- •З. М. Лобанова экология и защита биосферы Учебное пособие
- •Барнаул, 2009
- •Часть I
- •Глава 1 Общая экология 1. 1 Предмет, задачи и структура современной экологии
- •1.2 "Законы экологии" б. Коммонера
- •1.3 Учение о биосфере
- •1.3.1 Роль живого вещества в образовании биосферы
- •1.3.2 Возникновение и развитие биосферы
- •1.3.3 Понятие об "автотрофности" человека
- •1.4 Экологические факторы среды
- •1.5 Экологическая ниша и среда обитания
- •1.6 Биоценоз, биогеоценоз, экосистема
- •1.6.1 Основные типы пищевых цепей
- •1.6.2 Потоки энергии и вещества в экосистемах
- •1.6.3 Пирамиды численности, биомассы, энергии
- •1.7 Биохимические круговороты веществ в природе
- •1.7.1 Круговорот кислорода
- •1.7.2 Круговорот углерода
- •1.7.3 Круговорот азота
- •1.7.4 Круговорот фосфора
- •1.7.5 Круговорот воды
- •1.8 Основы устойчивости биосферы
- •1.9 Человечество в экосистеме Земли.
- •Глава 2 Антропогенные воздействия на биосферу
- •2.1 Загрязнение атмосферы
- •2.1.1 Состав, строение и значение атмосферы
- •2.1.2 Самоочищение атмосферы
- •2.1.3 Загрязнение атмосферы
- •2.1.4 Последствия загрязнения атмосферы
- •2.2 Загрязнение гидросферы
- •2.2.1 Распределение воды в биосфере, значение воды в жизни человека
- •2.2.3 Особенности водных экосистем
- •2.2.4 Экологические последствия загрязнений водных экосистем
- •2.2.5 Самоочищение природных вод
- •2.3 Загрязнение литосферы
- •2.3.1 Земельные ресурсы
- •2.3.2 Эрозия почв
- •2.3.3 Загрязнение почв
- •Часть 2 Защита биосферы Введение
- •Глава 3 Защита атмосферы
- •3.1 Контроль качества атмосферного воздуха
- •3.2 Нормирование качества атмосферного воздуха
- •3.3 Защита атмосферы от вредных выбросов
- •3.3.1 Совершенствование и экологизация технологических процессов.
- •3.3.2 Архитектурно-планировочные мероприятия
- •3.3.3 Экологически обоснованное землепользование
- •3.3.4 Инженерно-организационные мероприятия
- •Глава 4 Защита гидросферы 4.1 Нормирование качества воды в водоемах
- •4.2 Охрана водных объектов при сбросе сточных вод
- •4.2.1 Классификация сточных вод
- •4.2.2 Виды загрязнений и контроль состава сточных вод
- •4.3 Очистка сточных вод
- •4.3.1 Очистка бытовых сточных вод
- •4.3.1 Очистка производственных сточных вод
- •Глава 5 Защита литосферы
- •5.1 Основные виды отходов и их утилизация
- •5.1.1 Коммунально-бытовые отходы
- •5.1.2 Промышленные отходы
- •Глава 6 Мониторинг состояния окружающей среды
- •6.1 Классификация систем мониторинга
- •6.2 Моделирование в экологии
- •Глава 7 Международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды
- •7.1 Международные конференции по окружающей среде
- •7.2 Международные природоохранительные организации
- •7.3 Общественное экологическое движение
- •Глава 8 Правовые и организационные основы охраны окружающей природной среды 8.1 Законодательство в области охраны окружающей природной среды
- •8. 2 Закон об охране окружающей природной среды в рф
- •8.3 Государственная система рационального использования природных ресурсов, охраны окружающей природной среды
- •8. 4 Экологическая экспертиза проектов
- •8.5 Экологическая паспортизация объектов
- •8.5.1 Экологическая паспортизация предприятий
- •8.5.2 Принципы экологической паспортизации населенных мест
- •8.6 Экономические основы охраны окружающей природной среды
- •8.6.1. Экономический ущерб от загрязнения природной среды и проблемы эколого-экономического обоснования принятия хозяйственных решений
- •8.6.2 Экономические пути выхода из экологического кризиса
- •1 Источники ртути и ее соединений в окружающей среде
- •2 Содержание ртути и ее соединений в окружающей среде
- •3 Токсичность ртути и ее соединений
- •22 Апреля - Всемирный день Земли;
- •5 Июня - Всемирный день защиты окружающей среды;
1.7.2 Круговорот углерода
Биологический круговорот углерода проще круговорота кислорода, так как в нем участвуют только органические соединения и диоксид углерода. Фонды углерода в атмосфере обширны. Основная его масса аккумулирована в карбонатных отложениях дна океана (1,3*1016 т), в кристаллических породах (1*1016 т), каменном угле и нефти (0,34*1016 т) В атмосфере углекислого газа относительно немного (1,3*1012 т.), менее 1/10000 общего запаса углерода. Аккумулированный углерод принимает участие в медленном геологическом круговороте Земли. Влияние этого круговорота на краткосрочное функционирование экосистемы незначительно. Поэтому жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживаются относительно небольшим количеством углерода, участвующего в малом круговороте. Фотосинтез и дыхание полностью комплементарны. (от лат. «complementum», дополнение). Весь ассимилированный в процессе фотосинтеза углерод включается в углеводы, а в процессе дыхания весь углерод, содержащийся в органических соединениях, превращается в диоксид углерода, (рисунок 1.10). Биологический круговорот углерода протекает по схеме: биоассимиляция углерода из атмосферы, водной или наземной среды растениями – потребление органических соединений животными – окисление органических веществ до углекислого газа в процессе дыхания и разложения отходов – возврат углекислого газа в атмосферу. Если принять за 100% углерод, ассимилированный растениями в ходе фотосинтеза, то примерно 30% возвращается в фонд атмосферного углекислого газа в результате дыхания растений, а остальные 70% обеспечивают дыхание и продукцию животных, бактерий и грибов в растительноядных и детритных пищевых цепях.
Рисунок 1.10-Круговорот углерода [41]
В наземных экосистемах в круговорот вовлекается ежегодно 12% содержащегося в атмосфере углекислого газа. Поэтому углерод сравнительно быстро циркулирует между атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Время переноса атмосферного углерода равно примерно восьми годам. В связи с этим система круговорота атмосферного углерода значительно более чувствительна к внешним воздействиям, чем таковая кислорода. С середины XIX в. ускорился процесс перехода углекислого газа в атмосферу за счет сжигания топлива. Его содержания в атмосфере увеличилось на 22% и продолжает расти. Такое положение вызывает серьезную озабоченность, так как нарушается сложившееся в природе энергетическое равновесие.
1.7.3 Круговорот азота
Азот – один из главных биогенных элементов. Основным резервуаром газообразного азота служит атмосфера (78% объема воздуха). Однако в отличие от углекислого газа круговорот азота связан с рядом особенностей. Во-первых, усваивать азот из воздуха могут только отдельные виды так называемых азотфиксирующих организмов – некоторые сине-зеленые водоросли и симбиотические бактерии бобовых растений. Во-вторых, являясь химически весьма инертным, азот не принимает непосредственного участия, как углерод, в высвобождении энергии при дыхании, он только входит в состав белков и нуклеиновых кислот. В-третьих, разложение азотсодержащих веществ с выделением газообразного азота осуществляется, как правило, в несколько стадий с помощью целого ряда специализированных микроорганизмов. В связи с этим большая часть биохимических превращений происходит в почве, где доступность азота растениям облегчается растворимостью его неорганических соединений. Содержание азота в тканях живых организмов около 3%. В окружающую среду органический азот попадает в виде аминогруппы NH2 или мочевины CO(NH2)2. Стадии трансформации азотсодержащих веществ в приемлемую для растений форму представлены на рисунке 1.11. Процессы аммонификации и нитрификации происходят при участии специализированных бактерий. При недостатке кислорода в почве бактерии могут использовать кислород нитратов и нитритов. В процессе денитрификации азот переводиться в газообразное состояние и частично фиксируется клубеньковыми растениями, а остальная часть удаляется из активных фондов почвы и попадает в виде свободного азота в атмосферу. В естественных условиях процессы связывания и освобождения азота уравновешивают друг друга. Искусственное внесение азота с удобрениями достигло 30 млн. т. в год и сравнялось с естественным потоком азота в биосфере, что привело к избытку азота в некоторых почвах и водоемах. Однако глобального нарушения круговорота азота пока не произошло.
Рисунок 1.11 - Круговорот азота