Виды влияния химических загрязнений на окружающую среду

 

Кубанский Государственный  Аграрный Университет

Кафедра неорганической химии

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

«Виды влияния  химических загрязнений на окружающую среду»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Выполнила студентка 

Экологического факультета

                                                             группы 0902

                                                                      Репьёва Вероника

                                                                                     Проверила: Александрова

                                                                                  Эльвира Александровна

 

 

 

Краснодар 2010

Содержание

1. Виды влияния химических  загрязнений на окружающую среду…..3

2. Устойчивость природных  систем………………………………….…4

3. Техногенные потоки веществ  в биоценозе………………………....14

4. Миграция химических  загрязняющих веществ в биогеоценозе…..20

1. Виды влияния химических  загрязнений на окружающую среду

 

Характер и степень влияния  химических  загрязнений на общую  экологическую обстановку, отдельные  биогеоценозы и компоненты биосферы неодинаковы в различных природных зонах и даже по отношению к отдельным видам животных и растений. Вследствие этого наряду с общими и закономерно обусловленными проявлениями опасных токсико-экологических ситуаций нередко возникают частные и локальные нарушения природной среды.

Природные экосистемы обладают способностью противостоять как колебаниям обычных  природных факторов, так и изменениями  условий существования под влиянием антропогенных воздействий. Поэтому  при рациональной организации охраны природы существенное значение приобретают свойства, позволяющие обнаружить неблагоприятные и потенциально опасные изменения среды на самых ранних стадиях. Соответственно необходимы и эффективные методы раннего обнаружения тех или иных изменений.

Наконец, при оценке влияния загрязнений  на природную среду необходимо различать  прямое (первичное) и опосредованное (вторичное) воздействие. Например, прямое воздействие выбросов металлургического  или химического комбината вызывает первичный эффект гибели растительности в ближайших окрестностях. Вслед за этим неизбежно развиваются вторичные процессы эрозии и дефляции оголенной поверхности почв вплоть до полного разрушения почвенного покрова (опосредованное воздействие).

2. Устойчивость природных  систем

 

Понятие устойчивости широко используют в экологии, причем, различают  устойчивость вида, сообщества, ландшафта, экосистемы и, наконец, устойчивость экологическую.

В наиболее общем понимании устойчивость – способность системы сохранять свои свойства при внешних воздействиях. Одним термином «устойчивость» часто называют два явления:

1) нечувствительность объекта  к внешнему воздействию (или  резистентность);

2) способность системы возвращаться в исходное состояние после прекращения воздействия.

У биологических систем возвращение в исходное состояние может происходить за счет внутренних возможностей, так и за счет ресурсов других экосистем, что имеет принципиальное значение при оценке устойчивости системы. В последнем случае устойчивость биоценоза оказывается в жестокой зависимости от устойчивости экосистемы высшего ранга, в конечном счете – от состояния биосферы Н.М. Манфенин, 1990.

При географических исследованиях часто пользуются понятием устойчивости геосистем. Термин «геосистема» введен в 1963 г. Сочавой и означает фундаментальную структурную единицу, географического ландшафта, которая объединяет геоморфологические, климатические и гидрологические элементы и экосистемы на земной поверхности . Говоря о геосистемах, нередко включают в них системы расселения, территориально-производственные комплексы.

При анализе геосистем  различают несколько типов устойчивости:

1) геохимическая устойчивость, или способность к самоочищению  от загрязняющих веществ;

2) биологическая устойчивость, или восстановительные и защитные  свойства растительности ;

3) физическая устойчивость, или устойчивость литогенной  основы (для почв – противоэрозийная  устойчивость).

Наиболее детально теория и показатели устойчивости геосистем и почв к техногенному воздействию разработаны М.А. Глазовской, Н.П. Солнцевой, В.Д.Васильевской, А.Д. Армандом.

Под устойчивостью геосистем к техногенному воздействию понимают их способность к самоочищению от продуктов техногенеза, зависящую от скорости химических превращений и интенсивности выноса этих продуктов из геосистем.

Н.П. Солнцева (1982) предложила схему техногенного воздействия на биосферу, которая хорошо иллюстрирует реакцию природных систем (Рисунок 1). Эффект воздействия существенно зависит от того , какие техногенные вещества поступают в биогеоценоз, мигрируют в нем, либо сразу исключаются из ценоза. В соответствии  с этой схемой техногенные вещества разделяют на геохимически активные геохимически пассивные. Геохимически активные могут быть токсичными или не токсичными, а геохимически неактивные могут быть практически инертными (не ухудшать состояние среды). Нет сомнений, что в природе имеются случаи, когда поступающие техногенные вещества способны оказать и благоприятное воздействие на биоценозы. В частности, повышенная концентрация СО₂ способствует фотосинтезу, поступление нитратов и оксидов серы во многих ландшафтах снижают дефицит серы и азота, но эти аспекты редко обсуждаются.

При оценке устойчивости геосистем  опираются на ряд важнейших понятий: вероятность сохранения объекта в течение некоторого времени; способность восстановления прежнего состояния антропогенного воздействия (или любого стресса); способность адаптироваться к изменяющимся условиям, глушить внешние сигналы, не реагировать на сигналы, не реагировать на сигналы; способность к длительному накоплению вредных веществ без видимого вреда; способность сохранять производственные функции в социально-экономической системе; легко пропускать загрязняющие вещества; отсутствие или быстрое затухание колебаний в системе; способность сохранять траекторию развития, направление тренда.

 Рисунок 1. Схема техногенного воздействия на биосферу (по Н.П.Солнцевой)

При анализе влияния загрязняющих веществ на биосферу особо важное значение приобретает устойчивость биогеоценозов, т.е. способность сохранять и восстанавливать присущую им структуру, обеспечивающую определенное функционирование и выраженную через поток вещества и энергии с учетом их динамики и развития, возраста, соответствия их структуры динамике зонально-региональных условий.

Важной задачей при  разработке теории устойчивости природных  систем является выбор параметров или  показателей устойчивости. К таковым  относятся определения возможных  изостабильных состояний биосистемы, границ их существования, условий переходов  из одного состояния в другое  и степень обратимости этих переходов.

Устойчивость к химическому  загрязнению. При оценке устойчивости экосистем к химическому загрязнению  особое значение имеет устойчивость почв. Это связано с тем, что почвы являются практически невосполнимым ресурсом жизнеобеспечения на планете, кроме того, именно почвы могут выполнять защитную (протекторную) роль по отношению к природным водам, атмосфере и растительности. Но в то же самое время, выполняя защитные функции, почвы могут стать основным источником многих химических веществ, загрязняющих природные воды и опасных для растений. В их числе избыточные концентрации нитратов и фосфатов, пестициды, тяжелые металлы, фториды.

Почвы существенно различаются  по устойчивости к химическому загрязнению. Аккумуляция поступающих в них химических веществ зависит от таких свойств почвы, как содержание гумуса, механический состав, карбонатность, реакция среды, емкость поглощения. Очень большое влияние оказывает водный режим. Устойчивость к загрязнению существенно зависит от строения почвенного профиля, от наличия почвенно-геохимических барьеров, способных загрязняющие вещества.

Основы теории устойчивости почв к химическому загрязнению и принципы соответствующей классификации разработаны М.А. Глазовской. Воздействие техногенных биохимически активных веществ на организмы зависит от их доступности растениям и подвижности почвах. Поэтому относительная опасность загрязнения почв биохимически активными элементами возрастает при утяжелении механического состава почв и уменьшении коэффициента увлажненности (Таблица 1). Все техногенные вещества, являющиеся химическими загрязняющими веществами, объединены в две группы:

1) педохимически активные  вещества, способные влиять на  кислотно-основные или окислительно - восстановительные условия в почвах (минеральные кислоты, щелочи, карбонаты, сероводород, метан);

2) биохимически активные  техногенные вещества, действующие  непосредственно на живые организмы  (тяжелые металлы, пестициды, ПАУ).

Таблица 1. Относительная  опасность загрязнения субаэральных почв подвижными биохимически активными элементами (по М.А. Глазовской)

Коэффициент Увлажнения	Преобладающий водный режим	Гранулометрический  состав и наличие мерзлоты
		пески и супеси	суглинки	глины	различный гранулометрический состав с мерзлотой
>2 1-2   0,5-1 <0,5	Резко промывной Преимущественно промывной Непромывной Резко непромывной	+ +   +++ ++++	+ +++   ++++ +++++	+++ ++++   +++++ +++++	+++ ++++   +++++ +++++

 

Где, +          опасность  очень слабая,

        ++        опасность слабая,

        +++      опасность умеренная,

        ++++    опасность сильная,

        +++++  опасность очень сильная.

 

Опасность загрязнения почв, слабоподвижными формами соединений биохимически активных элементов увеличиваются  при высоком содержании гумуса и высокой сорбционной способности. Накоплению этих соединений в почвах, по Глазовской, способствуют следующие процессы:

1) изоморфные замещения решетках глинистых минералов;

2) сорбция ионов металлов глинистыми минералами, особенно аллофаноидами;

3) соосаждение со свежевыпавшими оксидами и гидроксидами, особенно железа;

4) образование малоподвижных  комплексных органометаллических  соединений.

При оценке возможности самоочищения почв необходимо знать процессы, способствующие выносу техногенных веществ за пределы  профиля. Способность к самоочищению существенно зависит от водного и теплового режимов, сорбционных свойств, биохимической активности гумусового горизонта. Значительное влияние оказывает степень расчленения и дренированности территории, величина поверхностного и грунтового стока, соотношение количества осадков и испарения.

М.А.Глазовской составлены схематические  карты так называемых технобиогеномов (ландшафтно-геохимические системы, обладающие сходным уровнем геохимической устойчивости или сходным характером техногенных аномалий) для целей прогноза степени влияния возможного техногенного воздействия на природные биогеоценозы.

Литовские ученые Паулюкявичус и Трабаускене (1986) для оценки устойчивости ландшафтов и почв составили комплекс карт, на которых выделены участки с разными значениями интегральной геохимической активности: возможная степень выноса техногенных веществ, природный фон педохимически и биохимически активных элементов, вероятная интенсивность разложения органически техногенных продуктов, ландшафтно-геохимические барьеры.

В.Д.Василевский (1990) составлена карта интегральной устойчивости почвенного покрова. В качестве главных параметров устойчивости были выбраны биологическая продуктивность, интенсивность разложения растительных остатков, запасы органического вещества в почве. Показателем первичной биологической продуктивности служит масштаб годичного прироста растений; интенсивность разложения растительных остатков оценивается на основании подстилочно-опадочных коэффициентов растительных сообществ. Названные параметры, а также значения кислотности, степень насыщенности основаниями оценены в баллах (Таблица 2). По сумме баллов выделены группы почв, различающиеся по степени устойчивости (устойчивость возрастает при увеличении суммы баллов). На основании бальной оценки составлена схематическая карта устойчивости почв к антропогенному воздействию. Показано, что для подзолистых почв характерна малая интегральная устойчивость к антропогенному воздействию, что обусловлено низкими запасами гумуса, кислой реакцией, низкой степенью насыщенности почв основаниями, расчлененным моренным рельефом.