Урок 46. Виды загрязнения и мониторинг окружающей среды
Предмет: Естествознание, 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 46. Виды загрязнения и мониторинг окружающей среды

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Какие существуют основные виды загрязнений: воды, воздуха, почвы?
Что представляет собой мониторинг окружающей среды?
В чем особенности современной антропогенной деятельности в отношении природных процессов?
Каковы последствия антропогенного воздействия человека на биосферу?
Каковы причинно-следственные связи между воздействием деятельности человека на природные системы и нарушением биохимических круговоротов атомов в биосфере?

Глоссарий по теме:

Биогеохимический цикл – обмен энергией и веществом, который осуществляется между различными структурными частями биосферы и определяется жизнедеятельностью живых организмов.

Загрязнение окружающей среды – это привнесение в окружающую среду или возникновение новых загрязнителей либо превышение естественного уровня этих загрязнителей.

Мониторинг окружающей среды – система регулярно проводимых комплексных мероприятий (наблюдений, измерений) по оценке, прогнозу, обмену информацией о качестве окружающей среды.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — это утверждённый зако-ном санитарно-гигиенический норматив – максимальная концентрация конкретных химических элементов в окружающей среде, которая при постоянном влиянии в течение долгого времени на организм человека и/или животных не вызывает патологических изменений. ПДК установлены для большинства химических веществ, которые человек использует в своей деятельности, либо выбрасывает в качестве отходов.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. : с 214-217.
Экологический мониторинг основных сред жизни: Методическое пособие по большому практикуму. – Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 2004. – 22 с.

Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Информационный портал «Области экологии» URL: http://oblasti-ekologii.ru/ecology/ekologiceskij-risk-kontrol-i-monitoring/monitoring-okruzhaushej-sredy

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Загрязнение окружающей среды – это привнесение в окружающую среду или возникновение новых загрязнителей либо превышение естественного уровня этих загрязнителей.

Загрязнение окружающей среды классифицируют на природное, возникающее по естественным причинам, например, извержение вулканов, пыльные бури, стихийные пожары и антропогенное, которые возникают из-за хозяйственной деятельности человека.

Выделяют несколько видов загрязнений: физическое, биологическое, механическое, химическое, геологическое.

Физическое загрязнение включает в себя тепловое, шумовое, световое, вибрационное, ионизирующее, электромагнитное.

Тепловое загрязнение представляет собой неестественное изменение температуры среды в связи с выбросами нагретых либо охлажденных газов или воды (например, используемых в промышленности). Выброс нагретых или охлажденных вод оказывает негативное воздействие на биологический режим в водных объектах, нарушается нерест рыб, растет их зараженность паразитами, снижается концентрация кислорода.

Световое загрязнение представляет собой нарушение естественных условий освещенности, что приводит к нарушению ритмов активности организмов. Например, увеличение мутности воды уменьшает поступление солнечного света и, следовательно, фотосинтез.

Источниками шумового загрязнения является транспорт, промышленные предприятия и т.д. Звук, который представляет собой волновое движение упругой среды, оказывает значительное влияние на жизнедеятельность организмов.

Особенно существенный вред наблюдается от воздействия инфразвука и ультразвука – звука, не укладывающегося в уловимый человеческим ухом диапазон от 20 до 20000 герц. Инфразвук вызывает резонанс во внутренних органах человека, может вызвать нарушение зрения, состояния нервной системы. Некоторые источники ультразвука, например, двигатели морских судов, могут вызывать массовые выбросы китов на берег и их гибель, а также нарушение естественных путей миграции рыб, поскольку и многие морские млекопитающие и рыбы часто ориентируются в пространстве, в том числе, и с помощью ультразвуковых колебаний.

Сходные негативные эффекты при воздействии на организмы может оказывать и вибрационное загрязнение, которое связано с акустическими колебаниями различных частот, а также инфразвуковыми колебаниями. Источниками вибрации могут быть подземный транспорт (метро), компрессорные, насосные станции, турбины электростанций.

Электромагнитное загрязнение сегодня также является достаточно серьезной проблемой. Главными источниками данного вида загрязнения являются электростанции, линии электропередач, телевизионные и радиолокационные станции, электротранспорт и др.

Мерой действия электромагнитных полей является напряженность поля. При присутствии в непосредственной близости от живых организмов полей повышенной напряженности, у организмов могут возникать расстройства нервной системы, что у людей выражается, к примеру, через головную боль, неврозы, бессонницу и т.д.

Ионизирующее излучение – это излучение, взаимодействие которого с окружающей средой приводит к образованию ионов из нейтральных молекул и атомов. Воздействие ионизирующего излучения на высших животных и человека приводит к облучению. Под воздействием ионизирующего излучения осуществляется ионизация веществ в организме, вызывая изменения в ядрах клеток, нарушая их функционирование.

В природе существуют естественные источники ионизирующего излучения – например, природные залежи урана. Однако, человек, создав атомные станции, производства по обогащению урановой руды, существенно повысил уровень излучения.

Например, в результате аварии на Чернобыльской АЭС (которая сегодня признана самой крупной техногенной катастрофой в истории человечества) произошло радиоактивное загрязнение огромных территорий. В атмосферу выбросило более 500 радионуклидов. Радиационный фон вблизи места аварии в тысячи раз превышал природный, что вынудило переселить из зоны АЭС целые населенные пункты – например, сегодня известен город-призрак Припять, стоящий на одноименной реке и полностью покинутый.

Механическое загрязнение – загрязнение среды, которое оказывает только механическое воздействие без каких-либо дальнейших химических последствий, например, поступление пыли в атмосферу, разбрасывание строительного мусора на земельном участке.

Биологическое загрязнение разделяют на органическое и бактериальное. Бактериальное загрязнение – это привнесение болезнетворных микроорганизмов в окружающую среду, например, возбудителей холеры (холерный вибрион), дизентерии (дизентерийная амёба) и т.д..

Источниками биологического загрязнения могут быть канализационные сточные воды, в случае, если они не прошли необходимой очистки.

Органическое загрязнение представляет собой загрязнение веществами, вызывающими процессы брожения, гниения: отходами пищевых, производств и т.д.

К биологическому загрязнению относят и процессы интродукции - перенесение чужеродных видов организмов в новые условия, где они могут распространяться неконтролируемо, нарушая функционирование экосистем. Интродукция часто осуществляется судами, которые перевозят жидкие грузы. Такие суда, возвращаясь после перевозки груза, заполняют трюмы морской водой, куда попадают и местные организмы.

Например, именно так появился в Чёрном море в 1982 году гребневик Mnemiopsis leidyi, поедающего зоопланктон. Уже к 1989 году количество пищи в море для рыб сократилось в 30 раз, что стало причиной снижения численности промысловых рыб. В 1999 году Mnemiopsis leidyi через Волго-Донской канал заселил Каспийское море. В результате этой интродукции оказалось уничтожено 75 % зоопланктона, что нарушило ряд пищевых цепочек моря.

Геологические загрязнения происходят в процессе аварий при добыче, переработке, транспортировке полезных ископаемых (например, при случайных разливах нефти, сбросе неочищенных сточных вод с геологических предприятий). Как правило, загрязнения негативно воздействуют на экосистемы, в которых произошли такие аварии.

Наиболее распространено сегодня химическое загрязнение – изменение естественных химических свойств среды в результате выбросов различных химических веществ, например, из промышленных предприятий, сельскохозяйственных территорий, поселений и т.д. Существует несколько основных групп химических загрязнителей.

Например, как загрязнители воды, бензин и дизельное топливо представляют собой особую опасность для компонентов окружающей среды, главным образом, в силу того, что они покрывают пленкой участки водной поверхности, нарушая газообмен в поверхностных слоях воды, чем оказывают негативное воздействие на водную фауну и флору.

Сероводород (Н2S), образующийся при гниении белков, представляет собой бесцветный ядовитый газ с неприятным запахом (запах тухлых яиц), который даже при незначительных приводит к параличу нервных окончаний у живых организмов. Сероводород тяжелее воздуха, скапливается в пониженных местах, легко растворяется в воде и переходит в свободное состояние.

Сернистый ангидрид (SO2), используемый в промышленности, является бесцветным газом с резким запахом. Действие его заключается в раздражении дыхательных путей, нарушении углеводного и белкового обмена. Длительное воздействие вызывает хроническое отравление, поражения печени, системы крови, развитие пневмосклероза.

Окись углерода (СО) образуется при сжигании попутных нефтяных газов, а также при работах топливных электростанций. Окись углерода также представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха и характеризуется токсичным действием на человека. Концентрация 300 мг/м3 переносится человеком без заметного действия в течение 2-4 часов, при 600 мг/м3 за это время наступает легкое отравление, при 1800 мг/м3 - тяжелое отравление уже через 10-30 минут, а при 3600 мг/м3 смерть наступает через 1-5 минут.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) являются наиболее распространенным и токсичным загрязнителем водоемов. СПАВ образуют стойкие пены, значительно снижающие эффективность биохимических методов очистки сточных вод на нефтеперерабатывающих заводах, вследствие воздействия СПАВ прекращается рост водорослей.

К настоящему времени деятельность человека – антропогенная деятельность привела к тому, что на Земле произошли нарушения круговоротов веществ. Например, биота контролирует круговорот воды в природе на 70 %. Поэтому, разрушая естественные экосистемы, человек опосредованно существенное воздействие на круговорот воды. Человеком в больших количествах на сельскохозяйственные территории вносятся химические вещества - главным образом биогенные элементы, что также нарушает круговорот химических элементов

Биогенные вещества, смываемые с полей, попадают в водоемы, где растет продуктивность водорослей. Первичная продукция в реках производится в больших объемах, не успевает использоваться, что ведет к ее гниению, снижению качества воды в реки, заиливанию и зарастанию реки. Этот процесс получил название эвтрофирование.

В результате массового внесения и высвобождения биогенных веществ в ходе деятельности человека, биота Земли не сумела полностью компенсировать суммарный выброс веществ. Следовательно, деформация естественных экосистем усиливает разбалансированность круговорота химических веществ биосферы и изменяет потоки веществ и энергии.

Человек, несмотря на производимое негативное влияние, не может полностью отказаться от хозяйственной деятельности, однако должен следить за тем, какое воздействие его деятельность оказывает на окружающую среду. Это происходит в процессе мониторинга окружающей среды.

Мониторинг окружающей среды – система регулярно проводимых комплексных мероприятий (наблюдений, измерений) по оценке, прогнозу, обмену информацией о качестве окружающей среды. В ходе мониторинга в рамках регулярных измерений и наблюдений оценивается содержание в окружающей среде (воде, воздухе, почве) различных загрязнителей. Для того, чтобы определить превышает или не превышает то или иное загрязняющее вещество норму концентрации, введены специальные показатели – предельно допустимые концентрации (ПДК).

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — это утверждённый законом санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается максимальная концентрация конкретных химических элементов в окружающей среде, которая при постоянном влиянии в течение долгого времени на организм человека и/или животных не вызывает патологических изменений. ПДК установлены для большинства химических веществ, которые человек использует в своей деятельности, либо выбрасывает в качестве отходов.

Существуют различные типы ПДК – для воздуха, почвы, воды, продуктов питания. Именно ПДК в рамках проведения мониторинга позволяет человеку сегодня контролировать свою хозяйственную деятельность, не допуская значительных негативных воздействий на окружающую среду.

Выводы:

Загрязнение окружающей среды классифицируют на природное, возникающее по естественным причинам, например, извержение вулканов, пыльные бури, стихийные пожары и антропогенное, которые возникают из-за хозяйственной деятельности человека.

Человек, несмотря на производимое негативное влияние, не может полностью отказаться от хозяйственной деятельности, однако должен следить за тем, какое воздействие его деятельность оказывает на окружающую среду. Это происходит в процессе мониторинга окружающей среды.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Система регулярно проводимых комплексных мероприятий (наблюдений, измерений) по оценке, прогнозу, обмену информацией о качестве окружающей среды это:

1. рациональное природопользование;

2. устойчивое развитие;

3. мониторинг окружающей среды.

Правильный ответ:

3. мониторинг окружающей среды.

Вставьте пропущенное слово, выбрав его из списка:

«Под ___________ понимается максимальная концентрация конкретных химических элементов в окружающей среде, которая при постоянном влиянии в течение долгого времени на организм человека и/или животных не вызывает патологических изменений. ____________ установлены для большинства химических веществ, которые человек использует в своей деятельности, либо выбрасывает в качестве отходов».

Варианты ответов:

1) Природопользование; 2) Биосфера; 3) Рациональное природопользование; 4) ПДК.

Правильный ответ: 4) ПДК.

Задание 2. Система регулярно проводимых комплексных мероприятий (наблюдений, измерений) по оценке, прогнозу, обмену информацией о качестве окружающей среды это:

Варианты ответа:

1. рациональное природопользование; 2. устойчивое развитие; 3. мониторинг окружающей среды.

Правильный вариант: 3. мониторинг окружающей среды.