Гидросфера как элемент биосферы и природный ресурс

Западно-Казахстанский  государственный медицинский университет 

имени Марата Оспанова

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

На тему: «Гидросфера как элемент биосферы и природный ресурс»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка 1-го курса

118А группы

Султанова Г.Ж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Актобе 2012

План  работы

1. Введение.
2. Гидросфера в составе биосферы.
3. Использования гидросферы как природный ресурс.
4. Проблемы биосферы.
5. Виды загрязнения гидросферы, и методы профилактики.
6. Заключение.

 

 

Введение.

Гидросфера (от “гидро”- вода и “сфера”- среда, оболочка) - совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников, снежного покрова.  Мнения ученых о происхождении гидросферы расходятся. Наиболее распространенное из них сводится к тому, что вещества, составляющие недра нашей планеты, в процессе разделения прежде всего теряют воду (и газы). Выделившиеся при этом воды скапливались в океанах, положив начало образованию гидросферы.　Пресная вода, пригодная для снабжения населения и промышленности, а также для орошения, постоянно возобновляется в процессе круговорота. Ресурсы ее велики и вечны. Однако оценить их можно лишь сопоставив с потребностью человечества в воде.

Гидросфера  в составе биосферы.

Гидросфера это  водная оболочка Земли. К ней относят: поверхностные и подземные воды, прямо или косвенно обеспечивающие жизнедеятельность живых организмов, а также вода, выпадающая в виде осадков. Вода занимает преобладающую  часть биосферы. Из 510 млн. км2 общей  площади земной поверхности на Мировой  океан приходится 361 млн. км2 (71%). Океан  главный приемник и аккумулятор  солнечной энергии, поскольку вода обладает высокой теплопроводностью. Основными физическими свойствами водной среды являются ее плотность (в 800 раз выше плотности воздуха) и вязкость (выше воздушной в 55 раз). Кроме того, вода характеризуется  подвижностью в пространстве, что  способствует поддержанию относительной  гомогенности физических и химических характеристик. Водные объекты характеризуются  температурной стратификацией, т.е. изменением температуры воды по глубине. Температурный режим имеет существенные суточные, сезонные, годовые колебания, но в целом динамика колебаний  температуры воды меньше, чем воздуха. Световой режим воды под поверхностью определяется ее прозрачностью (мутностью). От этих свойств зависит фотосинтез бактерий, фитопланктона, высших растений, а следовательно, и накопление органического  вещества, которое возможно лишь в  пределах эвфотической зоны, т.е. в том  слое, где процессы синтеза преобладают  над процессами дыхания. Мутность и  прозрачность зависят от содержания в воде взвешенных веществ органического  и минерального происхождения. Из наиболее значимых для живых организмов абиотических факторов в водных объектах следует отметить соленость воды содержание в ней растворенных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных водах их мало, причем преобладают карбонаты (до 80%). В океанической воде преобладают хлориды и отчасти сульфаты. В морской воде растворены практически все элементы периодической системы, включая металлы. Другая характеристика химических свойств воды связана с присутствием в ней растворенного кислорода и диоксида углерода. Особенно важен кислород, идущий на дыхание водных организмов. Жизнедеятельность и распространение организмов в воде зависят от концентрации ионов водорода (рН). Все обитатели воды гидробионты приспособились к определенному уровню рН: одни предпочитают кислую, другие щелочную, третьи нейтральную среду. Изменение этих характеристик, прежде всего в результате промышленного воздействия, ведет к гибели гидробионтов или к замещению одних видов другими. Итак, в среднем для каждого человека необходимо выпивать и получать с пищей 3,5 литра воды. (Эта цифра может изменяться в зависимости от климата в котором живет человек: например для людей проживающих в засушливых районах эта цифра удваивается). Вода нужна человеку для приготовления пищи, стирки, умывания, уборки и т.п. Чем выше уровень комфорта, тем больше воды расходуется в быту. В сельском доме “без удобств” человек тратит в сутки обычно не более 50 л, а в городских благоустроенных квартирах 200-300л и более. Например, в Москве на одного жителя тратится около 500 л воды в сутки, причем 20-30% “выливается” совершенно в пустую.　Разумеется, только бытом потребности в воде не ограничиваются. Нужно обеспечить еще многообразные нужды хозяйства. Ежегодно люди безвозвратно забирают из рек и озер приблизительно 2000 куб.км. пресной воды, что составляет около 5% стока рек земного шара. Больше всего воды (приблизительно 1750 куб.км.) расходуется на орошаемое земледелие - самую водоемкую отрасль хозяйства.Для всех видов водоснабжения - промышленного и бытового на земном шаре из рек безвозвратно забирается приблизительно 150 куб.км. воды в год. Это всего лишь 1% ресурсов стока.　Вода применяется, также для производства других необходимых человеку вещей: продуктов (сахар, пшеница, рис и др.), одежды (синтетическое волокно).

Использования гидросферы как природный ресурс.

Казалось бы, нет  оснований опасаться водного  голода, о котором часто стали  говорить в последнее время. Но современная  система водоснабжения таит в  себе опасность истощения водных ресурсов. Угроза водного кризиса  заключается не столько в нехватке количества воды для удовлетворения всех потребностей, сколько в загрязнении  основных источников водных ресурсов, особенно речных и озерных вод  в ряде районов нашей планеты. В последние годы все больше дает о себе знать проблема загрязнения  воды. Вредные вещества попадают в  реки и озера с талыми и дождевыми  водами, текущими с территорий городов  и с полей (также большое влияние  на загрязнение вод оказывают  фабрики и заводы сбрасывающие свои отходы в водоёмы).　Загрязненная вода становится “мертвой” - непригодной для питья и использования в хозяйстве. В ней заболевают и гибнут рыбы и другие водные обитатели. В воде с обилием фосфора и азота начинается бурное развитие некоторых бактерий или растений, например сине-зеленых водорослей. Говорят, что вода “цветет”. Это совсем не безобидное явление, так как в результате в ней резко снижается содержание кислорода и страдает большинство водных организмов. Пить воду или есть рыбу из таких водоемов человеку категорически запрещено.　Решить проблему можно с помощью специальных очистных сооружений различных типов. Наиболее перспективна биологическая очистка, правда, и при ней 20% воды остается загрязненной. Поэтому ученые видят выход не только в совершенствовании очистных систем, но и в коренном изменении самого производства: ему предстоит переходить на менее водоемкие и даже безводные, а главное, на экологически безопасные технологии.　Также для эффективной борьбы с истощением водных ресурсов необходимо прекратить сброс сточных вод в реки и водоемы. На первый взгляд это кажется нереальным. Куда же девать десятки, даже сотни миллиардов куб. метров сточной воды?

Однако решение  этой задачи вполне осуществимо с  помощью целого комплекса мер, основные из которых заключаются в следующем.

1. Снизить расходы воды на нужды промышленности.
2. Снижение загрязненности сточных вод; для этого необходимо перестроить сами технологические процессы, чтобы они давали мало сточных вод и обеспечивали минимальное загрязнение.
3. Осуществить переход на технологические схемы, почти не требующие воды.
4. Повторное использование отработанной воды (достигнуть замкнутого водоснабжения с помощью очистки воды).

Гораздо большее  внимание стоит уделять защите рек, причем не только крупных, но и малых, которых в нашей стране огромное множество. Главный вопрос состоит  не в том, можно ли заменить одни источники воды другими, а в том, необходима ли такая замена. Может  ли человечество позволить себе испортить  речные и озерные воды, а затем  искать источники для их замены?　На эти вопросы должен быть дан отрицательный ответ. Ведь природные воды - не только источники водных ресурсов. Вода необходима для водоснабжения, орошения, судоходства, гидроэнергетических целей, она важнейший компонент природы, среди которой живут люди, и никакие проблемы использования и охраны водных ресурсов нельзя решать без учета этого обстоятельства.　В грязной воде рек, озер, водохранилищ гибнет все живое, и она становится источником заболевания людей. Теряют свою прелесть прогулка, туристическое путешествие по реке, все большее место занимающее в жизни людей.

Проблемы  биосферы.　Проблемы биосферы связаны с нынешним состоянием окружающей среды. Впрочем, как и все остальные экологические проблемы. И состояние окружающей среды все больше изменяется в худшую сторону, что влечет за собой увеличение в объеме уже существующих проблем и возникновение новых, к решению которых человечество еще не готово, так как еще не разработаны пути решения старых проблем, а появляются все новые (в геометрической прогрессии, как и все остальное в последнее время).　К биосфере относится все, что живет, дышит, растет и питается (кроме человека, который выделился из животного мира). Поэтому рассмотрим проблемы, относящиеся непосредственно к миру дикой природы.

Ресурсы дикой природы  дают человеку всевозможные экономические  выгоды, они служат источниками пищи, топлива, бумаги, ткани, кожи, лекарств и всего остального, что использует человек в своей деятельности. Кроме того, многие дикие виды имеют  еще и эстетическую ценность и  создают условия для отдыха. Однако их наибольшим вкладом является поддержание  “здоровья” и целостности экосистем  мира.　Многие люди считают, что природу необходимо охранять только из-за ее реальной или потенциальной пользы для людей, - этот подход называют антропоцентрическим (с “человеком в центре”) взглядом на мир. Некоторые люди придерживаются биоцентрического мировоззрения и убеждены, что недостойно человека ускорять исчезновение каких-либо видов, так как человек не более важен, чем другие виды на земле. “У человека нет превосходства над другими видами, ибо все есть суета сует” - считают они. Другие придерживаются экоцентрического (центр-экосистема) взгляда и полагают, что оправданы только те действия, которые направлены на поддержание систем жизнеобеспечения земли.

Виды  загрязнения гидросферы, и методы профилактики.

Огромная проблема в настоящее время - это борьба с загрязнением окружающей среды. С  катастрофической быстротой огромные массы вредных для природы  веществ загрязняют биосферу. Важная задача всего человечества принять  необходимые меры по сдерживанию  этого процесса.　Химическое загрязнение природных вод.　Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.　

Загрязнения, поступающие  в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев  и задач.

Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические  загрязнения.

Химическое загрязнение  представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные  соли,  кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическое  загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных  и морских вод являются разнообразные  химические соединения, токсичные для  обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.　Отходы, содержащие ртуть,  свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек.　Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.　Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют  не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос  в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год.　Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Загрязнение Мирового океана. Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года,  пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину, а по толщине количество литров на квадратный километр.

Пестициды. Пестициды  составляют группу искусственно созданных  веществ, используемых для борьбы с  вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие  группы: инсектициды  - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды  - против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители  инсектицидов, фунгецидов и гербицидов.

Синтезированные инсектициды  делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические  и карбонаты.

Хлороорганические инсектициды получаются  путем хлороирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации.В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие  210 гомологов и изомеров.  За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.