Дипломная работа: Круговорот речовин на Землі
Літ.: Вернадський В. И., Нариси геохімії, 4 изд., М.- Свердловськ, 1934; Ферсман А. Е., Геохімія, т. 1-4, Л., 1933-39; Виноградов А. П., Геохімія рідких і неуважних хімічних елементів у ґрунтах, М., 1950; його ж. Введення в геохімію океану, М., 1967; Вільямс В. Р., Собр. соч., т. 6, М., 1951; Більша радянська енциклопедія, М., 2001.
2. Які небезпечні ущербообразующие геохімічні процеси Ви знаєте?
До ущербообразующим геохімічних процесів можна віднести наступні:
1. Зміна водного балансу між поверхневими, ґрунтовими й глибокими підземними водами . Найбільш звичайним його наслідком є підвищення рівня ґрунтових вод , викликуване двома односпрямованими процесами.
Перший процес - заміна природного ґрунтового покриву забудованими й заасфальтованими територіями, що практично виключає з водного балансу випар з поверхні ґрунту й протечки водопровідних і каналізаційних систем, круглогодично обеспечивающие можливість заповнення ресурсів ґрунтових вод (другий процес). Обоє ці обставини, у сполученні з повною або частковою ліквідацією природних дренажних систем, приводять до підйому дзеркала ґрунтових вод, подтапливанию підстав і фундаментів будинків і споруджень, зниженню несучої здатності ґрунтів підстави й, як наслідок, деформація, а в критичних ситуаціях - руйнування будинків і споруджень.
2. У цей час із всіх небезпечних процесів підтоплення має максимальне поширення, його наслідки можуть бути загрозливими або катастрофічними. З 1092 міст Росії підтоплене близько 70%. Підтоплення веде до підвищення сейсмічності забудованих територій на 1–2 бали. До забруднення ґрунтових вод важкими металами, нафтопродуктами, хлоридами, сполуками сірки, пестицидами, а в ряді випадків і радіонуклідами в результаті витоку стічних вод з каналізаційних мереж, інфільтрації атмосферних опадів у місцях складування промислових і побутових відходів. Техногенне підтоплення особливо небезпечно, тому що носить схований характер, його розвиток провокує виникнення зсувів, карсту й т.д.
Підтоплення, що активно розвивається в будь-яких кліматичних умовах, супроводжується масштабними екологічними наслідками й завдає шкоди здоров'ю населення. Гострота проблеми найбільш висока на сильно урбанизированных територіях, де концентрація населення сполучається з наявністю потужних джерел шкідливого впливу на навколишнє середовище. Так, підтоплення від 80 до 100% площі урбанизированных територій, характерне для Ярославської, Самарской, Саратовской, Краснодарської, Барнаульской і Новосибірської агломерацій, приводить до істотного росту витрат на забезпечення комфортного середовища проживання людини.
3. У випадках, коли виробляється промислова експлуатація глибоких обріїв підземних вод і виникає адекватна депрессионная лійка, за умови постійного заповнення ґрунтового водоносного обрію, про що сказане вище, підсилюється інфільтрація ґрунтових вод у глибокі обрії. Цей процес активізації вертикального руху підземних вод супроводжується розвитком процесів суффозии (виносу тонкоземистого матеріалу) або карсту (розчинення й выщелачивания карбонатного матеріалу вапняків з утворенням карстових порожнин).
4. Зміна геодинамической ситуації , викликане додаткової, і притім нерівномірної пригрузкой поверхні за рахунок привнесених мас матеріалів будівельних конструкцій, у межах території міста. Цей фактор додаткової пригрузки може супроводжуватися також одночасною відкачкою підземних вод, у випадку їхньому використанні для питних або технічних цілей. Як наслідок на тлі загального опускання поверхні міст (під дією ізостатичних сил і вилучення підземних вод з порового простору гірських порід підстави міста), активізуються місцеві, осередкові зсувні й солифлюкционные процеси, здатні в умовах міської забудови привести до деформації будинків, і комунікацій (зсуви ).
5. Уваги заслуговує розвиток несприятливої інженерно-екологічної ситуації міст і селищ, розташованих у мерзлотних умовах. Узимку, коли поверхня землі починає замерзати, підземні води виявляються затиснутими між непроникними шарами (шаром багаторічної мерзлоти внизу й замерзлою поверхнею землі вгорі). Вода перебуває під сильним напором, ища собі виходу назовні, вона спучує ґрунт, образуя крижані бугри – гидролокалиты . Гидролокалиты й полою (коли вода замерзає на поверхні) широко поширені в Східному Сибірі, Забайкалье, Далекому Сході, Канаді й в інших районах поширення багаторічної мерзлоти.
6. Порушення геохімічного балансу поверхні , ґрунтів підстави й конструкцій будинків і споруджень - ще один геоэкологический процес, що відбувається в екстремальних кліматичних умовах і що робить вирішальний вплив на тривалу стійкості надземних будівельних конструкцій. Його суть полягає в тому, що в умовах коли випаровуваність перевищує кількість опадів, при стійкому підтопленні внутріквартальних територій і відсутності дренажу надмерзлотних вод, видалення якої те частини зайвої вологи з поверхні й із ґрунтів сезонно поталого шару відбувається в результаті її випару. Випар, у свою чергу, приводить до послідовного й безперервного зростання мінералізації надмерзлотних вод. Однак відомо, що чим вище мінералізація води, тим більше низькі температури потребны для її замерзання. Наслідок цього процесу - збереження залишкових або формування нових лінз рідкої води, що має негативну температуру, що існують круглогодично. Такі отрицательнотемпературные води одержали назву криопэги від латинського криос - холод, і пэги - води. При міграції лінз криопэгов у випадку, якщо лінза переміститься в підставу будинку може привести до деформації фундаменту й самого будинку.
3. Що загального можна знайти між функціональною структурою екологічної системи й організацією господарства, наприклад, фермерського?
Екологія (від греч. житло, місцеперебування й поняття, навчання) — наука, що вивчає взаємини організмів один з одним і із середовищем їхнього перебування. Уперше термін “екологія” увів в 1866 р. німецький біолог Эрнст Геккель. Екологія - це наука про виживання людства в умовах екологічної кризи, тобто в умовах напруженого стану у взаєминах суспільства з навколишнім середовищем через невідповідність виробничих сил і виробничих відносин суспільства природоресурсному потенціалу біосфери.
Екологічна система - закрита, функціонально єдина сукупність організмів (рослин, тварин і мікроорганізмів), що населяють загальну територію й здатних до тривалого існування при повністю замкнутому круговороті речовин (тобто при відсутності матеріального обміну через її границі). Принцип екологічної системи використовується в організації господарства, наприклад фермерського. Основу такої штучно створюваної екологічної системи становлять рослини, які за рахунок енергії світла в процесі фотосинтезу поглинають двоокис вуглецю й виділяють кисень, тобто здійснюють регенерацію атмосфери. Біомаса рослин використовується в їжу людиною й тваринами, які, у свою чергу, можуть входити в харчовий раціон людини. Невикористана біомаса рослин, продукти життєдіяльності людини й тварин розкладаються мікроорганізмами до води, двоокису вуглецю й мінеральних речовин, які знову використовуються рослинами. Таким чином, у фермерському господарстві виникає замкнута система круговороту речовин, що схожа на функціональну структуру екологічної системи.
4. Назвіть і опишіть основні джерела отрутних хімічних відходів.
На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язаний з навколишнім світом. Але з тих пор як з'явилося высокоиндустриальное суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко підсилилося, розширився об'єм цього втручання, воно стало многообразнее й зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Найбільш масштабн і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй отруйними речовинами хімічного походження.
Джерела забруднення атмосфери:
Зараз існує три основних хімічних джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт . Частка кожного із цих джерел у забрудненні повітря сильно різниться. Найбільше сильно забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають у повітря сірчистий і вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частки й сполуки ртуті й миш'яку; хімічні й цементні заводи. Шкідливі гази попадають у повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалення жител, роботи транспорту, спалювання й переробки побутових і промислових відходів. Основним джерелом пирогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні й хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70% добува_ щорічно твердого й рідкого палива. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є наступні:
а) Оксид вуглецю . Виходить при неповному згорянні углеродистых речовин. У повітря він попадає в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн.т. Оксид вуглецю є сполукою, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери й сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.
б) Сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння сірку утримуючого палива або переробки сірчистих руд (до 70 млн.т.у рік). Частина сполук сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах.
в) Сірчаний ангідрид. Утвориться при окислюванні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкисляє ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств відзначається при низької хмарності й високої вологості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менш 1 км. від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні дрібними некротическими плямами, що утворилися в місцях осідання краплі сірчаної кислоти.
г) Сірководень і сірковуглець. Основними джерелами викиду є підприємства по виготовленню штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окислюванню до сірчаного ангідриду.
д) Оксилы азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що роблять азотні добрива, азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксилов азоту, що надходять в атмосферу, становить 20 млн.т. у рік.
е) Сполуки фтору. Джерелами забруднення є підприємство з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторосодержащие речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводорода або пилу фторида натрію й кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.
ж) Сполуки хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що роблять соляну кислоту, хлоросодержащие пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорну вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору й пар соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук і їхньою концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну й при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отрутних газів.
Аерозольне забруднення атмосфери
Аерозолі - це тверді або рідкі частки, що перебувають у зваженому стані в повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а в людей викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів утвориться в атмосфері при взаємодії твердих і рідких часток між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних часток становить 1-5 напівтемний В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб.км. пилоподібних часток штучного походження. Велика кількість пилових часток утвориться також у ході виробничої діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведені нижче:
ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС ВИКИД ПИЛУ,МЛН.Т./РІК
1. Спалювання кам'яного вугілля 93,60