Бесплатный фрагмент - Учебно-методическое пособие по дисциплине «Основы геоэкологии»

В. М. Кимкина

Учебно-методическое пособие для преподавателей по специальности 0703000 «Гидрогеология и инженерная геология» по дисциплине «Основы геоэкологии»/ Кимкина В. М. Семей: КГКП «Геологоразведочный колледж» УО ВКО А, 2016г.-115 с.

В учебно-методическом пособии обобщен материал по дисциплине «Основы геоэкологии», содержится утвержденная рабочая программа, опорный конспект лекций, снабженный гиперссылками на презентации и видео материал, которые будет прилагаться к пособию в виде диска, перечень практических работ и тестовых заданий.

Учебно-методическое пособие представляет интерес для широкого круга специалистов, работающих в различных областях геологии, студентов и аспирантов.

Рецензенты: А.Ж Жумагалиева –методист КГКП «Геологоразведочный колледж» УО ВКО А;

В. М. Тюрин- ведущий инженер по охране окружающей среды ТОО «Каражыра ЛТД»

Содержание:

Предисловие

Данное учебно-методическое пособие предназначено для преподавателей специальных дисциплин среднего и высшего звена. Пособие облегчит преподавание предмета «Основы геоэкологии», как молодому, так и опытному педагогу, так как содержит весь необходимый теоритический и практический материал. Так же данное пособие снабжено гиперссылками и приложением в виде диска, на котором собраны все необходимые презентации и видео материал, предполагающий более глубокое изучение предмета.

В учебно-методическом пособие собраны такие материалы, как рабочая программа содержащая перечень контрольных вопросов и заданий; базовый опорный конспект снабженный гиперссылками, рисунками и схемами; методические указания к практическим занятиям по предмету.

Настоящий сборник предназначен для реализации государственных требований к уровню подготовки и обязательному содержанию по предмету «Основы геоэкологии» и является основой для разработки рабочей учебной программы учебными заведениями среднего профессионального образования.

Общий объем часов — 32 часа

теоретических занятий –20 часов

лабораторно-практических занятий — 12 часов

Основное внимание при прохождении курса уделяется рассмотрению природной среды, методам, формам и последствиям воздействия на нее, а также проблемам, связанным с освоением ресурсов человеческим обществом, и ограничениям, накладываемым на общество измененной средой, в первую очередь в аспекте народонаселения.

Для реализации теоритического курса предлагается «Базовый опорный конспект», который рассчитан на 20 часов лекционных занятий, а так же карточки с индивидуальным заданием по разделам, знания по каждой теме можно проверить с помощью контрольных вопросов и заданий, размещенных в конце рабочей программы и тестовых заданий по отдельным темам.

Практические задания подразумевают собой работу, как в лаборатории, так и на улицах города, при подсчете загазованности территории. Для этого предлагается набор опытов с пошаговым алгоритмом выполнения заданий.

1 Введение. Геоэкология. Основные понятия

Геоэкология — изучает законы взаимодействия литосферы и биосферы с учетом специфики человека и его деятельности. Геоэкология — это междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу, как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом.

Экосфера — сравнительно тонкая поверхностная оболочка, где пересекаются геосферы и живет и работает человек.

Геоэкология — направление на стыке географии и экологии, которое исследует естественное окружение человека, не в его первозданном виде, а в том виде, в котором оно существует в настоящее время, т.е. с учетом тех деформаций, которым подвергались все оболочки геосферы в результате хозяйственной деятельности человека.

Природопользованием называется процесс эксплуатации природных ресурсов в целях удовлетворения материальных, культурных и духовных потребностей общества. Природопользование может быть рациональным, опирающимся на знания, опыт, разум и умение, и нерациональным.

При рациональном природопользовании, т.е. экологически обоснованном, добываемые природные ресурсы используются достаточно полно и многократно, отходы перерабатываются и повторно вовлекаются в производство, что позволяет значительно уменьшить ресурсопотребление и загрязнение окружающей среды,

обеспечить восстановление возобновляемых ресурсов. Рациональное природопользование характерно для

При нерациональном природопользовании в больших количествах потребляются наиболее доступные природные ресурсы, что приводит к их быстрому истощению. При этом производится большое количество отходов, загрязняющих окружающую среду, нарушается экологическое равновесие природных систем, что приводит к экологическим кризисам.

Природная среда, т. е. природа, рассматриваемая по отношению к существующим в ней организмам (в том числе людям), создает условия для жизни этих организмов как биологических видов.

Любые условия или компоненты внешней среды (механические, физические, химические и биологические), оказывающие влияние на организмы, называются экологическими факторами. Они подразделяются на абиотические факторы — компоненты и явления неживой природы (космическая и солнечная радиация,

гравитация, климат, литосферные процессы и т.д.) и биотические факторы, обусловленные влиянием живых организмов друг на друга.

Географическая оболочка Земли — это целостная и непрерывная материальная система, сфера взаимопроникновения и взаимодействия четырех оболочек Земли: литосферы (каменной оболочки), атмосферы (воздушной оболочки), гидросферы (водной оболочки), биосферы (оболочки, населенной живыми организмами).

Окружающая среда — это среда обитания и деятельности человека, которая включает как природную (географическую) так и искусственную среду, созданную хозяйственной деятельностью людей и состоящую из совокупности антропогенных факторов и социальных элементов среды (в том числе различные сооружения, материальные объекты производства и т.д.).

Рис 1.1 Классификация природных ресурсов по признаку их исчерпаемости

Рис 1.2 Основные виды природных ресурсов

2 Литосфера. Антропогенные процессы в литосфере

Литосфера — это верхняя оболочка твердой Земли, включающая земную кору и верхняя часть подстилающей ее верхней мантии, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей плотностью веществ.

— Природные процессы в литосфере.

1. Осадконакопление (седиментация) -процесс образования всех видов отложений в природных условиях при переходе осаждаемого материала из подвижного, взвешенного или растворенного состояния (в водной или воздушной среде) в неподвижное-осадок.

2. Эндогенные процессы (тектонические, протекающие в земной коре обусловленные внутренней энергией Земли).

а) Эпейрогенетические (колебательные) движения земной коры медленные, очень продолжительные, протекают на протяжении всей геологической истории и определяют размещение и изменение очертаний суши и океанов. Охватывают целый материк, выражаются в одновременном поднятии или опускании обширных областей.

б) Орогенетические движения земной коры (горообразовательные). Относительно быстро протекающие тектонические движения, выраженные в складкообразовании и разрывных нарушениях.

3. Экзогенные процессы протекают на поверхности Земли.

а) Выветривание-процесс механического разрушения, разрушения под действием организмов и химического изменения горных пород на земной поверхности или в поверхностных слоях литосферы.

б) Денудация-совокупность процессов сноса и переноса (водой, ветром, льдом, силой тяжести) продуктов разрушения горных пород в пониженные участки земной поверхности, где происходит их накопление.

в) Эоловые процессы-рельефообразующие процессы, обусловленные деятельностью ветра: развивание, перевивание, навивание эолового материала.

г) Эрозия-разрушение горных пород текущими водами, один из основных экзогенных факторов формирования рельефа земной поверхности.

д) Аккумуляция-процесс накопления рыхлого минерального материала и органических остатков на поверхности суши и на дне водоемов.

е) Нивация -эрозия снежников, разрушительное воздействие снега на подстилающие горные породы, приводящее к образованию специфических форм рельефа.

Строение земной коры материков и океанов.

2. Природные системы литосферы.

Существуют два основных типа земной коры-материковый и океанический. И три переходных или промежуточных типа-субматериковый, субокеанический и материковой коры с редуцированным гранитным слоем (рис.2.1)

Материковая кора до мезозойского возраста характеризуется большой мощностью (примерно 58км). Она обычно состоит из верхнего слоя осадочных пород, гранитного слоя и подстилающего слоя базальтов.

Океаническая кора молодая, образовалась не ранее начала мезозоя и продолжает формироваться и ныне в океанах (примерно 7 км).

Субматериковая кора по строению близка материковой коре, но меньшей мощности. Слагает островные дуги, отделяющиеся от материка краевыми морями.

Субокеаническая кора слагает глубинные части краевых морей, отделяющие островные дуги от материков.

Материковая кора с редуцированным гранитным слоем формируется в случаях ее погружения ниже уровня океана (перекристаллизуется в базальты).

Рис 2.1 Строение земной коры материков и океанов

Тектонические структуры литосферы

— Древние платформы — это обширные участки земной коры или платформенные рельефом.

— Молодые платформы — имеют кристаллический фундамент, более молодой, чем у древних платформ, характеризуется большой тектонической активностью.

— Геосинклинальные пояса — это обширные высокоподвижные сейсмически и тектонически активные линейно-вытянутые пояса земной коры (антиклинали, синклинали, срединные массивы, краевые прогибы).

Рельеф земной поверхности

Выделяют:

1. Морфоструктуры — это крупные формы земной поверхности: значительные неровности рельефа материков и дна морских впадин.

а) морфоструктуры суши включают в себя равнинно-платформенные и горные области.

б) морфоструктуры дна морей и океана включает в себя подводные океаны материков, зоны основных дуг, ложе океана и срединно-океанические хребты.

2. Морфоскульптуры — это относительно небольшие формы рельефа, представляющие детали той или иной морфоструктуры. (рис.2.2)

Рис 2.2 Типы планетарных морфоструктур

1-материковая платформа

2-ложе океанов

3-геосинклинальные области

4-срединно-океанические хребты

5-рифтовые зоны

Антропогенные процессы в литосфере

1. Последствия опустошения МПИ.

В ХХ веке опустошено более 140 тыс. МПИ, при полном игнорировании закономерностей и функций этих месторождений в природных процессах. Наблюдается активизация глубинных геофизических и геологических процессов (землетрясение в Газли сопровождалось шоковой добычей газа).

2. Антропогенное прогибание земной коры связано с добычей твердых ПИ, откачкой флюидов (вода, нефть, газ), созданием водохранилищ, строительством в городах высотных зданий. Установлены прогибания и оседания земной коры в связи с подземными выработками в районах угледобычи Силезии, в Японии, Англии, США, в Донском и Подмосковных бассейнах. Опасное оседание и сдвижение горных пород над горными выработками развивается тогда, когда толщина кровли менее чем в 300 раз превышает толщину отрабатываемого слоя, так же способствует нагромождение отвалов на поверхности шахтных полей.

Откачка в Мехико вызвала оседание города более чем на 8,5 метров; в приморских Японских городах Токио, Осака, Ниигата оседание происходило со скоростью от нескольких до 50-ти см в год и достигло местами 4-х метров.

Примером сильного опускания коры при откачке флюидов может служить город гавань Лонг-Бич близ Лос-Анжелеса, где при скорости оседания 10—70 см/год опускание достигло 8,8 метров, а горизонтальное смещение 3,7 метров.

Прогибание земной коры зафиксировано под многими водохранилищами: Мид на реке Колорадо, Красноярской и Братской ГЭС и др. Скорость прогибания достигает 1—2,5 см/год.

Строительство крупных городов с нагрузкой высотных и промышленных зданий так же приводит к опусканию земной поверхности. Оно отмечается во многих городах. Например, в Москве скорость опускания 1—2 мм/год.

3. Антропогенные землетрясения.

Возникают в результате следующих действий человека:

— Изменение гидростатических и гидродинамических нагрузок при откачке из коры флюидов или внедрении их.

— В зонах водохранилищ построенных в сейсмоопасных районах, а так же в относительно стабильных в сейсмическом отношении районах, где сейсмоактивность была спровоцирована человеком.

Например, на реке Койна в Индии в 1967 году произошло землетрясение силой 8—9 баллов, погибло 180 человек, 2300 ранено, оно охватило площадь радиусом 700 км и вызвало значительные разрушения.

— Антропогенные взрывы. Каждые сутки на планете осуществляется более 5 тыс. взрывов (строительные, хозяйственные, военно-прикладные). На искусственные землетрясения Земля отвечает модифицированными естественными. Антропогенные землетрясения могут возникнуть в результате воздействия на природу со стороны массовой поведенческой и психологической деятельности людей. Социальные потрясения — войны, экологические кризисы и т. д. приводят к тому, что психологическое состояние людей становится отрицательным и не способно нейтрализовать напряжение в очагах будущих землетрясений. Более того, хаотизируя излучения в диапазоне 0,1—10 герц, психические воздействия людей на данной территории могут явиться источником накачки сейсмического очага и стать пусковым механизмом для готовящегося землетрясения. Например: 7.12.1991 года Рачинское землетрясение с эпицентром в селе Хахет, интенсивность свыше 9 баллов-близ южной Осетии (грузино-осетинский конфликт).

— Геоморфологические процессы активизируются при дорожном, промышленном, гражданском строительстве, в горных районах, где могут развиться оползни, обвалы, сели. Сведение лесов и неумеренный выпас скота на склонах. Вызывают развитие эрозии и сход лавин.

3 Гидросфера. Антропогенные процессы в гидросфере

Гидросфера включает в себя океан, поверхностные части литосферы, реки, озера, ледники, воды болот и атмосферы, почвенные воды.

Природные процессы в гидросфере

При рассмотрении процессов накопления, сохранения и динамики воды в земном пространстве тир понятия являются центральными и неразрывно связаны друг с другом: гидросфера, круговорот воды и водный баланс.

В ходе геологической истории Земли, сформировался следующий круговорот воды:

1. Геокосмический круговорот — возник с начала образования Земли как планеты. Представляют собой водообмен между Землей и космосом.

2. Атмосферно-океанический — существует с АГ — это испарения влаги с поверхности океанов, перенос ее облаками и выпадение в виде осадков в океан.

3. Атмосферно-континентально-океанический стал развиваться в процессе становления материков испарение с поверхности океана и материков.

4. Атмосферно-литосферно-биосферно-океанический стал зарождаться с началом формирования мира, представляет собой непрерывный процесс на Земле (рис. 3.1).

Рис 3.1 Круговорот воды в природе

Природные системы в гидросфере.

1. Вода в атмосфере. В высоких слоях атмосферы нет физико-химических условий, способствующих накоплению воды, по этому основная масса воды атмосферы (95%) содержится в нижнем слое атмосферы до 20 км.

2. Поверхностные воды.

а) мировой океан содержит основную массу поверхности гидросферы. Более половины кислорода поступает в атмосферу из океана благодаря обитающим в нем зеленым растениям.

б) ледники и постоянно залегающий снежный покров (Антарктида, Гренландия, арктические острова, горные районы). Суммарный объем ледниковых покровов в 50—70 раз больше объема воды, принимающего участие во влагообороте.

в) воды озер.

г) воды болот.

д) воды в руслах рек.

3. Подземные воды — к ним относятся воды, находящиеся в верхней части литосферы в жидком, твердом и парообразном состоянии (почвенная влага, подземные льды).

Запасы пресных вод и их размещение.

Основная доля запасов пресных вод (2/3) находится в твердом состоянии и приурочена к ледникам. Наибольший интерес представляет объем ежегодно возобновляемых ресурсов пресных вод. Он может быть приравнен к суммарному годовому стоку рек в океан -45 тыс. км3/год. Это и есть те водные ресурсы, которыми располагает человечество для удовлетворения своих потребностей.

Таблица 3.1

В ряде регионов мира проблема чистой питьевой воды тесно связана с проблемой сточных вод, поскольку многие близлежащие к крупным городам и промышленным центрам источники потребления пресной воды сильно загрязнены сточными водами. Во многих случаях дефицит чистой пресной воды приходится покрывать созданием длинных трубопроводов. Это не только дорог8о, но и опасно, так как в длинных трубопроводах в воде могут протекать трудно предусматриваемые реакции, которые могут сделать воду химически агрессивной.

Антропогенные процессы в гидросфере

1. Влияние водохранилищ на режим вод — уменьшается проточность, турбулентность воды, сокращается водообмен, возникают застойные зоны.

а) Затопление плодородных земель приводит к образованию болезнетворных бактерий и водорослей водоемов.

б) Влияние водохранилищ на осадконакопление:

Общая S водохранилищ= 500 тыс. км2; Общ. V их вод = 6 тыс. км3.

Ежегодное осадконакопление в водохранилищах 13 млрд. тонн, в естественных озерах всего 4 млрд. тонн. Следовательно, скорость антропогенного осадконакопления в искусственных водохранилищах в связи с замедленной проточностью в 17 раз превысила осадконакопление в естественных условиях.

в) Мелководья в водохранилищах. Для водохранилищ на равнинных реках, характерно широкое развитие мелководий. Это увеличивает потери затопленных сельскохозяйственных земель.

г) Воздействие водохранилищ на берега. Здесь различают зоны постоянного и временного затопления. В зоне временного затопления развиваются процессы размывания и разрушения берега. В зоне постоянного затопления может происходить заболачивание и ухудшение санитарных условий местности.

2. Сточные воды загрязнены отходами промышленного, бытового, сельскохозяйственного производства и подразделяются на 3 основные вида:

1) производственные стоки-их состав зависит от рода промышленные предприятия, типа оборудования, используемого сырья и др.

Пример: Стоки нефтедобывающей промышленности содержат- эмульгированные углеводороды, нафтеновые кислоты, меркаптаны; стоки хим. промышленности содержат -фенолы, спирты, смолы, натрий, кальций, хлор, сульфаты;

Антропогенный характер имеют многие случаю эвтрофирования водоемов (повышение биологической продуктивности, зарастание), когда этот процесс не обусловлен следствиями естественного старения озера.

2) сельскохозяйственные стоки формируются в результате внесения минеральных и органических удобрений, средств борьбы с вредителями с/х культур.

36—40% всех удобрений вводимых в почву-азот, он смывается попадая в реки и вызывает размножение бактерий и водорослей, а у человека пьющего эту воду нарушается дыхательная функция крови.

3) коммунально-бытовые стоки. В 1970 году производство детергентов (моющих средств) составило 3,5 мил. тонн. детергенты-сильные токсиканты, биологически почти не разложимые.

3. Все виды сточных вод сбрасываются в поверхностные водоемы, ухудшая их свойства, поглощают растворенный в них кислород, накапливаются на дне водоема токсическими осадками.

1 м3 сточных вод делает не пригодным для использования — 60 м3 чистой воды. Пример: Река Миссисипи более 100 труб сбрасывают в нее промышленные отходы. В воде взятой в нижнем сечении реки, в десятикратно разбавленной чистой водой –рыба гибла через 1-у минуту, при стократном разбавлении –через сутки.

На дне р. Потомак у г. Вашингтона слой слежавшихся не смываемых отбросов и фекалий местами достигает 3-х метров.

4. Места хранения отходов производства, с/х угодья, на которых применяются удобрения, поля фильтрации, последствия ядерных взрывов. Различают микробное и химическое загрязнение. Микробному загрязнению подвергаются грунтовые воды, в которых патогенные бактерии долго сохраняют способность к жизнедеятельности: 1100 и более суток. Химическое загрязнение происходит через загрязнение поверхностных вод, которые питают подземные отстойники.

5. Загрязнение мирового океана:

а) Загрязнение океана нефтью и нефтепродуктами.

Добыча и транспортировка нефти часто сопровождается авариями на буровых, подводных трубопроводах или танкерах. В результате этих аварий в океан попадает около 3—15 мил. тонн в год. Так же нефть попадает при промывании танкеров после выгрузки и с суши путем сбрасывания предприятиями береговой зоны. Суммарное поступление нефти в океан достигает 16 мил. тонн в год.

Все это отрицательно влияет на живые организмы, на физиологические процессы вызывая изменения в тканях и органах, нарушая работу ферментального аппарата и нервной системы. Нефть своего рода наркотик для морских обитателей. Нефтяная пленка нарушает процесс тепло-, водо- и газообмена на границе океана и атмосферы.

Источники загрязнения гидросферы нефтью

(У. Стонер, Б. Сигер)

Таблица 3.2

б) Химическое загрязнение океана.

Химизация с/х привела к росту загрязнения пестицидами, которые попадают в океан из воздуха, сносятся с атмосферными осадками в реки и затем попадают в океан. Загрязнение происходит и тяжелыми металлами, прежде всего ртутью, свинцом, кадмием. Они попадают в океан через атмосферу и речные стоки. Свинца в океан поступает более 2-х мил. тонн/год, ртути 9—10 тыс. тонн/год.

В тканях некоторых промысловых видов рыб концентрация металлов в 100—1000 раз превышает их содержание в окружающей среде.

в) Радиоактивное загрязнение океана.

Оно появилось в последствии подземных ядерных испытаний, сброса в океан жидких отходов прибрежных атомных станций и захоронения низкорадиоактивных отходов в контейнерах.

4 Проблема оптимизации водного хозяйства

Ресурсы пресной воды составляют лишь 2,5% общего объема гидросферы. В абсолютном исчислении это огромная величина (30—35 млн. м3), которая превышает нынешние потребности человечества более чем в 10 тыс. раз! Однако подавляющая часть пресных вод как бы законсервирована в ледниках Антарктиды, Гренландии, во льдах Арктики, в горных ледниках и образует своего рода «неприкосновенный запас», пока еще не доступный для использования.

Показатели:

96,5% — соленые воды Мирового океана; 1% — соленые подземные воды; 2,5% — ресурсы пресной воды.

Пресная вода: 68,7 — ледники; 30,9% — подземные воды.

Вода, как известно, является возобновляемым ресурсом, в противном случае запасы воды на Земле могли быть растрачены очень быстро.

Многие страны с ресурсами, превышающими 5000 куб. м/чел, выглядят благополучными, но на самом деле средняя цифра часто скрывает серьезные региональные различия внутри стран. Россия- характерный пример такой ситуации, где малая обеспеченность водными ресурсами совпадает с наиболее насленными и экономически развитыми территориями, такими как центр и юг Еворпейской России и Уральский промышленный регион.

Сичло стран, различающихся по количеству водных ресурсов на душу насленеия, куб. м за год, в 1990 и 2025г. (Таблица 4.1, 4.2)

Доступные на сегодня водные ресурсы суши слагаются из двух основных составляющих- подземного и поверхностного стока.

Под поверхностным стоком понимают перемещение воды в процессе ее круговорота по поверхности земли.

Под подземным стоком — процесс перемещения воды, в толще земной коры.

Подземные воды менее загрязнены, но в районах интенсивного водопотребления образуются депрессионные воронки с понижением на многие десятки метров, что вызывает снижение уровня грунтовых вод, осушение близлежащих территорий, верховых болот, гибель лесной растительности.

По этому необходимо рассмотреть такие термины, как эффективное и рациональное водное хозяйство.

Эффективное и рациональное водное хозяйство-это умение уравновесить имеющиеся водные ресурсы территории и водопотребление, не допуская при этом ухудшения качества воды и состояния окружающей среды.

Для соблюдения водохозяйственного баланса можно увеличить подачу воды (сооружение плотин, водохранилищ) или стараться более экономно использовать имеющиеся водные ресурсы, снижая спрос на воду. Водные ресурсы сегодня используются неэффективно практически во всех отраслях хозяйства.

Существуют некоторые различие между понятиями «водопользование» и «водопотребление». Они заключаются в том, что потребители воды (многие отрасли промышленности, сельское хозяйство и др.) расходуют воду безвозвратно, в то время как водопользователи (водный транспорт, гидро-электроэнергетика и др.) ее практически не потребляют. Поэтому с точки зрения экологии главная опасность исходит от водопотребителей, хотя и водопользователи вносят свою лепту в загрязнение гидросферы (например, морской транспорт).

Таблица 4.3

Основные проблемы качества воды

Главный потребитель пресной воды — сельское хозяйство, где очень велик безвозвратный расход воды, особенно на орошение. Для нужд орошения используется 65% потребляемых ресурсов пресных вод, причем ¾ безвозвратно.

Промышленно-энергетическое водопотребление имеет наименьшие показатели безвозвратно используемой воды. На нужды отраслей используется 760—1100 км3 воды в год. (ТЭС, как растворитель в различной продукции, для мойки и охлаждения деталей). Главная проблема этой отрасли-большой выход загрязненных сточных вод, сбрасываемых в водоемы.

Коммунально-бытовое водопотребление связано с использованием воды населением. Объем затрачиваемой воды превысил 250 км3/год. Доступ к чистой воде имеет только 4% населения земного шара, расходующие 300—400 л/сутки на человека. Для большей части населения планеты сосредоточенного в Азии и Африке, удельное водопотребление в 10 раз меньше. Обеспечение чистой водой Москва и Санкт-Петербурга до 600—700 л/сут на человека. Повсюду величина потерь воды в городских сетях приближается к 50%.

Наиболее водоемкие отрасли промышленности — горнодобывающая, металлургическая, химическая, целлюлозно- бумажная и пищевая.

В современных условиях значительно возросли потребности в пресной воде на — нужды. Городской житель планеты на бытовые нужды ежесуточно расходует в среднем около 150 л, а сельский — около 55 л.

Подобный рост потребления при неизменных ресурсах речного стока создает реальную угрозу возникновения дефицита пресной воды

Существует несколько путей решения водной проблемы человечества. Главный из них — уменьшение водоемкости производственных процессов и сокращение безвозвратных потерь воды. В первую очередь это относится к таким технологическим процессам, как производство стали, синтетического волокна, целлюлозы и бумаги, к охлаждению энергоблоков, к орошению полей риса и хлопчатника. Большое значение для решения водной проблемы имеет сооружение водохранилищ, регулирующих речной сток. За последние пятьдесят лет количество водохранилищ на земном шаре возросло примерно в 5 раз. Всего в мире создано более 60 тыс. водохранилищ, общий объем которых (6,5 тыс. км3) в 3,5 раза превосходит единовременный объем воды во всех реках земного шара. Вместе взятые, они занимают площадь 400 тыс. км2 (Таблица 4.4)

Таблица 4.4

Крупнейшие водохранилища мира по объему воды (страны)

Различают следующие основные виды (категории) потребления воды:

1) на хозяйственно-питьевые нужды населения;

2) на производственные нужды промышленных предприятий;

3) на поливку и мойку территорий населенных пунктов (улиц, площадей), поливку зеленых насаждений, работу фонтанов и т. п.;

4) на тушение пожаров.

Первые три категории предусматривают непрерывную, хотя и изменяющуюся во времени, подачу воды, четвертая категория пред­усматривает эпизодическую подачу воды (при возникновении пожа­ров), осуществляемую за счет имеющихся резервных емкостей.

— Водные объекты подлежат охране от:

— 1) природного и техногенного загрязнения вредными опасными химическими и токсическими веществами и их соединениями, теплового, бактериального, радиационного и другого загрязнения;

— 2) засорения твердыми, нерастворимыми предметами, отходами производственного, бытового и иного происхождения;

— 3) истощения.

— Охрана водных объектов осуществляется путем:

— тщательного выбора места для расположения строящегося объекта;

— оборудования ЗСО источников водоснабжения и водопроводов хозяйственного назначения;

— изоляции источников и очагов загрязнения, перехватом загрязненных вод;

— соблюдением правил при разведке подземных вод, строительстве и эксплуатации водозаборов;

— организации и ведения мониторинга подземных вод и др.

5 Атмосфера. Антропогенные изменения климата и их причины

Геокосмос включает в себя все газоплазменные оболочки земли: атмосферу, ионосферу, магнитосферу.

Атмосфера — это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами. Она движется вместе с твердой Землей как единое целое и одновременно принимает участие во врщении Земли. Газы сжимаемы, и потому плотность воздуха наибольшая у земной поверхности, убывая к верху. Половина всей массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км, а три четверти — в нижних 10 км.

Атмосфера состоит из коцентрических слоев, отличающихся своими характеристиками, — тропосферы, стратосферы, мезосферы, термосферы, экзосферы и магнитосферы. В нижнем из слоев, тропосфере, температура воздуха убывает с высотой, средняя величина вертикального градиента температуры составляет 0,6оС/100м. Выше тропосферы падение температуры с высотой в конце концов сменяется с ее ростом. В тропиках толщина тропосферы в среднем составляет 15—17 км, в умеренных широтах — 10—12 км, над полюсами — до 8—9 км. В тропосфере сосредоточено 4/5 всей массы аоздуха атмосферы и почти весь водяной пар. Она взаимодействует с нижележащими оболочками Земли. Большая часть геоэкологических проблем, относящихся преимущественно к атмосфере, сосредоточена в тропосфере, и в особенности на нижней ее границе.

В атмосфере выделяют несколько основных слоев:

— Тропосфера 8—10 км

— Стратосфера 40—45 км. Здесь меньше водяного пара и больше озона. Озоновый слой приурочен к высоте 25—75 км.

— Мезосфера до высоты 80—85 км.

— Термосфера до высоты от 800 — 1000 км. Нижняя часть термосферы называется ионосферой.

— Экзосфера — внешний наиболее разряженный слой атмосферы до высоты 20 000 км.

Природные процессы в атмосфере:

— Поглощение и рассеивание солнечной радиации.

— В приземный слой воздуха (500—1000м) не прерывно поступает водяной пар, путем испарения с водной поверхности и транспирации.

— Атмосфера обладает электрическим полем, а соответственно электропроводностью. Упругие волны в атмосфере передают звук, а также возникают различные атмосферно — оптические явления при прохождении света через атмосферу (сев. сияние).

Климатообразование:

К климатообразующим факторам относятся:

— географическая широта,

— близость морей и океанов,

— холодные и теплые океанические течения,

— рельеф местности,

— характер подстилающей поверхности.

К климатообразующим процессам относятся:

— Теплооборот (суммарная солнечная радиация, температурный режим и т.д)

— Циркуляция (размещение господствующих ветров)

— Влагооборот (годовое количество осадков, и особенности их распространения)

Природные системы атмосферы:

— Экваториальный пояс 80 широты

— Субэкваториальные пояса до 200 широты

— Тропические пояса 300 широты

— Субтропические пояса 42—450 широты

— Умеренные пояса 58—670 северной широты

60—700 южной широты

— Субарктический пояс 65—750 северной широты

— Субантарктический пояс за южно-умеренным 63—730 широты

— Антарктический в южно-полярных поясах.

— Арктический в северных широтах.

Антропогенные процессы в атмосфере

1. Изменение состава воздуха — связано с хозяйственной деятельностью человека, в результате которой нарушается природное соотношение кислорода и СО2. Содержание О2 уменьшается из-за сжигания топлива, авиации, автотранспорта, вырубки лесов и т. д. (убыль О2 составляет 10—32 млрд. тонн в год, это на 15—20% больше, чем вырабатывают растения планеты). Увеличивается выделение СО2 из-за сжигания топлива, лесных пожаров, сокращения лесопарковых площадей и т. д.

В результате роста концентрации углекислого газа в атмосфере наблюдается усиление парникового эффекта.

2. Парниковый эффект атмосферы — это ее защитное действие в процессе лучистого теплооборота Земли с мировым пространством. При отсутствии атмосферы средняя температура Земли была бы –23°С, а она составляет +15°С. При повышении температуры на 0,6—0,7°С произойдет интенсивное таяние ледников Антарктиды и Гренландии, это приведет к подъему уровня воды на 60—65 м и затоплению около 5 милн. км2 низменных, наиболее густо заселенных равнин.

Таблица 5.1

Основные особенности газов с парниковым эффектом в атмосфере по состоянию в основном на 1995 г.

*Данные взяты для наиболее типичных для 1995г. Веществ, как используемых, так и запрещенных к использованию, но еще находящихся в атмосфере.

Основные источники атмосферного загрязнения воздуха:

1. Загрязнение автотранспортом — 1 автомобиль ежегодно поглощает 4 тонны О2 и выбрасывает с выхлопами 800 кг СО2, 40 кг NO2, 200 кг углеводорода. Из-за автотранспорта в воздух поступает около 200 вредных примесей (углекислый и угарный газ, окислы азота и альдегиды…)

2. Загрязнение авиацией — при взлете самолета Boing, выделяется столько вредных веществ, сколько вырабатывают 6850 машин.

3. Загрязнение ракетоносителями — в околоземное пространство, в результате запуска нескольких десятков тысяч космических ракет и кораблей, выделены сотни тысяч тонн твердого и газообразного вещества. В результате сгорания в атмосфере металлических конструкций ракет и ракетоносителей, происходит загрязнение высоких слоев атмосферы такими тугоплавкими элементами, как тантал, титан, никель, алюминий, железо, бор и др. Старт шаттла гасит 10 млн. тонн озона.

4. Загрязнение при сжигании топлива — ежегодно сжигается более 10 млрд. тонн условного топлива, при этом вырабатывается 25 млрд. тонн СО2, плюс еще ряд вредных веществ, таких как окись углерода, альдегиды, сера, окислы азота, сажа, дым и пыль.

5. Загрязнение промышленными предприятиями: