используется другая нормативная характеристика — безразмерная (относительная) суммарная концентрация — q:
Эта величина (закон ЛеШателье) должна быть меньше или в крайнем случае равна 1 (q < 1).
Завдання № 10.
Факт глобального потепления уже не вызывает сомнений. Данные метеорологических наблюдений свидетельствуют о том, что за последние 100 лет средняя температура поверхности Земли выросла на 0,74 °С, причем темпы ее роста постепенно увеличиваются.
По прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК)– наиболееавторитетной международной организации в области климата – в ближайшие 20 лет рост температурысоставит в среднем 0,2 °С за десятилетие, а к концу 21 века температура Земли может повыситьсяот 1,8 до 4,6 °С (такая разница в данных – результат наложения целого комплекса моделей будущегоклимата, в которых учитывались различные сценарии развития мировой экономики и общества).
По данным наблюдений российских метеостанций, среднегодовая температура воздуха в России выросла за последние 100 лет на 1 °С (что значительно выше, чем в среднем по миру), из них 0,4 °С – только за последнее десятилетие 20 века.
Источник: Стратегический прогноз, Росгидромет, 2006.
По прогнозам Росгидромета, к 2015 году температура воздуха может вырасти на 0,6 ± 0,2 °С по сравнению с уровнем 2000 года. А это означает, что уже к середине нынешнего века в России потеплеет почти на 2 градуса. Причем, это если темпы роста температуры сохранятся на прежнем уровне. Хотя большинство ученых сходится во мнении, что темпы потепления будут только нарастать.
Глобальные изменения климата
Правильнее было бы говорить не о «глобальном потеплении», а о «глобальных изменениях климата». Ведь помимо роста температуры происходит и ряд других, связанных с потеплением изменений в сложной и многосвязной системе, какой является наша «машина погоды» - климатическая система Земли. Проявляются они в усилении изменчивости погоды (сильные морозы, сменяющиеся резкими оттепелями зимой, рост числа необычайно жарких дней летом), в увеличении частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений (штормов, ураганов, наводнений, засух), усилении неравномерности выпадения осадков, а также таких процессов как таяние ледников и вечной мерзлоты, подъема уровня океана и т.п. Эти и другие проявления климатической изменчивости ежегодно становятся причиной тысяч смертей и наносят ущерб в десятки миллиардов долларов. Потепление или похолодание?
Как известно, в прошлом наша планета не раз переживала периоды похолодания и последующего потепления, связанные с многовековыми естественными циклическими процессами. Последний ледниковый период был 10.000 лет назад, сейчас мы живем в период межледниковья. Естественно, что через несколько тысяч лет стоит ожидать глобального похолодания.
Однако, потепление климата, которое происходит сейчас, никак не вписывается в естественные циклы, к тому же происходит чрезвычайно стремительно: ведь речь идет не о тысячелетиях, а о сотнях и даже десятках лет. Никогда еще средняя температура планеты не изменялась с такой невероятной скоростью: 0,7 градуса за 100 лет, из них 0,5 - за последние 50. А 11 из последних 12 лет были самыми жаркими за весь инструментальный период метеорологических наблюдений. Такая беспрецедентная скорость не характерна для естественных циклических процессов и оставляет мало шансов биологическим видам и экосистемам на приспособление к столь быстрым климатическим изменениям.
Парниковый эффект
Наблюдаемые изменения в климатической системе Земли ученые связывают с аномальным ростом концентрации в атмосфере так называемых «парниковых газов» (углекислый газ, метан, закись азота и др.). Эти газы задерживают инфракрасное излучение, которое испускает земная поверхность, создавая тем самым «парниковый эффект». Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас.
Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.
Антропогенная теория изменения климата
В 2007 г. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) - наиболее авторитетный международный орган, объединяющий тысячи ученых из 130 стран мира - представила свой Четвертый оценочный доклад, в котором содержатся обобщенные выводы о прошлых и нынешних климатических изменениях, их воздействии на природу и человека, а также о возможных мерах по противодействию таким изменениям. В этом Докладе говориться, что с 90%-ной вероятностью наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека.
Антропогенное происхождение современных климатических изменений, в частности, подтверждают палеоклиматические исследования, основанные на анализе содержания парниковых газов в пузырьках воздуха, вмерзших в лед. Они показывают, что такой концентрации СО2 как сейчас не было за последние 650 000 лет (а за эти годы происходило не одно потепление нашей планеты). Причем по сравнению с доиндустриальной эпохой (1750 г.) концентрация углекислого газа в атмосфере выросла на треть. Современные глобальные концентрации метана и закиси азота также существенно превысили доиндустриальные значения.
Рост концентрации этих трех основных парниковых газов с середины 18 века, по мнению ученых, с очень высокой степенью вероятности связан с хозяйственной деятельностью человека, в первую очередь - сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов - естественных поглотителей С02 из атмосферы.
Еще одним свидетельством роли человека в происходящих изменениях климата могут послужить результаты сопоставления данных моделирования роста глобальной температуры с данными реальных наблюдений. Учеными разработаны различные модели прошлых и будущих изменений температуры поверхности Земли. В одних моделях учитывались только естественные причины потепления, в других – дополнительно накладывался антропогенный фактор. При наложении на результаты моделирования данных прямых метеорологических наблюдений оказалось, что они совпадают с теми моделями, где учитывалось влияние человека (см. приведенный ниже рисунок). То есть, в соответствии с моделями, без воздействия антропогенного фактора температура на Земле была бы сейчас ниже, чем она есть на самом деле.
Научные споры о причастности человека к глобальному изменению климата продолжаются. Ведь абсолютное доказательство антропогенной гипотезы невозможно в принципе: у нас нет второй Земли, чтобы поставить контрольный опыт, поместив ее в точно такие же условия, что и нашу Землю, но исключив влияние человека. Хотим мы того или нет, все суждения о будущем Земли будут не более чем предположением. Человек, вынужденный продвигаться в полной тьме по незнакомому помещению, старается шагать как можно осторожнее. Точно так же человеческой цивилизации в условиях неопределенности предпочтительнее исходить из той гипотезы, которая предписывает ей более осторожное собственное поведение. Именно такой гипотезой и является антропогенная теория изменения климата
У антропогенной теории изменения климата есть и другое преимущество: на сегодня она лучше согласована со всеми известными нам фактами, чем любая другая теория.
Тем не менее, точный ответ на вопрос: «Каков вклад человека в глобальное изменение климата?» не в состоянии сегодня дать ни один ученый. Очевидно только лишь то, что человек своей хозяйственной деятельностью действительно оказывает влияние на климат. А учитывая сложность и хрупкость глобальной климатической системы, может быть достаточно лишь маленькой капли, которая могла бы переполнить чашу...
Важно другое. Изменения климата уже происходят и, как утверждают прогнозы ученых, в будущем, вероятно, будут лишь усиливаться. Поэтомувне зависимости от того, причастен ли к ним человек или нет, необходимо предпринимать меры по противодействию этим изменениям, сдерживать темпы роста температуры с тем, чтобы избежать опасных и необратимых последствий для природы, экономики и общества в будущем. Также уже сейчас надо пытаться приспособиться (адаптироваться) и минимизировать негативные воздействия прогнозируемых климатических изменений и максимально эффективно использовать выгоду от них там, где это возможно. Здесь же уместно упомянуть один из ключевых принципов Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН) - международного соглашения, направленного на противодействие глобальным климатическим изменениям, согласно которому недостаточная научная определенность не должна использоваться в качестве причины для отсрочки принятия мер, направленных на предотвращение или сведение к минимуму причин изменения климата и смягчение его отрицательных последствий.
Завдання № 11.
Киотский протокол — международное соглашение, принятое в Киото (Япония) в декабре 1997 года в дополнение кРамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК). Оно обязывает развитые страны и страны с переходной экономикой сократить или стабилизировать выбросы парниковых газов.
Период подписания протокола открылся 16 марта 1998 года и завершился 15 марта 1999 года.
Количественные обязательства
Киотский протокол стал первым глобальным соглашением об охране окружающей среды, основанным на рыночном механизме регулирования — механизме международной торговликвотами на выбросы парниковых газов. Первый период осуществления протокола начался 1 января 2008 года и продлится пять лет до 31 декабря 2012 года, после чего, как ожидается, на смену ему придёт новое соглашение.
Страны Приложения В Протокола определили для себя количественные обязательства по ограничению либо сокращению выбросов на период с 1 января 2008 года по 31 декабря 2012 года. Цель ограничений — снизить в этот период совокупный средний уровень выбросов 6 типов газов (С02, СН4, гидрофторуглеводороды. перфторуглеводороды. N20, SF6) на 5,2 % по сравнению с уровнем 1990 года.
Основные обязательства взяли на себя индустриальные страны:
· Евросоюз должен сократить выбросы на 8 %
· Япония и Канада — на 6 %
· Страны Восточной Европы и Прибалтики — в среднем на 8 %
· Россия и Украина — сохранить среднегодовые выбросы в 2008—2012 годах на уровне 1990 года Развивающиеся страны, включая Китай и Индию, обязательств на себя не брали.
Регулируемые газы и сектора
В Приложении А к Киотскому протоколу дается список категорий источников выбросов, которые считаются антропогенными. Сами парниковые газы рассматриваются в их совокупности («корзинной»), которая сравнивается на основании «потенциалов глобального потепления». Учетной единицей парниковых газов является тонна углеродного эквивалента, остальные парниковые газы пересчитьюаются к тонне СО2через соответствующие коэффициенты Список парниковых газов включает: диоксид углерода (СО2), метан (СН4), закись азота (N20), гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF6). Самый распространенный парниковый газ – водяной пар – исключен из списка регулируемых Протоколом газов, т.к. нет данных о росте его концентрации в атмосфере в результате хозяйственной деятельности человека. Озоноразрушающие вещества (хлорфторулероды, галогены, метилхлороформ, тетрахлорид углерода и др.), которые тоже вызывают парниковый эффект, здесь не рассматриваются, т.к. они подлежат учету и запрещены к использованию в связи с выполнением Сторонами обязательств по Монреальскому протоколу к Венской конвенции об охране озонового слоя. В контексте РКИК ООН и Киотского протокола под обязательствами стран снижать выбросы парниковых газов предполагается, в первую очередь, сокращение или ограничение потребления ископаемого топлива, повышение эффективности использования энергии, разработка и более широкое использование новых и возобновляемых видов энергии, технологий поглощения диоксида углерода и инновационных низкоуглеродных технологий, меры по ограничению и/или сокращению выбросов парниковых газов в транспортном секторе. РКИК ООН и Киотский протокол не только способствуют введению новых более эффективных технологий в странах, взявших на себя конкретные количественные обязательства, но и стимулируют их распространение в развивающихся странах посредством различных финансовых инструментов, механизма передачи технологий и механизмов гибкости. Увеличение абсорбции парниковых газов предполагает принятие мер по восстановлению лесов.
Механизмы гибкости
Протокол также предусматривает так называемые механизмы гибкости:
· торговлю квотами, при которой государства или отдельные хозяйствующие субъекты на его территории могут продавать или покупать квоты на выбросы парниковых газов на национальном, региональном или международном рынках;
· проекты совместного осуществления — проекты по сокращению выбросов парниковых газов, выполняемые на территории одной из стран Приложения I РКИК полностью или частично за счёт инвестиций другой страны Приложения I РКИК;
· механизмы чистого развития — проекты по сокращению выбросов парниковых газов, выполняемые на территории одн
