Последствия парникового эффекта (по мнению Межгосударственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК).

Природные: К негативным изменениям в Европе относятся увеличение температур и усиление засух на юге (в результате — уменьшение водных ресурсов и уменьшение выработки гидроэлектроэнергии, уменьшение продукции сельского хозяйства, ухудшение условий туризма), сокращение снежного покрова и отступание горных ледников, увеличение риска сильных паводков и катастрофических наводнений на реках; усиление летних осадков в Центральной и Восточной Европе, увеличение частоты лесных пожаров, пожаров на торфяниках, сокращение продуктивности лесов; возрастание неустойчивости грунтов в Северной Европе. В Арктике — катастрофическое уменьшение площади покровного оледенения, сокращение площади морских льдов, усиление эрозии берегов.

Экономические и социальные последствия изменения климата:

Сельское хозяйство. Вследствие потепления возможный ущерб может возникнуть из-за уменьшения увлажнения почвы, увеличения количества вредителей растений, возрастания болезней растений и животных, а также из-за стрессовых воздействий жары. Кроме того, в одних регионах может возрасти эрозия почвы из-за увеличения дождей, тогда как в других увеличатся засухи. Модели предсказывают, что в ряде регионов средних широт (например, США) число засушливых лет может возрасти с 5% в настоящее время до 50% к 2050г. Однако отмечаются и возможные положительные эффекты для экономики. Так, возрастет период времени, благоприятный для роста растений. Кроме того, ожидается увеличение урожаев при росте концентрации СО2 из-за известного стимулирующего действия углекислого газа на фотосинтез растений. Согласно лабораторным экспериментам, удвоение концентрации СО2 может на 1/3 увеличить урожайность риса, сои и других культур.

При сравнительно небольшом падении валового продукта ожидаются существенные изменения на рынке продовольственных товаров. Так, даже при “очень неблагоприятных” сценариях (когда в большинстве развивающихся стран и бывшем СССР урожай уменьшится на 5-40%) валовой продукт может уменьшиться всего на 0.5%, но цены возрастут на 40%. Из-за этого роста цен только в США потребители будут ежегодно тратить на продовольствие больше, тогда как доходы фермеров возрастут.

Также ожидается, что население, которому угрожает голод, возрастёт. По некоторым оценкам, голод, косвенно связанный с потеплением климата, будет причиной смерти 900 млн. человек за период 2010-2030 гг. Следует отметить, что воздействие климатических изменений на сельское хозяйство в разных регионах даже одной и той же страны будет весьма различным.

Повышение уровня моря. Ожидается повышение уровня моря примерно на 1/2 метра к 2100 г., что наиболее серьёзно повлияет на прибрежные зоны и небольшие острова. 3 вида ущерба от повышения уровня моря: дополнительные капитальные затраты на берегоохранные сооружения, убытки, связанные с потерями прибрежных земель, и затраты из-за более частых наводнений. Согласно оценкам, в случае повышения уровня океана на 1 м примерно на 20% возрастёт число людей, проживающих в зоне возможных наводнений. Ежегодный экономический ущерб вследствие этого будет измеряться сотнями миллионов долларов.

Лесное хозяйство. Предполагается некоторое увеличение лесных пожаров и сокращение лесов вследствие засух, компенсируемое более интенсивным ростом лесов благодаря увеличению концентрации СО2 в атмосфере. В целом оценки потерь в лесном хозяйстве из-за климатических изменений весьма неопределённы.

Водоснабжение. Предполагается, что из-за засух и других эффектов, сопровождающих изменение климата, ежегодные экономические потери в водоснабжении составят примерно 50 млрд. долларов.

Затраты на поддержание комфортной температуры в зданиях . С одной стороны, потепление климата очевидным образом снижает затраты на обогрев жилищ, однако при этом возрастают затраты на кондиционирование.

Страхование . Смысл страхования заключается в защите ряда секторов экономики от неожиданных или несчастных случаев, включая экстремальные условия погоды. С 1987 г., после сравнительно спокойного двадцатилетнего периода, страховая индустрия начала нести дополнительные потери порядка 1 млрд. долларов в год от различных причин, связанных с погодой. Так, в 1992 г. только ураган Эндрю нанёс ущерб в 30 млрд. долларов, причём половина этого ущерба была возмещена страховыми фирмами.

Туризм. Наиболее существенные потери ожидаются в горнолыжном бизнесе из-за сокращения горнолыжного сезона.

Здравоохранение. Существует много факторов, обусловленных изменением климата, как благоприятных, так и неблагоприятных, воздействующих на здоровье людей. Одни из них могут быть прямыми, например смертельные случаи из-за жары, другие сказываться косвенно, например факторы, связанные с изменениями в экосистемах. Весьма грубые оценки показывают, что повышение среднеглобальной температуры на 2.50 градуса приведёт к дополнительным 215 000 смертей в год, главным образом в развивающихся странах. Кроме того, возрастут заболеваемость малярией.

Загрязнение воды и воздуха. Повышение температуры воздуха должно привести к увеличению концентрации тропосферного озона и других вредных газов. По некоторым оценкам, меры по восстановлению качества воздуха на прежнем уровне потребуют порядка 15 млрд. долларов в год. Аналогичные меры по восстановлению качества воды потребуют от 15 до 67 млрд. долларов в год.

Миграция населения. Изменения климата могут вызвать дополнительную миграцию населения из-за ухудшения условий жизни в одних регионах и улучшения в других. Оценки показывают, что миграция составит порядка 1.5% населения Земли или примерно 150 млн. человек, что приведёт к ежегодным экономическим потерям.

Потери, связанные с ущербом в экосистеме . Здесь потери как прямые, так и косвенные могут быть очень большими. Например, уменьшение мангровых лесов может привести к необходимости финансирования дополнительных работ по защите побережья. Потепление также может вызвать потерю многих видов животных и растений как по физиологическим причинам, так и из-за изменений во взаимоотношениях различных видов, например в системах жертва-хищник и др. Для сохранения видов потребуется до нескольких десятков долларов на одну особь в год (например, 15 долларов для сохранения одного бурого медведя в Норвегии). В целом для мировой экономики ожидаемые экономические потери составляют полтора-два процента ВВП.

Стратегии приспособления и управления:

Широкий консенсус среди учёных-климатологов относительно продолжения роста глобальных температур привёл к тому, что ряд государств пытаются предотвратить глобальное потепление или же приспособиться к нему. Многие экологические организации ратуют за принятие мер против изменения климата, в основном потребителями, но также на муниципальном, региональном и правительственном уровнях. Некоторые также выступают за ограничение мирового производства ископаемых видов топлива, ссылаясь на прямую связь между сжиганием топлива и выбросами CO₂.

На сегодняшний день основным мировым соглашением о противодействии глобальному потеплению является Киотский протокол (согласован в 1997, вступил в силу в 2005), дополнение к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. Протокол включает более 160 стран мира и покрывает около 55 % общемировых выбросов парниковых газов. Первый этап осуществления протокола закончится в конце 2012 года, международные переговоры о новом соглашении начались в 2007 году на острове Бали (Индонезия) и были продолжены на конференции ООН в Копенгагене в декабре 2009.

В 1980 году более 100 миллионов тонн CO₂ было выброшено в атмосферу в восточной части Северной Америки, Европе, западной части СССР и крупных городах Японии. Выбросы CO₂ развитых стран в 1985 году составили 74 % от общего объёма, а доля развивающихся стран составила 24 %. Ученые предполагают, что к 2025-му году доля развивающихся стран в производстве углекислого газа возрастет до 44 %. В последние годы Россия и страны бывшего СССР значительно сократили выбросы в атмосферу CO₂ и других тепличных газов. Это прежде всего связано с переменами, происходящими в этих странах, и падением уровня производства. Россия, согласно заявлению президента Дмитрия Медведева, намерена поддержать инициативу ЕС и примет на себя обязательства по сокращению выбросов СО2 на 20-25 %.

В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем ста шестидесяти стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы CO₂. Киотский протокол обязывает тридцать восемь индустриально развитых стран сократить к 2008—2012 годам выбросы CO₂ на 5 % от уровня 1990 года: Европейский союз должен сократить выбросы CO₂ и других тепличных газов на 8 %; США — на 7 %; Япония — на 6 %.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Суть его заключается в том, что каждая из стран (пока это относится только к тридцати восьми странам, которые взяли на себя обязательства сократить выбросы), получает разрешение на выброс определенного количества тепличных газов. При этом предполагается, что какие-то страны или компании превысят квоту выбросов. В таких случаях эти страны или компании смогут купить право на дополнительные выбросы у тех стран или компаний, выбросы которых меньше выделенной квоты. Таким образом предполагается, что главная цель — сокращение выбросов тепличных газов в следующие 15 лет на 5 % — будет выполнена.

Политические последствия изменения климата:

Существует конфликт и на межгосударственном уровне. Такие развивающиеся страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, присутствовали на встрече в Киото, но не подписали соглашение. Развивающиеся страны вообще с настороженностью воспринимают экологические инициативы индустриальных государств. Аргументы просты: основное загрязнение тепличными газами осуществляют развитые страны; ужесточение контроля на руку индустриальным странам, так как это будет сдерживать экономическое развитие развивающихся стран; загрязнение тепличными газами накоплено развитыми странами в процессе их развития.

25. Конвенция ООН по изменению климата

Короткие факты:

191 страна ратифицировала Рамочную конвенцию ООН об изменении климата и взяла на себя обязательства по разработке национальных стратегий в отношении проблемы глобального потепления.

174 страны ратифицировали Киотский протокол к Конвенции, определяющий цели и механизмы сокращения выбросов в промышленно развитых странах.

Рамочная конвенция ООН об изменении климата (РКИК) является основой принятия необходимых мер в борьбе с изменением климата со стороны международного сообщества. Эти два соглашения отображают реакцию международного сообщества на очевидные доказательства, составленные и неоднократно подтвержденные Межправительственной комиссией по изменению климата (МКИК), а также свидетельствующие о существовании проблемы изменения климата, которая в большей степени является результатом антропогенной деятельности.

9 мая 1992 года страны приняли Конвенцию, которая вступила в силу 21 марта 1994 года. После принятия Конвенции правительства стран — сторон Конвенции, тем не менее, отдавали себе отчет в том, что ее положения сами по себе не способны решить проблему изменения климата во всех ее аспектах. В связи с этим на первой Конференции сторон, состоявшейся в Берлине (Германия) в начале 1995 года, состоялся новый раунд переговоров с целью определения более твердых и подробных обязательств.

После двух с половиной лет интенсивных переговоров в декабре 1997 года в городе Киото, Япония, было принято решение о значительном расширении Конвенции. В Киотском протоколе определены цели по ограничению выбросов в атмосферу для промышленно развитых стран и предложены инновационные механизмы, способствующие достижению этих целей данными странами. Киотский протокол вступил в силу 18 ноября 2004 года после его ратификации 55 сторонами Конвенции, включая страны с достаточно развитой промышленностью, для которых установлены конкретные цели — вернуться к уровню 55 процентов выбросов углекислого газа, наблюдаемого в 1990 году.

Обязательства по РКИК

Общая концепция. РКИК установила общую концепцию реализации мероприятий международного сообщества, направленных на решение проблемы изменения климата. Основной целью, изложенной в Конвенции, является стабилизация уровня концентрации парниковых газов в атмосфере до показателя, предотвращающего вредное влияние на климатическую систему. Неоспоримым преимуществом Конвенции является близкое партнерство 191 страны, ратифицировавшей данную Конвенцию к июню 2007 года. Эти страны являются Сторонами Конвенции.

Отчетность о выбросах. Стороны Конвенции утвердили ряд обязательств по решению проблемы изменения климата. Все страны должны разработать и периодически предоставлять специальные доклады, называемые национальными сообщениями. Эти национальные сообщения должны содержать информацию об уровне выбросов парникового газа в этой стране-стороне, выполненных мероприятиях и планируемых действиях для выполнения Конвенции.

Национальные программы. Все стороны обязуются выполнять национальные программы, содержащие меры по контролю уровня выбросов парникового газа и адаптации к изменению климата. Стороны также обязуются поддерживать развитие и использование технологий, способствующих улучшению климата, оказывать содействие в сфере образования и просвещения населения в вопросах изменения климата, содействовать рациональному использованию лесов и прочих экосистем, поглощающих парниковый газ из атмосферы, а также сотрудничать с другими сторонами.

Обязательства промышленно развитых стран. Индустриальные страны, указанные в Конвенции как страны Приложения I, имеют дополнительные обязательства. Эти стороны обязуются выполнять позиции и предпринимать меры для достижения конкретной цели — до 2000 года вернуться к уровню выбросов парникового газа 1990 года. Стороны Приложения I также должны часто предоставлять национальные сообщения и, кроме того, ежегодные доклады о национальном уровне выбросов парникового газа.

Совместное использование технологий. Развитые страны (именуемые Сторонами Приложения II) также должны способствовать и содействовать обмену технологиями, не приносящими вред климату, с развивающимися странами и странами с переходной экономикой. Они также должны предоставлять финансовые ресурсы, способствующие выполнению обязательств в развивающихся странах через Глобальный экологический фонд, который работает в качестве финансового механизма Конвенции, и через двусторонние или другие многосторонние каналы.

 

26. Нарушения озонового слоя

Образуя в верхних слоях атмосферы (стратосфере) тончайший слой, так называемый озоновый экран, молекулы озона защищают все живое на Земле от УФ-излучения. Содержание озона в атмосфере менее 0, 0001 %, однако именно озон полностью поглощает жесткое УФ-излучение Солнца с длиной волны Х< 280 нм, наносящее серьезные поражения клеткам живых организмов. При свободном попадании на Землю такие лучи способны вызывать у человека рак кожи, а также наносить вред животным и растениям. Падение концентрации озона на 1 % приводит в среднем к увеличению интенсивности жесткого ультрафиолета у поверхности Земли на 2%.

ОЗОНОВЫЙ слой начинается на высотах около 8 км над полюсами (или 17 км над экватором) и простирается вверх до высот приблизительно равных 50 км. Ирония состоит в том, что те же самые молекулы озона в тропосфере (НИЖНИЙ слой атмосферы) представляют собой опасные элементы, разрушающие живую ткань, включая легкие человека.

Наибольшая концентрация молекул озона, которые задерживают жесткое УФ-излучение космоса, наблюдается на высоте 20-25 км над уровнем моря. Именно поэтому большую тревогу со стороны экологов вызывает влияние оксидов азота, которые выбрасываются реактивными двигателями сверхзвуковых самолетов, летающих на этой высоте. Такие опасения основаны на свойстве оксида азота разрушать озон:

2NO + 0₃ = N₂0 +20₂.

Когда на отечественные Ту-144 и англо-французские « Конкорды» возлагались большие надежды, было подсчитано, что предполагаемый авиапарк «убьет» за несколько лет до 15 % озона, который в высших слоях атмосферы защищает все живое от жесткого излучения. Эта цифра заметно превышала ущерб, наносимый озоновому щиту основным его врагом -фреонами. Кроме пассажирских самолетов, на состояние озонового экрана влияют также полеты военных сверхзвуковых стратегических бомбардировщиков и самолетов-разведчиков: опасность для атмосферного озона представляют выбросы водяного пара и оксидов азота из их двигателей. Запуски ракет также могут наносить серьезный локальный ущерб озонному слою в районе запуска. Это происходит из-за того, что в современных космических системах, например в твердотопливных ускорителях «Спейс-Шаттл» или «Ариан», используются хлоратные твердые топлива.

В мае 1985 г. британские ученые объявили о резком сокращении концентраций озона в стратосфере над Антарктикой каждой весной Южного полушария. Это явление получило название «озоновой дыры».

В настоящее время образование таких «озоновых дыр» наблюдается также и над Европой, Азиатским континентом, на юге Южной Америки. Особенно сильное влияние дыра оказывает на один из чилийских городов Пунта-Аренас, где уже сегодня показатели солнечной радиации настолько высоки, что местным жителям рекомендуется как можно меньше находиться на улице. «Озоновая дыра» в верхних слоях атмосферы над Антарктикой, по данным Метеорологического управления Японии, достигла рекордных размеров: слой озона на высоте 15-22 км уменьшился на 45-75 %.

Что касается «озоновой дыры» над Антарктидой, то ее появление во многом является следствием метеорологических процессов. Образование озона возможно только при наличии ультрафиолета и во время полярной ночи не идет. Зимой над Антарктикой образуется устойчивый вихрь, препятствующий притоку богатого озоном воздуха со средних широт. Поэтому к весне даже небольшое количество активного хлора способно нанести серьезный ущерб озонному слою. Такой вихрь практически отсутствует над Арктикой, поэтому в Северном полушарии падение концентрации озона значительно меньше.

На структуру и свойства озонового слоя влияют различные хлорфторорганические соединения - ХФУ. Большая часть хлора, используемая на Земле, например для очистки воды, представлена его растворимыми в воде соединениями. Следовательно, они вымываются из атмосферы осадками задолго до того, как попасть в стратосферу.

ХФУ очень летучи и нерастворимы в воде. Следовательно, они не вымываются из атмосферы и, продолжая распространяться в ней, достигают стратосферы, где более интенсивное солнечное излучение воздействует на них и в результате реакции выделяется хлор. Последний действует как катализатор, постоянно вступая в реакцию с молекулами озона с образованием молекул кислорода (02) и молекул оксида хлора (СЮ2) Молекулы оксида хлора затем вступают в реакцию с атомарным кислородом, с образованием молекул кислорода и свободных атомов хлора. И все начинается сначала. Посредством этого повторяющегося процесса одна молекула хлора может разрушить тысячи молекул озона, прежде чем сама будет нейтрализована.. Таким образом, ХФУ наносят ущерб, выступая в роли переносчиков атомов хлора в стратосферу. Осколки фреоновых молекул разрушительно действуют на слой атмосферного озона. ХФУ уже разрушили от 3 до 5 % озонового слоя атмосферы. Они относительно инертны химически, негорючи и ядовиты. Более того, будучи газами при комнатной температуре, они сжижаются при небольшом давлении с выделением тепла, а испаряясь, вновь его поглощают и охлаждаются.

■ ХФУ используются практически во всех холодильниках, кондиционерах воздуха и тепловых насосах как хлорагенты. Поскольку эти приспособления рано или поздно ломаются и выбрасываются, содержащиеся в них ХФУ обычно попадают в атмосферу.

■ ХФУ при производстве пористых пластмасс подмешивают в жидкие пластмассы при повышенном давлении (они растворимы в органических веществах). Когда давление понижают, ХФУ вспенивают пластмассу, как углекислый газ вспенивает содовую воду. И при этом улетучиваются в атмосферу.

■ Еще одна основная область их применения - электронная промышленность, а именно очистка компьютерных микросхем, которая должна быть весьма тщательной. И опять же ХФУ попадают в атмосферу. Наконец, во многих странах, кроме США, их до сих пор используют как компоненты в аэрозольных баллончиках, которые распыляют их в воздухе.

Использование фрсонов продолжается и пока далеко даже до стабилизации уровня ХФУ в атмосфере. Так, по данным сети Глобального мониторинга изменений климата, в фоновых условиях - на берегах Тихого и Атлантического океанов и на островах, вдали от промышленных и густонаселенных районов - концентрация фреонов -11 и -12 в настоящее время растет со скоростью 5-9 % в год.

Исследованиями ученых установлено, что в случае разрушения озонового слоя может увеличиться частота трех типов рака кожи. Два наиболее распространенных типа рака кожи - базальноклеточный рак (базалиома) и плоскоклеточный рак (шиловидный). Сегодня более 500 тыс. американцев ежегодно подвержены таким заболеваниям. В ранней стадии развития эти типы рака излечимы. Третий тип рака, саркома, встречается значительно реже, но " то наиболее опасная форма. Ежегодно отмечается около 25 тыс. случаев этого заболевания. В 5 тыс. случаев саркома приводит к летальному исходу, что составляет 65 % всех смертей, вызванных всеми видами рака кожи вместе взятыми. Опасность развития саркомы прямо связана с чувствительностью кожи отдельного человека к солнечному свету (светлокожие люди более подвержены этому процессу, чем темнокожие).

УФ-радиация также может повредить роговую оболочку глаза, соединительную оболочку глаза, хрусталик и сетчатку глаза, а также вызвать фотокератозиз (или снежную слепоту), похожий на солнечный ожог роговой или соединительной оболочки глаза. Медики считают, что увеличение воздействия УФ-радиации на людей вследствие разрушения озонового слоя приведет к увеличению числа людей с катарактой.

Обеспокоенные прогнозами ученых представители 93 промышленных стран в 1987 г. в Монреале подписали первый глобальный договор по климату. В соответствии с ним предусматривается постепенное снижение выбросов ХФУ и других искусственных химических соединений, которые приводят к разрушению защитного озонового слоя нашей планеты.

Для каждого вещества, внесенного в список Монреальского протокола, математически рассчитан озоноразрушающий коэффициент в пересчете на одну молекулу. Этот коэффициент - относительная величина, где за единицу принят озоноразрушающий потенциал ХФУ -11 и ХФУ-12.

Озоноразрушающая способность вещества определяется количеством атомов хлора или брома в молекуле, его продолжительностью жизни в атмосфере (т.е. того времени, на протяжении которого это вещество будет сохраняться в атмосфере, прежде чем оно распадется или будет выведено из нее) и особенностями химического процесса, необходимого для распада данного вещества.

Страны, подписавшие договор, обязались сократить вдвое использование озоноразрушающих ХФУ к 1999 г. Однако в связи с ухудшающейся ситуацией в 1990 г. в Лондоне были приняты поправки к Монреальскому протоколу. Согласно Лондонским поправкам, в список регулируемых ХФУ вошли еще десять веществ и было принято решение прекратить использование ХФУ, галогенов и четырехлористого углерода к 2000 г., а метилхлороформа - к 2005 г.

Еще раньше, в 1979 г., в Женеве было проведено совещание на высоком уровне по охране окружающей среды, на котором были приняты важные международные документы: Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, Резолюция о трансграничном переносе загрязнения воздуха и Декларация по малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов. Страны - участницы Конвенции взяли на себя функцию ограничивать и, насколько это возможно, постепенно сокращать и предотвращать загрязнение воздуха.

 

27. Особенности гидросферы

Гидросфера – это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей, океанов, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов.

Важнейшее свойство гидросферы – единство всех видов природных вод (Мирового океана, вод суши, водяного пара в атмосфере, подземных вод), которое осуществляется в процессе круговорота воды в природе. Движущими силами этого глобального процесса служат поступающая на поверхность Земли тепловая энергия Солнца и сила тяжести, обеспечивающие перемещение и возобновление природных вод всех видов.

 

Испарение с поверхности Мирового океана и с поверхности суши является начальным звеном круговорота вода в природе, обеспечивающим не только возобновление наиболее ценного его компонента – пресных вод суши, но и их высокое качество. Показателем активности водообмена природных вод служит высокая скорость их возобновления, хотя различные природные воды возобновляются (замещаются) с неодинаковой скоростью. Наиболее мобильный агент гидросферы – речные воды, период возобновления которых составляет 10-14 суток.

Фундаментальные свойства гидросферы как геологической системы:

■ Консервативность отношений вода - среда, обеспечивающая её гетерогенность (коллективная структуризация).

■ Способность обеспечивать наиболее высокий к.п.д. тепловой машины Земля, т.е. наиболее выгодную форму теплопередачи из недр Земли к её периферии как планеты.

Вода выступает в качестве одного из важнейших экзогенных факторов, видоизменявших лик земной поверхности. Теплоемкость воды в 3, 3 тыс. раз больше теплоемкости воздуха. Поглощая огромное количество тепловой энергии и медленно ее отдавая, вода служит регулятором климатических процессов глобального масштаба.

 

28. Глобальный круговорот воды.

Каждую секунду в него вовлекается 16, 5 млн м³ воды и тратится на это более 40 млрд МВт солнечной энергии. Но данный круговорот — это не только перенос водных масс. Это фазовые превращения, образование растворов и взвесей, выпадение осадков, кристаллизация, процессы фотосинтеза, а также разнообразные химические реакции. Вода, как мы увидим несколько позднее, участвующая в биологическом круговороте и служащая источником водорода и кислорода, составляет лишь небольшую часть своего общего объема.

Вода, непрерывно переходя из одного состояния в другое, совершает малый и большой круговороты. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение осадков на поверхность океана образует малый круговорот. Когда водяной пар переносится воздушными течениями на сушу, круговорот становится значительно сложнее. При этом часть осадков испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая — питает реки и водоемы, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоками, завершая тем самым большой круговорот.

Над океанами выпадает 7/9 общего количества осадков, а над континентами 2/9. Замкнутая, бессточная часть суши в 3, 5 раза беднее осадками, чем периферийная часть суши. Вода, выпавшая на сушу, в процессе фильтрации через почву обогащается минеральными и органическими веществами, образуя подземные воды. Вместе с поверхностными стоками она поступает в реки, а затем в океаны. Поступление воды в Мировой океан (осадки, приток речных вод) и испарение с его поверхности составляет 1260 мм в год.

Несмотря на относительно малую толщину слоя водяного пара в атмосфере (0, 03 м), именно атмосферная влага играет основную роль в циркуляции воды и ее биогеохимическом круговороте. В целом для всего земного шара существует один источник притока воды — атмосферные осадки и один источник расхода — испарение, составляющее 1030 мм в год. В жизнедеятельности растений огромная роль воды принадлежит осуществлению процессов фотосинтеза (важнейшее звено биологического круговорота) и транспирации. Подсчитано, что 1 га елового леса на влажной почве за год транспирирует около 4000 м³ воды, что эквивалентно 378 мм осадков. Суммарное испарение, или масса воды, испаряемой древесной или травянистой растительностью, испарившейся с поверхности почвы, играет важную роль в круговороте воды на континентах. Грунтовые воды, проникая сквозь ткани растений в процессе транспирации, привносят минеральные соли, необходимые для жизнедеятельности самих растений.

Данные по круговороту воды на земном шаре позволяют вычислить активность водообмена в различных частях гидросферы

Наиболее замедленной частью круговорота воды является деятельность полярных ледников. Круговорот воды здесь совершается за 8, 0 тыс. лет, что отражает медленное движение и процесс таяния ледниковых масс. Подземные воды обновляются за 5, 0 тыс. лет, воды океанов — за 3, 0 тыс. лет, атмосферные воды — за 10 суток. Наибольшей активностью обмена, после атмосферной влаги, отличаются речные воды, которые сменяются в среднем каждые 11 суток. Чрезвычайно быстрая возобновляемость основных источников пресных вод и опреснение вод в процессе круговорота являются отражением глобального процесса динамики вод на земном шаре. Происходящий в природе круговорот самоочищающейся воды — вечное движение, обеспечивающее жизнь на Земле.

Пресной воды на Земле очень мало. Вместе с зоной активного водоснабжения подземными водами это лишь 300 млн км³, причем 97% находится в ледниках Антарктиды, Гренландии, в полярных зонах и горах. Однако естественный круговорот воды гарантирует, что без воды Земля не останется.

29. Природные воды

Природные водные объекты изучает наука гидрология. Один из ее разделов - гидрохимия - изучает химический состав природных вод и закономерности его изменения в зависимости от физико-географических геологических, климатических и антропогенных условий окружающей среды. Гидрохимия - наука о химии гидросферы. Один из основных вопросов, подлежащих изучению в рамках этой науки, - это вопрос о формировании химического состава природных вод. При решении этого вопроса используются данные некоторых смежных наук - климатологии, геохимии, минералогии, биологии и ряда других.

-Атмосферные воды

Основой, первоисточником всех природных вод является Мировой океан. В результате испарительных процессов под воздействием энергии солнечного излучения громадные объемы воды поднимаются в атмосферу и переносятся на огромные расстояния. Атмосферные воды являются первой стадией формирования поверхностных и подземных вод. Атмосферные воды относятся к наименее изученным, но можно сказать, что испарившаяся вода содержит незначительное количество примесей и является практически пресной. Общая минерализация ее составляет 10-20 мг/л. Однако это могут быть растворы сильных кислот. Известно, что кислотные дожди наносят непоправимый вред природе. Образуются они в результате взаимодействия атмосферной влаги и газов - окислов серы и азота, в огромных количествах выделяющихся при сжигании органического топлива - мазута, угля, торфа и т. п. В результате растворения этих газов в атмосферной воде ее водородный показатель достигает значений рН 3-4. Эта атмосферная влага фактически является слабым раствором серной, азотной и некоторых других кислот.

-Смешение природных вод

При смешении различных природных вод происходит значительное изменение их химического состава. Так, в результате образования нерастворимых соединений и выпадения осадка получаются воды, химический состав которых не совпадает с химическим составом исходной воды.

Почвы обогащают природные воды газами, органическими веществами, ионами электролитов. В результате прохождения через почвенные слои вода насыщается продуктами разложения органических остатков. Это высокомолекулярные органические, гумусовые и фульвокислоты. В свою очередь, из почвы вымываются комплексные коллоидные соединения вида SiO₂ х Аl₂О₃. При формировании химического состава природных вод в почвенной среде активно протекают процессы ионного обмена между водой и структурными составляющими почвы.

-Антропогенные факторы

Одним из основных антропогенных факторов, оказывающих непосредственное влияние на химический состав природных вод, являются сточные воды. Хозяйственно-бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды могут содержать весь перечень природных и созданных человеком химических элементов и веществ. Поскольку полностью очистить сточные воды не представляется возможным, то все эти вещества оказываются в почве, воде, атмосфере. Сточные воды приводят также к термическому загрязнению природных вод и уменьшению концентрации кислорода, что снижает окислительный потенциал воды.

Интенсивное развитие сельскохозяйственного производства способствует изменению химического состава природных вод (поступление в водоемы нитратов, нитритов, пестицидов, нефтепродуктов, фенолов). Использование оросительного земледелия приводит к усилению засоленности почв. Свалки и захоронения твердых и жидких отходов, отвалы шлаков и пепла, хранилища миненральных удобрений, животноводческие комплексы, пыль и стоки автомобильных дорог, аэрозоли городов и т.д. - все это способствует изменению химического состава природных вод.

 

 

30. Экосистема водоёма

Наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности организмов создаются в прибрежной зоне. Вода здесь до самого дна прогревается солнечными лучами и насыщена кислородом. Вблизи берега развиваются многочисленные высшие растения (камыш, рогоз, водяной хвощ) и водоросли. В жаркое время у поверхности образуется тина — это тоже водоросли. На поверхности плавают листья и цветки белой кувшинки и желтой кубышки, мелкие пластинки ряски полностью затягивают поверхность некоторых прудов. В тихих заводях обитают хищные клопы-водомерки и жуки-вертячки.

В толще воды обитают рыбы и многочисленные насекомые — крупный хищный клоп гладыш, водяной скорпион и др. Мхи образуют на дне обширные темно-зеленые скопления. Донный ил населяют плоские черви планарии, весьма распространен кольчатый червь трубочник и пиявки.

Несмотря на внешнюю простоту пресноводного водоема, его трофическая структура (система пищевых отношений) достаточно сложна. Высшими растениями питаются личинки насекомых, амфибий, скоблящие брюхоногие моллюски, растительноядные рыбы. Многочисленные простейшие (жгутиковые, инфузории, голые и раковинные амебы), низшие ракообразные (дафнии, циклопы), фильтрующие двустворчатые моллюски, личинки насекомых (поденок, стрекоз, ручейников) поедают одноклеточные и многоклеточные водоросли. Рачки, черви, личинки насекомых служат пищей рыбам и амфибиям (лягушкам, тритонам). Хищные рыбы (окунь) охотятся за растительноядными (карась), а крупные хищники (щука) — за более мелкими. Находят себе пищу и млекопитающие (выхухоль, бобры, выдры): они поедают рыбу, моллюсков, насекомых и их личинки.

Органические остатки оседают на дно, на них развиваются бактерии, потребляемые простейшими и фильтрующими моллюсками. Бактерии, жгутиковые и водные виды грибов разлагают органику на неорганические соединения, вновь используемые растениями и водорослями.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: