Влияние химических загрязняющих веществ на биосферу и ее компоненты - Влияние химических загрязнителей на биосферу
Характер и степень влияния химических загрязняющих веществ 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 изменениям условий существования под влиянием антропогенных воздействий. Поэтому при рациональной организации охраны природы существенное значение приобретают свойства, позволяющие обнаружить неблагоприятные или 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).
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 как 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 жесткой зависимости от устойчивости экосистемы высшего ранга, в конечном счете -- от состояния биосферы [9].
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, гидрологические элементы и экосистемы на определенном участке 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 -- противоэрозионная устойчивость).
Наиболее детально теория и показатели устойчивости геосистем и почв к техногенному воздействию разработаны М. А. Глазовской, Н. П. Солнцевой, В. Д. Васильевской, АД. 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 (рис. 10). 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 и 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 снижает 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; стабильность состояния во времени; способность восстановления прежнего состояния после антропогенного воздействия (или любого стресса); способность адаптироваться к изменяющимся условиям, глушить внешние сигналы, не реагировать на сигналы; способность к длительному накоплению вредных веществ без видимого вреда; способность сохранять производительные функции в социально-экономической системе; легко пропускать загрязняющие вещества; отсутствие или быстрое затухание колебаний в системе; способность сохранять траекторию развития, направление тренда [10].
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 почв 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 задерживать загрязняющие вещества [6, 11].
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 в почвах. Поэтому относительная опасность загрязнения почв биохимически активными элементами возрастает при утяжелении механического состава почв и уменьшении коэффициента увлажненности (таблица 4). 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).
Опасность загрязнения почв слабоподвижными формами соединений биохимически активных элементов увеличивается при высоком содержании гумуса и высокой сорбционной способности. Накоплению этих соединений в почвах, по Глазовской, способствуют следующие процессы:
- 1) изоморфные замещения в 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.
Таблица 4
Относительная опасность загрязнения субаэральных почв подвижными биохимически активными элементами
Коэффициент увлажнения |
Преобладающий водный режим |
Гранулометрический состав и наличие мерзлоты | |||
Пески и супеси |
Суглинки |
Глины |
Различный гранулометрический состав с мерзлотой | ||
>2 |
Резко промывной |
+ |
+ |
+++ |
+++ |
1-2 |
Преимущественно промывной |
+ |
+++ |
++++ |
++++ |
0,5-1 |
Непромывной |
+++ |
++++ |
+++++ |
++++ |
<0,5 |
Резко непромывной |
++++ |
+++++ |
+++++ |
++++ |
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 технобиогеомов (ландшафтно-геохимические системы, обладающие сходным уровнем геохимической устойчивости или сходным характером техногенных аномалий) для целей прогноза степени влияния возможного техногенного воздействия на природные биогеоценозы [6].
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 органических техногенных продуктов, ландшафтно-геохимические барьеры.
В. Д. Васильевской (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 (табл. 40). По сумме баллов выделены группы почв, различающиеся по степени устойчивости (устойчивость возрастает при увеличении суммы баллов). На основании балльной 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, расчлененными моренным рельефом.
Похожие статьи
-
Введение - Влияние химических загрязнителей на биосферу
В середине XX столетия резко обострились проблемы, связанные с химическим загрязнением биосферы, нередко приводящим к острым токсико-экологическим...
-
Атмосфера обладает мощной способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Движение воздуха приводит к рассеиванию примесей. Пылевые частицы выпадают...
-
По оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из более чем 6 млн. известных химических соединений практически используется до 500 тыс....
-
Атмосферный воздух и действие загрязняющих веществ на растения Воздушная оболочка Земли выполняет многочисленные функции. Она служит средой обитания и...
-
Под совместным воздействием природных энергетических факторов -- солнечной радиации, гравитационных и тектонических сил, химической и биогенной энергии...
-
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ, ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА - Атмосфера. Проблемы загрязнения
ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА Хочется начать с обзора факторов, приводящих к ухудшению состояния атмосферы - одной из важнейших составляющих биосферы....
-
Влияние загрязняющих веществ на организм человека. - Мониторинг окружающей среды
Основными факторами, формирующими неудовлетворительную санитарно-гигиеническую обстановку в большинстве городах Российской Федерации, являются...
-
ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ, Основные загрязняющие вещества - Загрязнения атмосферы
Основные загрязняющие вещества Свой контрольную я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих...
-
Основные загрязняющие компоненты воздуха закрытых помещений, их источники и роль в развитии патологий человека Качество воздушной среды определяется...
-
Химические превращения загрязняющих кислотных веществ в атмосфере. - Кислотные дожди
Попадающие в воздух загрязняющие вещества в значительной мере подвергаются физическим и химическим воздействиям в атмосфере. Эти процессы идут...
-
Основные загрязняющие вещества Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот...
-
При исследовании антропогенного воздействия загрязняющих веществ на почвенный покров необходимым является комплексная оценка степени загрязнения почвы. О...
-
Загрязняющие вещества: определение и анализ В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными...
-
Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений -- токсикантов пагубно влияют на...
-
Влияние химических веществ на организм человека - Загрязнения окружающей среды
В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших...
-
Воздействие на здоровье населения промышленных комплексов, загрязняющих атмосферу, можно дополнительно рассмотреть на примере предприятий некоторых...
-
В этой главе рассмотрим последствия негативного влияния человека на окружающую среду: на атмосферу, гидросферу, почвы, растительный и животный мир....
-
Характеристика основных загрязняющих веществ - Загрязнения почвы химическими веществами
Ванадий. Ванадий находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефти, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и...
-
Исследования проводились на трех участках города: с сильным, средним загрязнением и контрольный (рисунок 6). На этих участках были измерены и...
-
На ОАО "АК ОЗНА" в атмосферный воздух от организованных и неорганизованных источников в процессе сжигания природного газа через электрические котельные,...
-
Приземный слой атмосферы довольно сильно загрязнен катионами тяжелых металлов. Источником такого загрязнения являются как различные предприятия, так и...
-
Классификация загрязняющих веществ - Проблемы экологии биосферы
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и...
-
Атмосферные загрязнения могут быть причиной возникновения неинфекционных заболеваний у человека, кроме того, они способны ухудшать санитарные условия...
-
Расчет предельного допустимого выброса (ПДВ) вредных веществ в атмосферу необходимо осуществлять согласно ОНД -86 по формуле: ПДВ =, (г/с) (19) Где ПДК М...
-
Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его...
-
Максимальная приземная концентрация вредных веществ - СМ, мг/м3, при рассеивании нагретой газовоздушной смеси из одиночного точечного источника (трубы) с...
-
Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его...
-
Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на...
-
Исходные данные для расчета : Масса выброса 2 г/с, температура газовоздушной смеси 50°С, диаметр устья 0,6 м, высота источника 10 м, скорость выброса 20...
-
Введение - Загрязнения почвы химическими веществами
Почва -- один из важнейших компонентов окружающей природной среды. Все основные ее экологические функции замыкаются на одном обобщающем показателе --...
-
Важным элементом системы экономического механизма природопользования в Украине являются платежи за загрязнение окружающей природной среды (ОПС). Платежи...
-
Основные загрязняющие вещества - Защита воздушной среды от загрязнений
Загрязнение воздуха - результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явления нужно искать в природе...
-
Загрязнение окружающей среды в настоящее время привело к масштабным изменениям экологических условий и ухудшению качества среды обитания живых...
-
Закладывалась серия постоянных и временных пробных площадок: в зоне сильного, среднего загрязнения и контроль. Вначале были определены первичные...
-
Объект исследования Объектом нашего исследования являются лиственные деревья г. Славянска-на-Кубани. Материалом для проводимой работы были: гербарий...
-
Почва Славянского района довольно разнообразна, в основном - луговая, лугово-болотная, переувлажненная, тяжелая и перенасыщенная агрессивными...
-
Особенности геологического строения и рельефа Славянский район расположен в западной части Краснодарского края. Граничит на севере по реке Протока с...
-
Перечень загрязняющих веществ выбрасываемых в атмосферу В таблице 1 приведены наименования 64 загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу...
-
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы,...
-
Влияние загрязнения окружающей среды на человека - Влияние загрязнения окружающей среды на человека
Загрязнение окружающей природной среды есть внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов или структурных...
Влияние химических загрязняющих веществ на биосферу и ее компоненты - Влияние химических загрязнителей на биосферу