Воздушная среда это: Воздушная среда

Содержание

Воздушная среда

Биоразнообразие * Воздушная среда * Здоровье * Земельные ресурсы * Климат * Опустынивание * Стихийные бедствия * Горные районы * Лесные ресурсы * Полярные районы * Пресноводные ресурсы * Прибрежные и морские зоны * Экосистемы


 

 

Международный день чистого воздуха для голубого неба
7 сентября 

Мир столкнулся с последовательностью изменений атмосферной среды, как краткосрочных, так и долгосрочных. Эти изменения уже оказывают воздействие на здоровье и благополучие человека. Воздействия различны по характеру, масштабам и региональному распределению и представляют собой смесь как тревожных событий, так и существенного прогресса.

Изменение климата является глобальной проблемой. Влияние его очевидно. Согласно прогнозам доступность воды, продовольственная безопасность и повышение уровня моря оказывают существенное воздействие на жизнь миллионов людей.

Основной движущей силой перемен являются выбросы антропогенных парниковых газов (главным образом CO2). Они оказывают видимое и недвусмысленное влияние на изменение климата.

Документально подтверждено, что за последнее столетие средняя температура на Земле увеличилась приблизительно на 0,74°C. Последствия данного потепления включают повышение уровня моря и увеличение частоты и интенсивности тепловых волн, ураганов, наводнений и засух. Наиболее точная оценка потепления в текущем столетии была получена Межправительственной группой по климатическим изменениям (МГКИ): от 1,8°C до 4°C. Это означает, что влияние потепления климата возрастет, что приведет к потенциальным массовым последствиям, особенно для наиболее уязвимых, малоимущих и обездоленных людей на планете. Все большее беспокойство вызывает вероятность изменений режима выпадения осадков и доступности воды, это, в свою очередь, повлияет на продовольственную безопасность. Основные изменения прогнозируются для таких регионов, как Африка, возможности которых справиться с ситуацией крайне низкие.

Повышение уровня моря угрожает жизням миллионов людей, главным экономическим центрам в прибрежной зоне, а также самому существованию малых островных государств. На сегодняшний день адаптация к изменениям климата является приоритетной задачей для всего мира.

Для того, чтобы в будущем избежать ощутимых последствий изменения климата, необходимо предпринять серьезные шаги по снижению выбросов в таких секторах, как энергетика, транспорт, лесное и сельское хозяйство. На протяжении последних двух десятилетий наблюдалось полное пренебрежение к сокращению выбросов в атмосферу парниковых газов. С момента доклада Международной комиссии по окружающей среде и развитию (Комиссии Брундтланд) в 1987 году продолжается резкий и непрерывный рост выбросов. Существует действующее соглашение (Киотский протокол), однако до принятия глобальных мер еще далеко. Последние исследования показывают, что общая сумма расходов на меры по смягчению последствий изменения климата составила бы лишь малую долю затрат в мировой экономике.

Учет воздействия на климат при планировании развития является первоочередной задачей, особенно в таких секторах экономики, как энергетика, транспорт, сельское хозяйство, лесоводство и развитие инфраструктуры, как на политическом уровне, так и на уровне практической реализации. Более того, политика содействия адаптации к изменению климата в уязвимых секторах, таких как сельское хозяйство, имеет решающее значение для минимизации негативных последствий. Исключительно важное значение имеет преобразование социальной и экономической структуры в общество, обеспечивающее минимизацию выбросов углекислого газа.

По разным оценкам, вследствие загрязнения воздуха в помещении и на улице, ежегодно в мире преждевременно умирают более двух миллионов человек. Хотя качество воздуха в некоторых городах значительно улучшилось, многие области до сих пор страдают от чрезмерного загрязнения воздуха. Ситуация с загрязнением воздуха варьируется от страны к стране, наблюдаются успехи в этой области как в развитых, так и в развивающихся странах, однако основные проблемы остаются нерешенными.

Благодаря усовершенствованию технологий и ряду политических мер в некоторых городах разных стран мира загрязнение воздуха уменьшилось. Тем не менее, увеличение человеческой активности сводит на нет достигнутые преимущества. Спрос на транспортные средства увеличивается каждый год. Именно транспортные средства являются причиной значительной части выбросов антропогенных парниковых газов и разрушительных последствий для здоровья в результате загрязнения воздуха. Многие люди, особенно в Азии, где находится большинство наиболее загрязненных городов, по-прежнему страдают от чрезвычайно высоких уровней загрязняющих веществ в воздухе, которым дышат. Особенно от тонкодисперсных частиц — основного загрязнителя воздуха, затрагивающего здоровье человека. Это также связано с массовым расширением промышленного производства во многих городах Азии, которые производят товары для мировой экономики. Загрязнение, в результате которого создается дымка, также ухудшает видимость. Многие бедные общины по-прежнему зависят от традиционной биомассы и угля для приготовления пищи.
В частности, состояние здоровья женщин и детей ухудшается в результате загрязнения воздуха внутри помещений, в общей сложности от этого типа загрязнителя по некоторым оценкам каждый год преждевременно умирают 1,6 миллионов человек. Многие загрязнители, включая серу и оксиды азота, ускоряют процессы разрушения материалов, в том числе зданий, имеющих историческое значение. Передача различных загрязнителей воздуха на дальние расстояния остается проблемой для здоровья людей и экосистем, а также для предоставления экосистемных услуг. Количество тропосферного (наземный уровень) озона растет во всем северном полушарии. Тропосферный озон является региональным загрязнителем, влияющим на здоровье человека и урожайность сельскохозяйственных культур. Стойкие органические загрязнители, производимые в промышленно развитых странах, накапливаются в Арктике, влияя на жизнь людей, не несущих ответственности за выбросы.

Стратосферный озоновый слой обеспечивает защиту от вредного ультрафиолетового излучения.

«Дыры» в озоновом слое, расположенные над Антарктикой, в настоящее время увеличились и достигли небывалых размеров. Выбросы озоноразрушающих веществ (ОРВ) сократились за последние 20 лет, но состояние стратосферного озона все еще вызывает беспокойство. Положительным моментом является тот факт, что в некоторых промышленно развитых странах предупредительные меры по сохранению стратосферного озонового слоя от разрушения были приняты до того, как последствия стали очевидны. Их руководство имеет ключевое значение для обеспечения сокращения производства и потребления ОРВ. Хотя за последние 20 лет выбросы ОРВ сократились, было подсчитано, что озоновый слой над Антарктикой будет полностью восстановлен только к 2060—2075 годам, учитывая соблюдение Монреальского протокола.

Быстрый рост спроса на энергию, транспорт и другие формы потребления приводит к загрязнению воздуха, он несет ответственность за беспрецедентный рост выбросов антропогенных парниковых газов. С того момента, как комиссия Брундтланд подчеркнула настоятельную необходимость решения данных проблем, ситуация изменилась, в некоторых случаях она улучшилась, в других — ухудшилась. Количество воздействий постоянно растет, приводя к увеличению выбросов. Численность населения увеличивается, для получения энергии люди используют все больше и больше ископаемых видов топлива, потребляют большее количество товаров, много путешествуют, все чаще используя автомобили, как излюбленный вид транспорта. Объемы авиаперевозок стремительно растут, увеличение объемов торговли, как части глобальной экономики, приводит к увеличению объемов морских грузоперевозок, где качество топлива и объемы выбросов в настоящее время не регламентированы. Это давление в настоящее время несколько компенсируется ростом эффективности и/или внедрением новых или усовершенствованием старых технологий.

Меры по устранению вредных выбросов являются доступными и экономичными, но они требуют руководства и взаимодействия. Существующие механизмы уменьшения производства озоноразрушающих веществ являются достаточными, в то время как улучшение качества воздуха во многих частях мира требует укрепления организационных, человеческих и финансовых ресурсов.

Там, где загрязнение воздуха было уменьшено, экономические выгоды, связанные с сокращением воздействия, значительно перевесили издержки на осуществление уменьшения загрязнений. В решении проблемы изменения климата ключевое значение имеют более новаторские и объективные подходы к смягчению последствий и адаптации, также потребуются системные изменения в области потребления и производства. Многие стратегии и технологии, необходимые для уменьшения выбросов парниковых газов и загрязняющих воздух веществ, уже разработаны и являются экономически эффективными. Некоторые страны приступили к осуществлению изменений. Хотя следует продолжать дополнительные исследования и оценки, дляускорения положительных изменений по всему миру требуются динамичное руководство и международное сотрудничество, в том числе передача технологий и эффективных финансовых механизмов. Настоятельно рекомендуется использовать осторожный подход в области долгосрочных рисков, связанных с выбросами веществ с большим временем пребывания в атмосфере, особенно тех, которые также являются антропогенными парниковыми газами.

ГЕО-4 (гл. 2)

ПОВЕСТКА ДНЯ НА XXI ВЕК
Раздел II. Глава 9 Защита атмосферы

Карта качества воздуха
в разных странах мира

Озоновый слой

* * * * * * * * * * *

Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2008 г.»  **  в 2009 г.  ** в 2010 г. ** в 2011 г. ** в 2016 **

Новости   

 

 

Записка ЮНЕП по борьбе с загрязнением

Атмосферный воздух как объект природной среды и правовые основы её охраны – Межгосударственная комиссия по устойчивому развитию

Атмосферный  воздух как объект природной

среды и правовые основы её охраны

Воздух – естественная смесь газов (главным образом азота и кислорода – 98-99 % в сумме, а также углекислого газа, воды, водорода и пр. ) образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования подавляющего числа наземных живых организмов: кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыханияпоступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха, используя метод сжижения, добывают инертные газы. В соответствии с Законом РТ «Об охране атмосферного воздуха» под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений».  В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество.

Состав воздуха:

Вещество

ОбозначениеПо объёму, %

По массе, %

Азот

N2

78,084

75,50

Кислород

O2

20,9476

23,15

Неон

Ne

0,001818

0,0014

Аргон

Ar

0,934

1,292

Метан

CH4

0,0002

0,000084

Гелий

He

0,000524

0,000073

Криптон

Kr

0,000114

0,003

Водород

H2

0,00005

0,00008

Углекислый газ

CO2

0,0314

0,046

Ксенон

Xe

0,0000087

0,00004

 

Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа. Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C – уже 10 граммов. Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа. Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C- уже 10 граммов.

Немецкий мыслитель Фридрих Вильгельм Ницше писал о воздухе, что это наивысшая и самая тонкая из материй. Из воздуха соткана свобода человека. Поэтому символ воздуха в первую очередь это символ свободы. Это свобода, для которой нет никаких преград, ведь воздух нельзя ограничить, нельзя поймать и придать ему форму.

Среди постоянных примесей природного происхождения необходимо также указать на некоторые газообразные продукты, образующиеся в результате как химических, так и биологических процессов.

Среди них заслуживает специального упоминания аммиак, содержание которого вдали от населенных мест равняется 0,003 – 0,005 мг/м3, метан, уровень которого в среднем 0,0002%, окислы азота, концентрация которых в атмосфере достигает примерно 0,0015 мг/м3, сероводород и др.

Кроме газообразных и парообразных примесей, в воздухе, как правило, содержится пыль космического происхождения, выпадающая на земную поверхность в течение года в количестве 0,00007 т/км2, а также пылевые частицы, поступающие при извержении вулканов.

Однако наибольшее значение для естественного загрязнения тропосферы имеет так называемая наземная пыль (почвенная, растительная, дым лесных пожаров), которой особенно много в континентальных воздушных массах из пустынь Африки и Центральной Азии. Таким образом, идеально чистая воздушная среда является в действительности только теоретически существующим понятием.

При этом естественное изменение состава атмосферы обычно играет весьма небольшую роль по сравнению с возможными последствиями его искусственного нарушения. Это нарушение, преимущественно связанное с производственной деятельностью населения, устройствами для бытового обслуживания и транспортом, в состоянии приводить даже к денатурации воздушной среды, т. е. к выраженным отличиям ее свойств и состава от соответствующих показателей природной атмосферы.

Динамическое равновесие, существовавшее в природе в отношении выделения и поглощения кислорода, углекислоты и азота, постепенно нарушалось по мере развития индустриальной деятельности человечества.

В результате основной состав воздуха стал подвергаться, казалось бы, незначительным и медленным, но тем не менее необратимым изменениям. Так, подсчитано, что за последние 50 лет было использовано кислорода примерно столько же, сколько за предшествующий миллион лет, а именно 0,02% от его запаса в атмосфере. В дальнейшем расход этого животворного газа, очевидно, будет превышать 10 млрд. т в год.

Вместе с тем соответственно повышается и выброс в воздушную оболочку земного шара двуокиси углерода, достигший 360 млрд. т за последние 100 лет. Некоторому уменьшению может подвергнуться и абсолютная масса атмосферного азота, который все больше используется в промышленности для получения различных химических продуктов, главным образом удобрений.

Достаточно сказать, что его потребление за 1970 – 1971 гг. достигло почти 40 млн.т. Для того чтобы представить себе возможные последствия указанных изменений состава воздушной среды необходимо хотя бы вкратце остановиться на биологической роли важнейших ее ингредиентов.

Атмосферный воздух как объект правовой охраны

Атмосферный воздух представляет собой эле­мент окружающей природной среды, жизненно важный для биологических организмов, включая людей, который служит защитой от космических излучений, поддерживает определенный тепло­вой баланс на планете, определяет климат и т. д. Наряду с экологическими функциями атмосфер­ный воздух выполняет важнейшие экономичес­кие функции, так как выступает незаменимым элементом производственных процессов, энер­гетической, транспортной и другой деятельности человека.

Интенсивное развитие промышленности, рост городов, увеличение количества транспорт­ных средств, активное освоение околоземного пространства приводят к изменению газового со­става атмосферы, накоплению различных видов загрязнений (пылевого, химического, электро­магнитного, радиационного, шумового и др.), разрушению озонового слоя атмосферы, нару­шению ее естественного баланса. Все это наносит ощутимый вред экономике, здоровью людей, природной среде и вызывает необходимость регулирования антропогенного воздействия на атмосферный воздух.

Правовое регулирование отношений в сфере охраны атмосферного воздуха осуществляет­ся Законами Республики Таджикистан «Об охране атмо­сферного воздуха»,  «Об ох­ране окружающей природной среды», а также рядом подзаконных ак­тов – Положениями о государственном контроле за охраной атмосферного воздуха, о государственном учете вредного воздействия на атмосферный воздух, о Межведомственной комиссии по охране озонового слоя и др. Республика Таджикистан является участником нескольких международных согла­шений по вопросам охраны атмосферы, например, Международной Вен­ской конвенции об охране озонового слоя, Конвенции ООН об изменении климата, Монреальского протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

Важные положения об охране атмосферного воздуха содержатся в нор­мативных актах, регулирующих использование и охрану земель, лесов, вод, недр и других природных ресурсов, а также в уголовном, административном, гражданском и иных отраслях законодательства.

В силу своих естественных свойств атмосферный воздух в настоящее время не рассматривается в качестве объекта присвоения, поэтому отноше­ния собственности по поводу атмосферного воздуха, а также процесс его экономического использования не регулируется законодательством. Эколо­гическое право обеспечивает лишь его охрану от вредных воздействий.

Правовая охрана атмосферного воздуха представляет собой систему за­крепленных законом мер, направленных на сохранение в чистоте и улучше­ние состояния атмосферного воздуха, предотвращение и снижение вредных химических, физических, биологических и других воздействий на атмосфе­ру, вызывающих неблагоприятные последствия для населения, народного хозяйства, растительного и животного мира. Содержание правовой охраны атмосферного воздуха составляет ком­плекс мер, основными среди которых являются учет, контроль, установле­ние нормативов в сфере охраны атмосферного воздуха, обеспечение выпол­нения экологических требований источниками вредного воздействия на атмосферный воздух, а также организация территории населенных пунктов, промышленных зон с учетом норм и правил охраны атмосферного воздуха.

Основой для регулирования охраны атмосферного воздуха является пре­дусмотренный законом государственный учет видов и количества (размеров) вредного воздействия на атмосферу, а также объектов, оказывающих такое воздействие (ст. 27-28 Закона РТ «Об охране атмосферного воздуха).

 

Ведущий специалист

Отдела контроля за

использованием и охраной

атмосферного воздуха                               Шерали  Муртазоев

http://www. hifzitabiat.tj/index.php?option=com_content&view=article&id=339&catid=1&Itemid=85&lang=ru

Атмосферный воздух как объект природной среды и правовые основы её охраны

ВОЗДУШНАЯ СРЕДА И ЕЕ ЗООГИГИЕНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Воздушная среда — важнейший элемент биосферы, представляющий собой комплекс разнообразных физических, химических, механических и биологических факторов. Изменение состава и свойств воздушной среды оказывает отрицательное воздействие на организм, причем она сама может являться наиболее опасным носителем токсического и инфекционного начала. Вместе с тем атмосфера оказывает громадное влияние на климатообразование, определяя количество и качество солнечной радиации у земной поверхности. Облачность, ветер, дожди, снег — все это рождается в воздушной оболочке нашей планеты.
В процессе жизнедеятельности организм животных приспосабливается (адаптируется) к изменениям внешней среды. В других случаях, когда внешние раздражители являются чрезвычайно сильными, организм не успевает к ним приспособиться и наступают стрессовые явления, которые всегда ведут к снижению резистентности и продуктивности животных, а иногда и гибели. Следовательно, меняя состояние воздушной среды, можно целенаправленно влиять на характер реакций организма, изменяя их в нужную, полезную для животных сторону.
Параметры воздушной среды должны быть не только оптимальными, но и стимулирующими, укрепляющими здоровье животных и повышающими их продуктивность.
Метеорологические явления, происходящие в окружающей воздушной среде (изменение температуры, влажности, атмосферного давления, атмосферные осадки, движение воздуха, солнечная радиация и др.), определяют состояние этой среды за определенный короткий промежуток времени или состояние ее, характерное для данной местности за длительный период времени.
Совокупность метеорологических явлений, определяющая состояние воздушной среды в данный период времени в данном пункте, называется погодой. Закономерная последовательность метеорологических процессов, выявляющаяся в многолетнем режиме погоды в данной местности, называется климатом.
 


< Предыдущая   Следующая >

Среда воздушная — Энциклопедия по машиностроению XXL

Под глубиной аэрированного потока Аа понимают расстояние от дна до границы раздела воздушно-капельной области потока и воздушной среды (воздушного потока). При этом сама граница определяется условно принимают, что она характеризуется некоторой концентрацией 5, например от 0,9 до 0,99.  [c.248]

Тормозные регуляторы скорости в зависимости от способа превращения излишней энергии двигателя в тепло могут быть а) с трением между твердыми телами-, б) с трением о среду — воздушны, и жидкостные, в) с торможением вихревыми токами — магнитоиндукционные.  [c.385]


Существуют также и физические проблемы, связанные с нефтяными пятнами. Как показано в гл. 12, благодаря взаимодействию двух сред — воздушной и океанской — в атмосферу попадает значительное количество влаги, более 3-10 т ежегодно. Механизм обмена включает как испарение, так и образование водяной пыли. Нефтяные пятна воздействуют и на то, и на другое, сокращая количество водяных испарений и покрывая тонкой нефтяной пленкой мельчайшие пузырьки морской влаги. Нефть по воде может распространяться на много километров от места ее попадания.[c.239]

Реверберационные камеры — это помещения, в которых вследствие резонансного усиления колебаний среды (воздушной или газовой), возбуждаемой источником, и отражения звуковых волн от ограждающих поверхностей создается акустическое поле высокой интенсивности.  [c.445]

Рабочий воздух в приводных пневматических молотах представляет собой упругую среду (воздушную пружину) между поршнями рабочего и компрессорного цилиндров (фиг. 73). Поршень компрессора совершает возвратнопоступательные движения от кривошипного вала. Баба получает движение вследствие изменения давления воздуха в верхней и нижней полостях рабочего цилиндра.  [c.379]

В подавляющем большинстве задач для полной характеристики окружающей среды (воздушной атмосферы) достаточно знать не более трёх параметров температуру Го.с, давление / о.с и влагосодержание й о.с (или относительную влажность фо.с)-  [c.109]

По этой причине шар не останавливается мгновенно после прекращения действия силы, а некоторое время движется вследствие воздействия окружающей среды. Воздушная среда в данном случае является активным началом движения, ибо, не будь еГ, тело должно было бы мгновенно прийти в состояние покоя.  [c.13]

В современной высокотемпературной технике применяют нагреватели нз карбида кремния в различных средах — воздушной, кислородной, азотной, углекислой и других. Вопросы взаимодействия электронагревателей с этими средами рассматриваются в специальной литературе [201, 202]. Отметим лишь, что наиболее благоприятны условия службы их в защитной среде (азот, аргон), в окислительной же (кислород, углекислый газ, воздух) срок службы тем длительнее, чем менее активен окислитель [203].  [c.97]

Весьма серьезной эксплуатационной нагрузкой является тепловое воздействие. В большинстве случаев, особенно в сильноточных устройствах, изоляционным материалам приходится работать при повышенных температурах, вызванных как потерями энергии в электротехнических материалах, главным образом проводниковых и магнитных (по крайней мере при невысоких частотах), так и повышенной температурой окружающей среды. Воздушная изоляция наименее чувствительна к действию повышенных температур, встречающихся в различных электротехнических устройствах, как правило, не превышающих несколько сот градусов (за исключением некоторых особых случаев, как, например, электрическая дуга). В жидких диэлектриках, помимо непосредственного воздействия на электрические характеристики, что само по себе может лимитировать предел рабочей температуры, повышенная температура вызывает различного вида деструкцию (разложение), в частности термоокислительную. Окислительному процессу особенно сильно подвержены чисто органические жидкости, например трансформаторное масло. Сильно окислившееся масло не может нормально выполнять свои функ-ции.  [c.109]


Весьма серьезной эксплуатационной нагрузкой является тепловое воздействие. В большинстве случаев, особенно в сильноточных устройствах, изоляционным материалам приходится работать при повышенных температурах, вызванных как потерями энергии в электротехнических материалах, главным образом проводниковых и магнитных, так и повышенной температурой окружающей среды. Воздушная изоляция наименее чувствительна к действию повышенных температур, встречающихся в различных электротехнических устройствах, как правило, не превышающих  [c.107]

Уменьшение объема гидропласта за счет сжимаемости находящихся в его среде воздушных пузырьков  [c.245]

В современной авиации среди воздушно-реактивных двигателей (ВРД) наиболее широкое распространение получили газотурбинные двигатели (ГТД).  [c.3]

А — керамическая стенка формы Б — жидко-твердое состояние В—жидкий металл 1 — открытая (тупиковая) пора 2 — закрытая пора, связанная каналом с металлом 3 — закрытая пора, связанная с внешней средой воздушная раковина  [c.147]

Технологическое кондиционирование обеспечивает параметры воздушной среды, удовлетворяющие требованиям технологического процесса. Например, сборка изделий в цехах прецизионного машиностроения должна проводиться при постоянной температуре воздуха с допустимыми отклонениями 0,01 °С.[c.199]

Автономные кондиционеры. Автономные кондиционеры применяются чаще всего для небольших помещений и имеют ограниченную производительность по воздуху — до 620 кг/ч. Автономный кондиционер всегда комплектуется холодильной машиной, конденсатор которой имеет водяное или воздушное охлаждение. Кондиционер с воздушным охлаждением конденсатора обычно устанавливается в оконном или стенном проеме (рис. 23.11) так, что наружный его отсек /О сообщается с окружающей средой, а внутренний — с помещением. Засасываемый через жалюзи 3 наружный воздух вентилятором 2 подается на обдув конденсатора / и затем снова выбрасывается наружу. Воздух помещения очищается в фильтре 6 и другим вентилятором 7 подается в испаритель 5 холодильной машины, где охлаждается и поступает обратно в помещение. Герметичный компрессор 9 холодильной машины устанавливается в наружном отсеке. Для подачи в помещение свежего воздуха  [c.202]

Характер движения и структура слоя при первом режиме движения были рассмотрены ранее ( 9-5, 9-6). Остановимся на режимах, характерных разрывом слоя. При увеличении скорости до величин, близких к предельной, предвестники разрыва слоя наблюдались в пристенной зоне. Эти местные разрывы, локальные воздушные мешки, имеющие в основном продольную протяженность, как правило, вызывались некоторым местным отличием состояния поверхности стенок. Дальнейшее небольшое повышение скорости до Уцр увеличивало частоту появления местных разрывов до их слияния по периметру канала. Возникал пробковый разрыв слоя, который также периодически исчезал, уступая место неустойчивому плотному слою. Наконец увеличение скорости сверх предельного значения полностью разрушало остатки предельного равновесия сил в слое и приводило к полному распаду плотной среды в гравитационно падающую взвесь с высокой концентрацией частиц.  [c.302]

Работа по экологическому обучению и пропаганде должна производиться систематически и целенаправленно, иначе не будет воспринята как жизненно необходимая. Дополнительной эффективной организационной формой борьбы за ограничение выбросов вредных веществ автомобильными двигателями является проведение весенне-летних декадников, представляющих собой ограниченный по времени комплекс административных, пропагандистских мер и контроля, используемых совместно. Цель декадника — максимально интенсифицировать в определенный момент пропаганду мер оздоровления воздушного бассейна, привлечь внимание общественности и продемонстрировать ответственность за сохранность окружающей среды работников автомобильного транспорта.  [c.102]

Температурные погрешности, т. е. изменения размеров и формы деталей под действием температуры. Причинами возникновения температурных деформаций являются метеорологические условия (температура воздушной среды на производстве), нагрев обрабатываемой детали вследствие выделения теплоты при резании.  [c.59]


Резиновая пластина толщиной 26 = 20 мм, нагретая до температуры /о=140°С, помещена в воздушную среду с температурой /, = 15° С.  [c.37]

Определить промежуток времени, по истечении которого лист стали, прогретый до температуры о = 500°С, будучи помещен в воздушную среду, температура которой ж=20 С, примет темпе-  [c.40]

По характеру сушильного агента различают сушильные камеры воздушные, газовые, действующие перегретым паром, аэродинамические, высокочастотные, сушки в расплавленных средах. Воздушные работают с помощью влажного воздуха посредством паровых, водяных калориферов. В газовых камерах агентом служит смесь воздуха с топочными газами. В камерах с перегретым паром атмосфгрного давления последний получается при испарении влаги из материала. Воздух в такой среде отсутствует.  [c.117]

В отличие от усилителей с золотником и соплом-заслоикой гиа-роусилитель со струйной трубкой имеет участки потока жидкости, соприкасающиеся с окружающей средой (воздушной или жидкой), и по этой причине занимает обособленное место. На рис. 5.18 показана упрощенная принципиальная схема гидроусилителя со струйной трубкой. При повороте управляющим элементом струйной трубки 2 вокруг оси О, перпендикулярной к плоскости рисунка, струя истекающей из трубки рабочей жидкости перекрывает входные окна приемных сопел  [c.349]

Различают два типа такого рода вибраций структурный шумоволновой процесс, распространяющийся по конструкциям, непосредственно связанным с источником вибраций, -валопроводам, трубопроводам, фундаменту, и воздушный шум, обусловленный ихтучением колебательной энергии вибрирующих частей машины или связанных с нею конструкций в окружающую их воздушную среду воздушный шум может иметь также и аэродинамическое происхождение и порождаться турбулентным характером течения воздушного потока на всасывающих или Б нагаетательных и выхлопных трактах газотурбинных установок, систем охлаж-  [c. 431]

Уменьшение объема гидропластмассы за счет сжимаемости находящихся в ее среде воздушных пузырьков V 0,002V, где V—объем гидропластмассы, заключенной в рабочей полости  [c.275]

После пуска двигателя вследствие повыщения частоты вращения разрежение в смесительной камере быстро возрастает. Чтобы при этом не происходило переобога-щения смеси и остановки двигателя, на воздушной заслонке установлен пластинчатый клапан, который под действием разрежения открывается и пропускает в смесительную камеру необходимое количество воздуха. При прогреве двигателя в условиях низких температур окружающей среды воздушную заслонку прикрывают для обогащения горючей смеси.  [c.135]

Откалиброванное кольцо по склизу поступает на транспортер установки для охлаждения колец УТО-2, которая осуществляет ускоренное охлаждение колец форсунками в среде воздушно-водяной ныли и складирование охлажденных колец в бункер.  [c.123]

Воздушной скоростью называется скорость движения самолета относительно воздушной среды. Воздушная скорость развивается иод действием винто-моторной группы самолета и зависит от технических свойств машины, оборотов мотора, нагрузки и плотности воздуха. Направление воздуншой скорости совпадает с осью симметрии самолета, иначе говоря, с продольной осью (курсом) самолета. Воздушная спорость измеряется в л-.и/час и м/сеп.  [c.30]

Воздушный объем над свободной поверхностью жидкости сообщается с окружаюш,ей средой через сапун 4, снабн[c.410]

Гидродинамическое сопротивление различных шаровых укладок было исследовано автором работы совместно с Е. Ф. Яну-цевичем в 1959 г. на разомкнутых и замкнутых газодинамических трубах с воздушной средой, очищенной от влаги и паров воды. Был определен коэффициент сопротивления слоя четырнадцати различных шаровых укладок. Значения объемной пористости, отношения (N = D-rp/d) диаметров труб и шаров приведены в табл. 3.3, а коэффициентов сопротивления — в табл. 3.4.  [c.59]

В некоторых случаях титан склонен к межкристаллитной коррозии. Так, наблюдалось межкристаллитное разрушение сварных соединений титана в сернокислом растворе (12—187о серной кислоты), насыщенном сернистым газом с примесями мышьяка, двуокиси селена и окиси железа, — металл шва и зона термического влияния сварного соединения подвергались меж-кристаллнтнпй коррозии. Межкристаллитное растрескивание титана наблюдалось в красной дымящей азотной кислоте, растворах брома в метиловом спирте и в их парах. Имеются сведения о коррозионном растрескивании титана в расплавленном кадмии, в хлорированных углеводородах, а также в воздушной среде при 260° С, когда на поверхности титана имелись сухие кристаллы хлористого натрия.  [c.278]

Отмеченные выше недостатки термопары типа К, вне хюмне-ния, часто приводят к серьезным погрешностям при измерении температуры, указанным на рис. 6.8 и 6.9, что, однако, не препятствует ее широкому использованию в промышленности. Для более ответственных измерений требовалось разработать термопару, которой можно было бы пользоваться в воздушной среде  [c. 290]

При прохождении ультразвуковой волны из одной среды в дру гую с разным акустическим сопротивлением рс происходит от ражспие некоторого количества энергии от границы. Отражение растет при увеличении разности акустических сопротивлений обеих сред. При наличии воздушного зазора между излучателем и контролируемым металлом ультразвуковая волна почти вся отражается и в пего не входит. Для проникновения волны в металл на поверхность изделия наносят контактную жидкость (воду или масло).  [c.127]


Наземно-воздушная среда обитания организмов — Природоведение. 5 класс. Ярошенко

Природоведение. 5 класс. Ярошенко

Изучение параграфа поможет вам:

  • называть среды обитания организмов;
  • приводить примеры обитателей наземно-воздушной среды обитания;
  • приводить примеры приспособлений организмов к жизни в наземно-воздушной среде.

Разнообразие сред обитания. Организмы живут в разных средах: наземно-воздушной, водной и почвенной (рис. 132). Каждая среда отличается особенностями условий существования — это освещённость, температура, увлажнённость, наличие воздуха.

Рис. 132. Среды обитания организмов: а — наземно-воздушная; б — водная; в — почвенная

Жизнь организмов в наземно-воздушной среде связана с земной поверхностью и воздухом.

Непрерывное пребывание организмов в воздухе невозможно. Насекомые и птицы определённое время используют воздушные течения для перемещения, а потом ищут опору на земной поверхности.

Жизнь организмов в водной среде — это жизнь в различных водоёмах планеты от маленьких ручейков до океанов. Почвенной средой является верхний плодородный слой Земли — почва.

Различают наземно-воздушную, водную и почвенную среды обитания.

Особенности наземно-воздушной среды обитания. В наземно-воздушной среде достаточно света и воздуха. Но увлажнённость и температура воздуха отличаются большим разнообразием. На болотистых территориях — чрезмерное количество влаги, в степях её значительно меньше. Ощутимы также суточные и сезонные колебания температуры.

Приспособление организмов к жизни в условиях разной температуры и увлажнённости. Большинство приспособлений организмов наземно-воздушной среды связано с температурой и влажностью воздуха. Животные степи (скорпионы, пауки тарантул и каракурт, суслики, мыши-полёвки) прячутся от жары в норках. От жарких солнечных лучей растения защищает повышенное испарение воды листьями. У животных таким приспособлением является выделение пота. С наступлением холодов птицы улетают в тёплые края, чтобы весной снова вернуться на место, где родились и где дадут потомство.

Особенностью наземно-воздушной среды в южных областях Украины и в Крыму является недостаточное количество влаги. Ознакомьтесь по рис. 133 с примерами растений, приспособившихся к подобным условиям.

Рис. 133. Растения, приспособившиеся к существованию в засушливых местностях: а — кактус; б — синеголовник приморский

Приспособление организмов к передвижению в наземно-воздушной среде. Для многих животных наземно-воздушной среды важно передвижение по земной поверхности либо в воздухе. Для этого у них появились определённые приспособления, а их конечности имеют различное строение. Одни приспособились к бегу (волк, лошадь), вторые — к прыжкам (кенгуру, тушканчик, кузнечик), третьи — к полёту (птицы, летучие мыши, насекомые) (рис. 134). Ужи, гадюки не имеют конечностей и перемещаются, изгибая тело.

Рис. 134. Животные наземно-воздушной среды

Семена и плоды некоторых наземных растений перемещаются на большие расстояния с помощью ветра или животных (рис. 135).

Рис. 135. Приспособления семян для перемещения на значительные расстояния

К жизни высоко в горах приспособилось значительно меньше организмов, поскольку для растений там мало почвы, влаги и воздуха, а у животных возникают трудности с перемещением. Но некоторые животные, например горные козлы муфлоны (рис. 136), способны перемещаться почти вертикально вверх и вниз, если есть хотя бы небольшие неровности. Поэтому они могут жить высоко в горах.

Рис. 136. Горный козёл муфлон

Приспособление организмов к различному освещению. Одним из приспособлений растений к различному освещению является направленность листьев к свету. В тени листья располагаются горизонтально: так на них попадает больше световых лучей. Светолюбивые подснежник и хохлатка развиваются и цветут ранней весной. В этот период им достаточно света, поскольку листья на деревьях в лесу ещё не распустились.

Цветение хохлатки в весеннем лесу

Приспособление животных к фактору освещения наземно-воздушной среды обитания — строение и размеры глаз. У большинства животных этой среды хорошо развиты органы зрения. Например, ястреб с высоты своего полёта видит бегущую по полю мышь.

За многие столетия развития организмы наземновоздушной среды приспособились к воздействию её факторов.

Станьте исследователями природы

Проведите наблюдение за чудесными птицами Украины — аистами. Вы увидите, как плавно и красиво летит эта птица, какие большие у неё крылья. Обратите внимание на длинные ноги этих птиц. Попытайтесь ответить на вопрос: «К чему приспособились аисты, имея такие ноги?».

Аист

Проведите наблюдение за несколькими растениями наземно-воздушной среды, а также животными, ведущими наземный образ жизни. Какие из рассмотренных в параграфе, а также новые приспособления организмов к обитанию в этой среде вам удалось обнаружить?

Будьте защитниками природы

Почти всем живым существам необходим кислород. Его вырабатывают зелёные растения. Предложите, как сохранить в вашей местности чистоту воздуха и содержание кислорода в его составе.

Проверка знаний

1. Какие особенности имеет наземно-воздушная среда обитания?

2. Как в наземно-воздушной среде факторы неживой природы влияют на организмы?

3. На примере нескольких растений и животных своей местности расскажите об их приспособлениях к обитанию в наземно-воздушной среде.

4. Опишите результаты наблюдений, проведённых вами по заданиям рубрики «Станьте исследователями природы».

5. Обсудите в группе примеры положительного и отрицательного влияния человека на организмы наземновоздушной среды обитания.



Зачем нужна вентиляция в доме?

Зачем нужна вентиляция там где мы живем? На первый взгляд вопрос риторический — качество воздушной среды — не только комфортная составляющая, это предпосылки для хорошего самочувствия, настроения, трудоспособности..

Любое помещение (квартира, дом, комната) — это замкнутый объем, в котором находится вполне определенное этим объемом количество воздуха, предположим изначально качественного. Без связи с улицей нам его хватит не надолго, станет душно (недостаток кислорода), влажно (избыточная влага от жизнедеятельности), появятся специфические запахи  (сан. узлы, ванна, кухня, и т.д.). Нам нужен «свежий воздух»
И так определились, в квартире, загородном доме — воздухообмен необходим, а как его организовать: открывать форточки, двери, задвижки печных и каминных труб, или сделать полноценную вентиляцию, не зависящую от капризов погоды, не создающую сквозняков, подающую в дом воздух обогащенный кислородом и с комфортной температурой? Каждый решает этот вопрос сам, и что-бы немного разобраться, давайте подумаем вместе.

Нужна ли вентиляция в загородном доме?

Вы приступаете к строительству своего долгожданного, уже любимого, красивого и удобного для всех членов семьи дома? Там у каждого будет своя спальня, кабинет у главы семьи, отдельный санузел на каждом этаже, большая гостиная, удобная кухня, баня, небольшой бассейн и гараж соединенный с домом?

Или дом небольшой: кухня-столовая, 2-3 спальни и санузел?

Ваш дом каркасный или выполнен из бруса?, или из кирпича?, из блоков? — это не столь важно, вентиляция, или как минимум — проветривание, нужны в любом доме, а свойства строительного материала (физические свойства ограждающих конструкций) просто необходимо учесть при проектировании.

Мы сейчас не оцениваем размеры и количестве помещений, не определяем из какого материала будет построен наш дом, мы рассуждаем, как организовать в нем комфортную воздушную среду. Безусловно, во всех помещениях необходим качественный, чистый воздух, но в разных объемах, с разным соотношением производительности приточного и вытяжного каналов (баланс), т. е каждый тип помещений определяет требования к вентиляции в зависимости от своего назначения.

Вентиляция в кухне.


В воздушную среду кухни активно поступают: влажный пар из кастрюль и чайника, влажные испарения от раковины и мокрой посуды, запахи приготавливаемой пищи. В пламени газовых комфорок сгорает кислород и выделяется оксид углерода и серы, температура воздуха возрастает. Процесс приготовления пищи достаточно длительный, поэтому еще добавим потребление кислорода и влаго / тепло выделения от трудящихся там домочадцев.

Вентиляция в санузле.


Воздушную среду санузла отличает: повышенная влажность (душ, купание в ванне, стирка, сушка влажного белья, испарения из унитаза, конденсат на водопроводных трубах), запахи канализации.

Вывод: на кухне и в санузле необходима прежде всего вытяжная вентиляция, удаляющая все перечисленное (влаговыделения, пар, избыточное тепло, запахи и т.д). Остается вопрос — где взять воздух для замещения того, что «вылетел» в вытяжные каналы? Вытяжки обеспечат на кухне и санузле «отрицательное давление» т.е в эти зоны будет поступать воздух из остальных помещений, где нет вытяжных каналов (спальня, гостиная, детская, кабинет). Как мы уже отмечали выше, процесс не бесконечный, если закрыты все двери и окна в доме (и они с хорошим уплотнением), то «избытков воздуха» хватит не на долго, и эффективность вытяжек снизится практически до «0». Выход — открытые форточки, двери или наличие в жилых помещениях приточной вентиляции, которая создаст устойчивый «воздушный подпор» (избыточное давление) в жилых помещениях и обеспечит эффективность работы вытяжных каналов.

Следует учесть: Вытяжные каналы кухни и санузла должны быть автономные (не должны объединяться ни на каком уровне, во избежании перетоков) С этой-же целью, в ряде зданий дополнительно заложены отдельные вентиляционные каналы для четных и нечетных этажей.

Вентиляция в спальне.


В спальне мы проводим не менее 6-8 часов в сутки и наше самочувствие зависит от качества отдыха, и в значительной степени от комфортного состояния воздушной среды. Нам не должно быть — холодно, жарко, душно и т.д Если эту заботу «переложить на плечи » системы вентиляции и кондиционирования, то вам не придется прерывать сон для того, что-бы регулировать нагрев батарей отопления, из-за того что «холодно или жарко», открывать / закрывать форточки потому что «душно» и т..д, все будет происходить автоматически.

Вентиляция в гостинной.


Этот тип помещений в большей степени востребован в дневное и вечернее время, отличается «скученностью людей», особенно тогда, когда мы принимаем гостей. Каждый человек выделяет от 100 до 300 Вт/час тепла, от 50 до 400гр влаги, от 120 до 432л , углекислого газа в сутки (данные приблизительные и сильно разнятся в зависимости от интенсивности обмена веществ каждого организма, ритма движения и т.д). Например, если мы находимся в состоянии отдыха, можно ориентироваться на минимальные значения, а если выполняем физические упражнения или танцуем, то максимальные.

Вентиляция в детской комнате.


Все, что мы с вами отметили по вентиляции гостинной, в большей степени относится и к детской комнате, с той лишь поправкой, что она используется практически круглосуточно и это «высокое звание» предъявляет повышенные требования к чистоте воздуха, для уменьшения «бактериальной нагрузки» на неокрепшую иммунную систему вашего чада. Во избежание простудных заболеваний, требования к распределению воздуха в детской еще строже:приточные диффузоры желательно располагать на удалении от спальных, рабочих и игровых зон, скорость распределения воздуха должна быть ниже и т.д. В любом случае неплохо в отсутствии детей устраивать дополнительное «проветривание» — интенсивный режим работы вентиляции или «сквозняк» при ее отсутствии

Вывод: Воздушная среда таких помещений, как спальня, гостинная, детская, кабинет и т.д, требует прежде всего притока свежего воздуха. Важно учесть, что система вентиляции должна быть спроектирована с учетом характеристик всех помещений дома и в процессе проведения монтажных и пусконаладочных работ, соответствующим образом  сбалансирована. Это позволит создать действительно комфортную воздушную среду и избежать «перетоков» воздуха из зон с отрицательным давлением (кухня, с/у, ванная) в жилые помещения.

Если вы хотите узнать, как работает вентиляция, подобрать и купить вентиляционное оборудование в Москве, создать вентиляцию квартиры, загородного дома, бассейна, офиса, ознакомиться с системами увлажнения и осушения воздуха, можете найти информацию на соответствующих разделах сайта «Рекомендации».

Мы предоставляем различные варианты решений для вентиляции вашего дома, все необходимое основное и дополнительное оборудование, расходные материалы, выполнение всех видов работ. Вы можете выбрать интересующий вас вариант оборудования самостоятельно либо обратиться к нам по E-mail: [email protected] или по тел. +7 (495) 127-09-37

Вентиляция в квартире

Вентиляция в загородном доме

Вентиляция бассейна

Увлажнение воздуха

Если вы хотите использовать энергосберегающие решения и значительно снизить эксплуатационные расходы, если вам необходимы данные о монтаже вентиляции, вы можете перейти в раздел «Статьи»

Энергоэффективная вентиляция

Монтаж вентиляции.


Существенные особенности наземно-воздушной среды обитания. Наземно-воздушная среда жизни

НОВЫЙ ВЗГЛЯД Адаптации организмов к обитанию в наземно-воздушной средеЖивые организмы в наземно-воздушной среде окружены воздухом. Воздух имеет низкую плотность и, как следствие, малую подъемную силу, незначительную опорность и низкую сопротивляемость при движении организмов. Наземные организмы живут в условиях сравнительно низкого и постоянного атмосферного давления, также обусловленного низкой плотностью воздуха.

Воздух обладает низкой теплоемкостью, поэтому он быстро нагревается и столь же быстро охлаждается. Скорость этого процесса находится в обратной зависимости от количества содержащихся в нем водяных паров.

Легкие воздушные массы имеют большую подвижность, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Это способствует поддержанию на постоянном уровне газового состава воздуха. Содержание кислорода в воздухе значительно выше, чем в воде, поэтому кислород на суше не является лимитирующим фактором.

Свет в условиях наземного обитания из-за высокой прозрачности атмосферы не выступает в качестве лимитирующего фактора, в отличие от водной среды.

Наземно-воздушная среда имеет разные режимы влажности: от полного и постоянного насыщения воздуха водяными парами в некоторых районах тропиков до практически полного их отсутствия в сухом воздухе пустынь. Велика также изменчивость влажности воздуха в течение суток и сезонов года.

Влага на суше выступает в качестве лимитирующего фактора.

Из-за наличия гравитации и отсутствия выталкивающей силы у наземных обитателей суши хорошо развиты опорные системы, поддерживающие их тело. У растений — это разнообразные механические ткани, особенно мощно развитые у деревьев. Животные в ходе эволюционного процесса выработали как наружный (членистоногие), так и внутренний (хордовые) скелет. Некоторые группы животных имеют гидроскелет (круглые и кольчатые черви). Проблемы у наземных организмов с поддержанием тела в пространстве и преодолением сил гравитации ограничили их предельную массу и размеры. Самые крупные животные суши уступают по размерам и массе гигантам водной среды (масса слона достигает 5 т, а синего кита — 150 т).

Низкая сопротивляемость воздуха способствовала прогрессивной эволюции систем передвижения наземных животных. Так, наиболее высокую скорость движения по суше приобрели млекопитающие, а птицы освоили воздушную среду, развив способность к полету.

Большая подвижность воздуха в вертикальном и горизонтальном направлениях используется некоторыми наземными организмами на разных стадиях их развития для расселения с помощью воздушных потоков (молодые пауки, насекомые, споры, семена, плоды растений, цисты протистов). По аналогии с водными планктонными организмами в качестве приспособлений к пассивному парению в воздушной среде насекомые выработали сходные адаптации — мелкие размеры тела, разнообразные выросты, увеличивающие относительную поверхность тела или некоторых его частей. Семена и плоды, распространяемые ветром, имеют различные крыловидные и парагаютовидные придатки, увеличивающие их способность к планированию.

Приспособления наземных организмов к сохранению влаги также разнообразны. У насекомых тело надежно защищено от высыхания многослойной хитинизированной кутикулой, в наружном слое которой содержатся жиры и воскоподобные вещества. Сходные водосберегающие приспособления развиты и у пресмыкающихся. Выработанная у наземных животных способность к внутреннему оплодотворению сделала их независимыми от наличия водной среды.

Почва представляет собой сложную систему, состоящую из твердых частиц, окруженных воздухом и водой.

В зависимости от типа — глинистая, песчаная, глинисто-песчаная и др. — почва в большей или меньшей степени пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами. В почве, по сравнению с приземным слоем воздуха, сглажены температурные колебания, а на глубине 1 м неощутимы и сезонные изменения температуры.

Самый верхний горизонт почвы содержит большее или меньшее количество перегноя, от которого зависит продуктивность растений. Расположенный под ним средний слой содержит вымытые из верхнего слоя и преобразованные вещества. Нижний слой представлен материнской породой.

Вода в почве присутствует в пустотах, мельчайших пространствах. Состав почвенного воздуха резко меняется с глубиной: содержание кислорода уменьшается, а углекислого газа — возрастает. При затоплении почвы водой или интенсивном гниении органических остатков возникают бескислородные зоны. Таким образом, условия существования в почве различны на разных ее горизонтах.

В ходе эволюции эта среда была освоена позже, чем водная. Ее особенность заключается в том, что она газообразная, поэтому характеризуется низкими влажностью, плотностью и давлением, высоким содержанием кислорода.

В ходе эволюции у живых организмов выработались необходимые анатомо-морфологические, физиологические, поведенческие и другие адаптации.

Животные в наземно-воздушной среде передвигаются по почве или по воздуху (птицы, насекомые), а растения укореняются в почве. В связи с этим, у животных появились легкие и трахеи, а у растений – устьичный аппарат, т.е.

органы, которыми сухопутные обитатели планеты усваивают кислород прямо из воздуха. Сильное развитие получили скелетные органы, обеспечивающие автономность передвижения по суше и поддерживающие тела со всеми его органами в условиях незначительной плотности среды, в тысячи раз меньшей по сравнению с водой.

Экологические факторы в наземно-воздушной среде отличаются от других сред обитания высокой интенсивностью света, значительными колебаниями температуры и влажности воздуха, корреляцией всех факторов с географическим положением, сменой сезонов года и времени суток.

Воздействия их на организмы неразрывно связано с движением воздуха и положения относительно морей и океанов и сильно отличаются от воздействия в водной среде (табл.

Таблица 5

Условия обитания организмов воздушной и водной среды

(по Д. Ф. Мордухай-Болтовскому, 1974)

воздушной среды водной среды
Влажность Очень важное (часто в дефиците) Не имеет (всегда в избытке)
Плотность Незначительное(за исключением почвы) Большое по сравнению с ее ролью для обитателей воздушной среды
Давление Почти не имеет Большое (может достигать 1000 атмосфер)
Температура Существенное (колеблется в очень больших пределах – от -80 до +1ОО°С и более) Меньшее по сравнению со значением для обитателей воздушной среды (колеблется гораздо меньше, обычно от -2 до +40°С)
Кислород Несущественное(большей частью в избытке) Существенное (часто в дефиците)
Взвешенные вещества Неважное; не используются в пищу (главным образом минеральные) Важное (источник пищи, особенно органические вещества)
Растворенные вещества в окружающей среде В некоторой степени (имеют значение только в почвенных растворах) Важное (в определенном количестве необходимы)

У животных и растений суши выработались свои, не менее оригинальные адаптации на неблагоприятные факторы среды: сложное строение тела и его покровов, периодичность и ритмика жизненных циклов, механизмы терморегуляции и пр.

Выработалась целенаправленная подвижность животных в поисках пищи, появились переносимые ветром споры, семена и пыльца растений, а также растения и животные, жизнь которых всецело связана с воздушной средой. Сформировалась исключительно тесная функциональная, ресурсная и механическая взаимосвязь с почвой.

Многие из адаптаций были рассмотрены нами выше, в качестве примеров при характеристике абиотических факторов среды.

Поэтому сейчас повторяться нет смысла, т.б., что к ним мы вернемся еще на практических занятиях

Почва как среда обитания

Земля — единственная из планет имеет почву (эдасфера, педосфера)– особенную, верхнюю оболочку суши.

Эта оболочка сформировалась в исторически обозримое время – она ровесница сухопутной жизни на планете. Впервые на вопрос о происхождении почвы ответил М.В. Ломоносов («О слоях земли»): «…почва произошла от согнития животных и растительных тел … долготою времени…».

А великий русский ученый Вас. Вас. Докучаев (1899: 16) впервые назвал почву самостоятельным природным телом и доказал, что почва есть «…такое же самостоятельное естественноисторическое тело, как любое растение, любое животное, любой минерал … оно есть результат, функция совокупной, взаимной деятельности климата данной местности, ее растительных и животных организмов, рельефа и возраста страны…, наконец, подпочвы, т.е.

грунтовых материнских горных пород. … Все эти агенты-почвообразователи, в сущности, совершенно равнозначные величины и принимают равноправное участие в образовании нормальной почвы…».

И уже современный известный ученый почвовед Н.А.

Качинский («Почва, ее свойства и жизнь», 1975) дает следующее определение почвы: «Под почвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные совместным воздействием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов».

Основными структурными элементами почвы являются: минеральная основа, органическое вещество, воздух и вода.

Минеральная основа (скелет) (50-60% всей почвы) – это неорганическое вещество, образовавшееся в результате подстилающей горной (материнской, почвообразующей) породы в результате ее выветривания.

Размеры скелетных частиц: от валунов и камней до мельчайших песчинок и илистых частиц. Физико-химические свойства почв обусловлены в основном составом почвообразующих пород.

От соотношения в почве глины и песка, размеров фрагментов, зависят проницаемость и пористость почвы, обеспечивающие циркуляцию, как воды, так и воздуха.

В умеренном климате идеально, если почва образована равными количествами глины и песка, т.е. представляет суглинок.

В этом случае почвам не грозит ни переувлажнение, не пересыхание. И то и другое одинаково губительно как для растений, так для и животных.

Органическое вещество – до 10% почвы, образуется из отмершей биомассы (растительная масса – опад листьев, ветвей и корней, валежные стволы, ветошь травы, организмы погибших животных), измельченной и переработанной в почвенный гумус микроорганизмами и определенными группами животных и растений.

Более простые элементы, образовавшиеся в результате разложения органики, вновь усваиваются растениями и вовлекаются в биологический круговорот.

Воздух (15-25%) в почве содержится в полостях – порах, между органическими и минеральными частицами. При отсутствии (тяжелые глинистые почвы) или заполнении пор водой (во время подтоплений, таяния мерзлоты) в почве ухудшается аэрация и складываются анаэробные условия.

В таких условиях тормозятся физиологические процессы организмов, потребляющих кислород – аэробов, разложение органики идет медленно. Постепенно накапливаясь, они образуют торф. Большие запасы торфа характерны для болот, заболоченных лесов, тундровых сообществ. Торфонакопление особенно выражено в северных регионах, где холодность и переувлажнение почв взаимообусловливают и дополняют друг друга.

Вода (25-30%) в почве представлена 4 типами: гравитационной, гигроскопической (связанной), капиллярной и парообразной.

Гравитационная – подвижная вода, занимают широкие промежутки между частицами почвы, просачивается вниз под собственной тяжестью до уровня грунтовых вод.

Легко усваивается растениями.

Гигроскопическая, или связанная – адсорбируется вокруг коллоидных частиц (глина, кварц) почвы и удерживается в виде тонкой пленки за счет водородных связей. Освобождается от них при высокой температуре (102-105°С). Растениям она недоступна, не испаряется. В глинистых почвах такой воды до 15%, в песчаных – 5%.

Капиллярная – удерживается вокруг почвенных частиц силой поверхностного натяжения.

По узким порам и каналам – капиллярам, поднимается от уровня грунтовых вод или расходится от полостей с гравитационной водой. Лучше удерживается глинистыми почвами, легко испаряется.

Растения легко поглощают ее.

Парообразная – занимает все свободные от воды поры. Испаряется в первую очередь.

Осуществляется постоянный обмен поверхностных почвенных и грунтовых вод, как звено общего круговорот воды в природе, меняющий скорость и направление в зависимости от сезона года и погодных условий.

Похожая информация:

Поиск на сайте:

Газовый состав атмосферы также является важным климатическим фактором.

Примерно 3 -3,5 млрд. лет назад атмосфера содержала азот, аммиак, водород, метан и водяной пар, а свободный кислород в ней отсутствовал. Состав атмосферы в значительной степени определялся вулканическими газами.

Именно в наземной обстановке, набазе высокой эффек-тивности окислительных процессов в организме, возникла гомойотермия животных. Кислород, из-за постоянно высокого его содер-жания в воздухе, не является фактором, лимитирующим жизнь в наземной среде. Лишь местами, в специфических условиях, со-здается временный его дефицит, например в скоплениях разлагаю-щихся растительных остатков, запасах зерна, муки и т. п.

Например, при отсутствии ветра в центре больших городов концентрация его возрастает в десятки раз. Закономерны суточ-ные изменения содержания углекислоты в приземных слоях, свя-занные с ритмом фотосинтеза растений, и сезонные, обусловлен-ные изменениями интенсивности дыхания живых организмов, преи-мущественно микроскопического населения почв. Повышенное насыщение воздуха углекислым газом возникает в зонах вулкани-ческой активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность.

Обитатели воздушной среды должны обладать собственной опорной системой, поддерживающей тело: растения — разнообразными механическими тканями, животные – твердым или, значительно реже, гидростатическим, скелетом.

Ветер

бури

Давление

Малая плотность воздуха обусловливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт.,ст. С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального. Низкое дав-ление может ограничивать распространение видов в горах. Для большинства позвоночных верхняя граница жизни около 6000 м. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счет увеличения часто-ты дыхания.

Примерно таковы же пределы продвижения в горы высших растений. Несколько более выносливы членистоногие (ногохвостки, клещи, пауки), которые могут встречаться на ледниках, выше границы растительности.

В целом все наземные организмы гораздо более стенобатны, чем водные.

Наземно-воздушная среда обитания

В ходе эволюции эта среда была освоена позже, чем водная. Экологические факторы в наземно-воздушной среде отличаются от других сред обитания высокой интенсивностью света, значительными колебаниями температуры и влажности воздуха, корреляцией всех факторов с географическим положением, сменой сезонов года и времени суток.

Среда газообразная, поэтому характеризуется низкими влажностью, плотностью и давлением, высоким содержанием кислорода.

Характеристика абиотических факторов среды света, температуры, влажности – см предыдущую лекцию.

Газовый состав атмосферы также является важным климатическим фактором. Примерно 3 -3,5 млрд. лет назад атмосфера содержала азот, аммиак, водород, метан и водяной пар, а свободный кислород в ней отсутствовал. Состав атмосферы в значительной степени определялся вулканическими газами.

В настоящее время атмосфера состоит в основном из азота, кислорода и относительно меньшего количества аргона и углекислого газа.

Все остальные имеющиеся в атмосфере газы содержатся лишь в следовых количествах. Особое значение для биоты имеет относительное содержание кислорода и углекислого газа.

Именно в наземной обстановке, набазе высокой эффек-тивности окислительных процессов в организме, возникла гомойотермия животных. Кислород, из-за постоянно высокого его содер-жания в воздухе, не является фактором, лимитирующим жизнь в наземной среде.

Лишь местами, в специфических условиях, со-здается временный его дефицит, например в скоплениях разлагаю-щихся растительных остатков, запасах зерна, муки и т. п.

Содержание углекислого газа может изменяться в отдельных участках приземного слоя воздуха в довольно значительных пре-делах. Например, при отсутствии ветра в центре больших городов концентрация его возрастает в десятки раз. Закономерны суточ-ные изменения содержания углекислоты в приземных слоях, свя-занные с ритмом фотосинтеза растений, и сезонные, обусловлен-ные изменениями интенсивности дыхания живых организмов, преи-мущественно микроскопического населения почв.

Повышенное насыщение воздуха углекислым газом возникает в зонах вулкани-ческой активности, возле термальных источников и других подземных выходов этого газа. Низкое содержание углекислого газа тормозит процесс фото-синтеза.

В условиях закрытого грунта можно повысить скорость фотосинтеза, увеличив концентрацию углекислого газа; этим поль-зуются в практике тепличного и оранжерейного хозяйства.

Азот воздуха для большинства обитателей наземной среды представляет инертный газ, но ряд микроорганизмов (клубеньковые бактерии, азотобактер, клостридии, сине-зеленые водоросли и др.) обладает способностью связывать его и вовлекать в биоло-гический круговорот.

Местные примеси, поступающие в воздух, также могут существенно влиять на живые организмы.

Это особенно относится к ядо-витым газообразным веществам — метану, оксиду серы (IV), ок-сиду углерода (II), оксиду азота (IV), сероводороду, соединениям хлора, а также к частицам пыли, сажи и т. п., засоряющим воз-дух в промышленных районах. Основной современный источник химического и физического загрязнения атмосферы антропоген-ный: работа различных промышленных предприятий и транспорта, эрозия почв и т.

п. Оксид серы (SО2), например, ядовит для рас-тений даже в концентрациях от одной пятидесятитысячной до од-ной миллионной от объема воздуха.. Некоторые виды растений особо чувствительны к S02 и служат чутким индикатором его накопления в воздухе (на-пример, лишайники.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность. Обитатели воздушной среды должны обладать собственной опорной системой, поддерживающей тело: растения — разнообразными механическими тканями, животные – твердым или, значительно реже, гидростатическим, скелетом.

Кроме того, все обитатели воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, которая служит им для прикрепления и опоры. Жизнь во взвешенном, состоянии в воздухе невозможна. Правда, множество микроорганизмов и животных, споры, семена и пыльца растений регулярно присутствуют в воздухе и разносят-ся воздушными течениями(анемохория), многие животные способны к активно-му полету, однако у всех этих видов основная функция их жиз-ненного цикла — размножение — осуществляется на поверхности земли.

Для большинства из них пребывание в воздухе связано только с расселением или поиском добычи.

Ветер оказывает лимитирующее воздействие на активность и даже распространение организмов. Ветер способен даже изменять внешний вид растений, особенно в тех местообитаниях, например в альпийских зонах, где лимитирующее воздействие оказывают другие факторы. В открытых горных местообитаниях ветер лимитирует рост растений, приводит к искривлению растений с наветренной стороны.

Кроме того, ветер усиливает эвапотранспирацию в условиях низкой влажности. Большое значение имеют бури , хотя их действие сугубо локально. Ураганы, да и обычные ветры, способны переносить животных и растения на большие расстояния и тем самым изменять состав сообществ.

Давление , по-видимому, не является лимитирующим фактором непосредственного действия, однако оно имеет прямое отношение к погоде и климату, которые оказывают непосредственное лимитирующее воздействие.

Малая плотность воздуха обусловливает сравнительно низкое давление на суше. В норме оно равно 760 мм рт.,ст. С увеличением высоты над уровнем моря давление уменьшается. На высоте 5800 м оно равняется лишь половине нормального.

Низкое дав-ление может ограничивать распространение видов в горах.

Для большинства позвоночных верхняя граница жизни около 6000 м. Снижение давления влечет за собой уменьшение обеспеченности кислородом и обезвоживание животных за счет увеличения часто-ты дыхания. Примерно таковы же пределы продвижения в горы высших растений. Несколько более выносливы членистоногие (ногохвостки, клещи, пауки), которые могут встречаться на ледниках, выше границы растительности.

Отличительной особенностью наземно-воздушной среды является наличие в ней воздуха (смеси различных газов).

Воздух обладает низкой плотностью, поэтому не может выполнять функцию опоры для организмов (за исключением летающих). Именно низкая плотность воздуха определяет его незначительное сопротивление при передвижении организмов по поверхности почвы. В то же время она затрудняет их перемещение в вертикальном направлении. Низкая плотность воздуха обусловливает также низкое давление на суше (760 мм рт. ст. = 1 атм). Воздух меньше, чем вода, препятствует проникновению солнечного света. Он имеет более высокую прозрачность, чем вода.

Газовый состав воздуха постоянен (об этом вы знаете из курса географии). Кислород и углекислый газ, как правило, не являются лимитирующими факторами. В качестве примесей в воздухе присутствуют водяные пары и различные загрязнители.

За последнее столетие в результате хозяйственной деятельности человека в атмосфере резко повысилось содержание различных загрязнителей. Среди них наиболее опасными являются: оксиды азота и серы, аммиак, формальдегид, тяжелые металлы, углеводороды и др. Ныне живущие организмы практически не приспособлены к ним. По этой причине загрязнение атмосферы является серьезной глобальной экологической проблемой. Для ее решения требуется осуществление природоохранных мероприятий на уровне всех государств Земли.

Воздушные массы перемещаются в горизонтальном и вертикальном направлениях. Это приводит к появлению такого экологического фактора, как ветер. Ветер может вызывать перемещение песков в пустынях (песчаные бури). Он способен выдувать почвенные частицы на любом рельефе, снижая плодородие земель (ветровая эрозия). Ветер оказывает механическое воздействие на растения. Он способен вызывать ветровалы (выворачивание деревьев с корнями), буреломы (переломы стволов деревьев), деформацию кроны деревьев. Перемещение воздушных масс существенно влияет на распределение осадков и температурный режим в наземно-воздушной среде.

Водный режим наземно-воздушной среды

Из курса географии вы знаете, что наземно-воздушная среда может быть как предельно насыщена влагой (тропики), так и очень бедна ею (пустыни). Осадки распределяются неравномерно как по сезонам, так и по географическим зонам. Влажность в среде колеблется в широком диапазоне. Она является основным лимитирующим фактором для живых организмов.

Температурный режим наземно-воздушной среды

Температура в наземно-воздушной среде имеет суточную и сезонную периодичность. Организмы адаптировались к ней с момента выхода жизни на сушу. Поэтому температура реже, чем влажность, проявляет себя как лимитирующий фактор.

Адаптации растений и животных к жизни в наземно-воздушной среде

С выходом растений на сушу у них появились ткани. Строение тканей растений вы изучали в курсе биологии 7-го класса. В связи с тем что воздух не может служить надежной опорой, у растений возникли механические ткани (древесные и лубяные волокна). Широкий диапазон изменения климатических факторов стал причиной формирования плотных покровных тканей — перидермы, корки. Благодаря подвижности воздуха (ветру) у растений сформировались приспособления к опылению, распространению спор, плодов и семян.

Жизнь животных во взвешенном состоянии в воздухе невозможна из-за его низкой плотности. Многие из видов (насекомые, птицы) приспособились к активному полету и могут длительно пребывать в воздухе. Но их размножение происходит на поверхности почвы.

Перемещение воздушных масс в горизонтальном и вертикальном направлениях используется некоторыми мелкими организмами для пассивного расселения. Таким способом расселяются протисты, пауки, насекомые. Низкая плотность воздуха стала причиной совершенствования у животных в процессе эволюции наружного (членистоногие) и внутреннего (позвоночные) скелетов. По этой же причине имеет место ограничение предельной массы и размеров тела наземных животных. Самое крупное животное суши — слон (масса до 5 т) гораздо меньше морского гиганта — синего кита (до 150 т). Благодаря появлению разных типов конечностей млекопитающие смогли заселить разнообразные по характеру рельефа участки суши.

Общая характеристика почвы как среды жизни

Почва — верхний слой земной коры, обладающий плодородием. Она образовалась в результате взаимодействия климатических и биологических факторов с подстилающей породой (песок, глина и т. д.). Почва контактирует с воздушной средой и выполняет функцию опоры для наземных организмов. Она является также источником минерального питания для растений. В то же время почва — среда жизни для многих видов организмов. Для почвы характерны следующие свойства: плотность, влажность, температурный режим, аэрация (обеспечение воздухом), реакция среды (рН), засоленность.

Плотность почвы увеличивается с глубиной. Влажность, температура и аэрация почвы тесно взаимосвязаны и взаимозависимы. Температурные колебания в почве сглажены по сравнению с приземным воздухом и на глубине 1-1,5 м уже не прослеживаются. Хорошо увлажненные почвы медленно прогреваются и медленно остывают. Повышение влажности и температуры почвы ухудшает ее аэрацию, и наоборот. Гидротермический режим почвы и ее аэрация зависят от структуры почвы. Глинистые почвы по сравнению с песчаными сильнее удерживают влагу. Но они хуже аэрируются и хуже прогреваются. По реакции среды почвы разделяются на три вида: кислые (рН 7,0).

Адаптации растений и животных к жизни в почве

Почва в жизни растений выполняет функции закрепления, водоснабжения, источника минерального питания. Концентрация питательных веществ в почве привела к развитию у растений корневой системы и проводящих тканей.

Животные, обитающие в почве, имеют ряд адаптаций. Для них характерны разные способы передвижения в почве. Это может быть рытье ходов и нор, как у медведки и крота. Дождевые черви могут раздвигать почвенные частицы и прокладывать ходы. Личинки насекомых способны ползать среди почвенных частиц. В связи с этим в процессе эволюции выработались соответствующие адаптации. У землероющих организмов появились копательные конечности. У кольчатых червей имеется гидростатический скелет, а у насекомых и многоножек — коготки.

Почвенные животные имеют короткое компактное тело с ненамокающими покровами (млекопитающие) или покрытое слизью. Жизнь в почве как среде обитания привела к атрофии или недоразвитию органов зрения. У крота крошечные, недоразвитые глаза часто скрыты под складкой кожи. Для облегчения перемещения в узких почвенных ходах шерсть у кротов приобрела способность укладываться в двух направлениях.

В наземно-воздушной среде организмы окружены воздухом. Он имеет низкую влажность, плотность и давление, высокую прозрачность и содержание кислорода. Влажность является основным лимитирующим фактором. Почва как среда жизни характеризуется высокой плотностью, определенным гидротермическим режимом, аэрацией. У растений и животных к жизни в наземно-воздушной и почвенной средах выработались разнообразные адаптации.

ОСНОВНЫЕ СРЕДЫ ЖИЗНИ

ВОДНАЯ СРЕДА

Водная среда жизни (гидросфера) занимает 71 % площади земного шара. Более 98 % воды сосредоточено в морях и океанах, 1,24 % — льды полярных областей, 0.45 % — пресные воды рек, озер, болот.

В мировом океане различают две экологические области:

толщу воды – пелагиаль , и дно — бенталь .

В водной среде обитает примерно 150 000 видов животных, или около 7 % от их общего количества и 10 000 видов растений – 8%. Различают следующие экологические группы гидробионтов. Пелагиаль — заселена организмами подразделяющимися на нектон и планктон.

Нектон (нектос – плавающий)- это совокупность пелагических активно передвигающихся животных, не имеющих непосредственной связи с дном. В основном это крупные животные, способные преодолевать большие расстояния и сильные водные течения. Для них характерна обтекаемая форма тела и хорошо развитые органы движения (рыбы, кальмары, ластоногие, киты) В пресных водах к нектону кроме рыб относятся земноводные и активно перемещающиеся насекомые.

Планктон (блуждающий, парящий)- это совокупность пелагических организмов, не обладающих способностью к быстрым активным передвижениям. Подразделяются на фито- и зоопланктон (мелкие ракообразные, простейшие – фораминиферы, радиолярии; медузы, крылоногие моллюски). Фитопланктон – диатомовые и зеленые водоросли.

Нейстон – совокупность организмов, населяющих поверхностную пленку воды на границе с воздушной средой. Это личинки дясятиногих, усоногих, веслоногих ракообразных, брюхоногих и двустворчатых моллюсков, иглокожих, рыб. Проходя личиночную стадию, они покидают поверхностный слой, служивший им и убежищем, перемещаются жить на дно или пелагиаль.

Плейстон – это совокупность организмов, часть тела которых находится над поверхностью воды, а другая в воде — ряска, сифонофоры.

Бентос (глубина)- совокупность организмов, обитающих на дне водоемов. Подразделяется на фитобентос и зообентос. Фитобентос — водоросли – диатомовые, зеленые, бурые, красные и бактерии; у побережий цветковые растения – зостера, руппия. Зообентос – фораминиферы, губки, кишечнополостные, черви, моллюски, рыбы.

В жизни водных организмов большую роль играют вертикальное перемещение воды, плотность, температурный, световой, солевой, газовый (содержание кислорода и углекислого газа) режимы, концентрация водородных ионов (рН).

Температурный режим : Отличается в воде, во-первых, меньшим притоком тепла, во-вторых большей стабильностью, чем на суше. Часть тепловой энергии, поступающей на поверхность воды, отражается, часть расходуется на испарение. Испарение воды с поверхности водоемов, при котором затрачивается около 2263.8 Дж/г, препятствует перегреванию нижних слоев, а образование льда, при котором выделяется теплота плавления (333.48 Дж/г), замедляет их охлаждение. Изменение температуры в текущих водах следует за ее изменениями в окружающем воздухе, отличаясь меньшей амплитудой.

В озерах и прудах умеренных широт термический режим определяется хорошо известным физическим явлением – вода обладает максимальной плотностью при 4 о С. Вода в них четко делится на три слоя:

1. эпилимнион — верхний слой температура которого испытывает резкие сезонные колебания;

2. металимнион – переходный, слой температурного скачка, отмечается резкий перепад температур;

3. гиполимнион – глубоководный слой, доходящий до самого дна, где температура в течение года изменяется незначительно.

Летом наиболее теплые слои воды располагаются у поверхности, а холодные – у дна. Данный вид послойного распределения температур в водоеме называется прямая стратификация. Зимой, с понижением температуры, происходит обратная стратификация : поверхностный слой имеет температуру, близкую к 0 С, на дне температура около 4 С, что соответствует максимальной ее плотности. Таким образом, с глубиной температура повышается. Это явление, называемое температурной дихотомией, наблюдается в большинстве озер умеренной зоны летом и зимой. В результате температурной дихотомии нарушается вертикальная циркуляция – наступает период временного застоя – стагнация .

Веснойповерхностная вода вследствие нагревания до 4С становится более плотной и погружается вглубь, а на ее место с глубины поднимается более теплая вода. В результате такой вертикальной циркуляции в водоеме наступает гомотермия, т.е. на какое-то время температура всей водной массы выравнивается. С дальнейшим повышением температуры верхние слои становятся все менее плотными и уже не опускаются вниз – летняя стагнация. Осенью же поверхностный слой охлаждается становится более плотным и опускается вглубь, вытесняя на поверхность более теплую воду. Это происходит до наступления осенней гомотермии. При охлаждении поверхностных вод ниже 4С они становятся менее плотными и опять остаются на поверхности. В результате прекращается циркуляция воды и наступает зимняя стагнация.

Воде свойственна значительная плотность (в 800 раз) превосходит воздушную среду) и вязкость. В среднем в водной толще на каждые 10 м глубины давление возрастает на 1 атм. На растениях эти особенности сказываются в том, что у них очень слабо или вовсе не развивается механическая ткань, поэтому стебли их очень эластичны и легко изгибаются. Большинству водных растений присуща плавучесть и способность находиться в толще воды во взвешенном состоянии, у многих водных животных покровы смазываются слизью, уменьшающей трение при передвижении, а тело обретает обтекаемую форму. Многие обитатели относительно стенобатны и приурочены к определенным глубинам.

Прозрачность и световой режим. Особенно это сказывается на распространении растений: в мутных водоемах они обитают только в поверхностном слое. Световой режим обусловливается также закономерным убыванием света с глубиной из-за того, что вода поглощает солнечный свет. При этом лучи с разной длиной волны поглощаются неодинаково: быстрее всего красные, тогда как сине-зеленые проникают на значительные глубины. Цвет среды при этом меняется, постепенно переходя от зеленоватого до зеленого, голубого, синего, сине-фиолетового, сменяемого постоянным мраком. Соответственно этому с глубиной зеленые водоросли сменяются бурыми и красными, пигменты которых приспособлены к улавливанию солнечных лучей с разной длиной волны. С глубиной также закономерно меняется окраска животных. В поверхностных слоях воды обитают ярко и разнообразно окрашенные животные, тогда как глубоководные виды лишены пигментов. В сумречной обитают животные, окрашенные в цвета с красноватым оттенком, что помогает им скрываться от врагов, так как красный цвет в сине-фиолетовых лучах воспринимается как черный.

Поглощение света в воде тем сильнее, чем меньше ее прозрачность. Прозрачность характеризуется предельной глубиной, где еще виден специально опускаемый диск Секки (белый диск диаметром 20 см). Отсюда и границы зон фотосинтеза сильно колеблются в разных водоемах. В самых чистых водах зона фотосинтеза достигает глубины 200 м.

Соленость воды. Вода — прекрасный растворитель многих минеральных соединений. В результате природным водоемам свойствен определенный химический состав. Наибольшее значение имеют сульфаты, карбонаты, хлориды. Количество растворенных солей на 1 л воды в пресных водоемах не превышает 0,5 г, в морях и океанах — 35 г. Пресноводные растения и животные обитают в гипотонической среде, т.е. среде, в которой концентрация растворенных веществ ниже, чем в жидкостях тела и тканей. Из-за разницы в осмотическом давлении вне и внутри тела в организм постоянно проникает вода, и гидробионты пресных вод вынуждены интенсивно удалять ее. В связи с этим у них хорошо выражены процессы осморегуляции. У простейших это достигается работой выделительных вакуолей, у многоклеточных – удалением воды через выделительную систему. Типично морские и типично пресноводные видыне переносят значительных изменений солености воды -стеногалинные организмы. Эвригаллинные — пресноводный судак, лещ, щука, из морских — семейство кефалевых.

Газовый режим Основными газами в водной среде – кислород и углекислый газ.

Кислород — важнейший экологический фактор. Он поступает в воду из воздуха и выделяется растениями при фотосинтезе. Содержание его в воде обратно пропорционально температуре- с понижением температуры растворимость кислорода в воде (как и других газов) повышается. В слоях, сильно заселенных животными и бактериями, может создаваться дефицит кислорода из-за усиленного его потребления. Так, в мировом океане богатые жизнью глубины от 50 до 1000 м характеризуются резким ухудшением аэрации. Она в 7-10 раз ниже, чем в поверхностных водах населенных фитопланктоном. Около дна водоемов условия могут быть близкими к анаэробным.

Углекислый газ — растворяется в воде примерно в 35 раз лучше, чем кислород и концентрация его в воде в 700 раз больше, чем в атмосфере. Обеспечивает фотосинтез водных растений и участвует в формировании известковых скелетных образований беспозвоночных животных.

Концентрация водородных ионов (рН) – пресноводные бассейны с рН = 3,7-4,7 считаются кислыми, 6,95- 7,3 – нейтральными, с рН 7,8 – щелочными. В пресных водоемах рН испытывает даже суточные колебания. Морская вода более щелочная и ее рН значительно меньше изменяется, чем в пресной. С глубиной рН уменьшается. Концентрация водородных ионов играет большую роль в распределении гидробионтов.

Наземно-воздушная среда обитания

Особенностью наземно-воздушной среды жизни является то, что организмы, обитающие здесь, окружены газообразной средой, характеризующейся низкими влажностью, плотностью и давлением, высоким содержанием кислорода. Как правило, животные в этой среде передвигаются по почве (твердый субстрат), а растения укореняются в ней.

В наземно-воздушной среде действующие экологические факторы имеют ряд характерных особенностей: более высокая интенсивность света в сравнении с другими средами, значительные колебания температуры, изменение влажности в зависимости от географического положения, сезона и времени суток. Воздействие факторов, перечисленных выше, неразрывно связано с движением воздушных масс – ветра.

В процессе эволюции у живых организмов наземно-воздушной среды выработались характерные анатомо-морфологические, физиологические адаптации.

Рассмотрим особенности воздействия основных экологических факторов на растения и животных в наземно-воздушной среде.

Воздух. Воздух как экологический фактор характеризуется постоянством состава – кислорода в нем обычно около 21%, углекислого газа 0,03 %.

Низкая плотность воздуха определяет его малую подъемную силу и незначительную опорность. Все обитатели воздушной среды тесно связаны с поверхностью земли, служащей им для прикрепления и опоры. Плотность воздушной среды не оказывает высокого сопротивления организмам при их передвижении по поверхности земли, однако затрудняет перемещение по вертикали. Для большинства организмов пребывание в воздухе связано только с расселением или поиском добычи.

Малая подъемная сила воздуха определяет предельную массу и размеры наземных организмов. Самые крупные животные, обитающие на поверхности земли, меньше, чем гиганты водной среды. Крупные млекопитающиеся (размером и массой современного кита) не могли бы жить на суше, так как были бы раздавлены собственной тяжестью.

Малая плотность воздуха создает незначительную сопротивляемость передвижению. Экологические выгоды этого свойства воздушной среды использовали многие наземные животные в ходе эволюции, приобретя способность к полету. К активному полету способны 75 % видов всех наземных животных, преимущественно насекомые и птицы, но встречаются летуны и среди млекопитающих и рептилий.

Благодаря подвижности воздуха, существующим в нижних слоях атмосферы вертикальным и горизонтальным передвижениям воздушных масс возможен пассивный полет ряда организмов. У многих видов развита анемохория – расселение с помощью воздушных потоков. Анемохория характерна для спор, семян и плодов растений, цист простейших, мелких насекомых, пауков и т.д. Пассивно переносимые потоками воздуха организмы получили в совокупности название аэропланктона по аналогии с планктонными обитателями водной среды.

Основная же экологическая роль горизонтальных воздушных передвижений (ветров) – косвенная в усилении и ослаблении воздействия на наземные организмы таких важных экологических факторов, как температура и влажность. Ветры усиливают отдачу животными и растениями влаги и тепла.

Газовый состав воздуха в приземном слое воздухе довольно однороден (кислород – 20,9 %, азот – 78,1 %, инертные газы – 1 %, углекислый газ – 0,03 % по объему) благодаря его высокой диффузионной способности и постоянному перемешиванию конвекционным и ветровым потоками. Однако различные примеси газообразных, капельно-жидких и твердых (пылевых) частиц, попадающих в атмосферу из локальных источников, могут иметь существенное экологическое значение.

Высокое содержание кислорода способствовало повышению обмена веществ у наземных организмов, и на базе высокой эффективности окислительных процессов возникла гомойотермия животных. Кислород из-за постоянно высокого его содержания в воздухе не является фактором, лимитирующим жизнь в наземной среде. Лишь местами, в специфических условиях, создается временный его дефецит, например в скоплениях разлагающихся растительных остатков, запасах зерна, муки и т.д.

Эдафические факторы. Свойства грунта и рельеф местности также влияют на условия жизни наземных организмов, в первую очередь растений. Свойства земной поверхности, оказывающие экологическое воздействие на ее обитателей, объединяют названием эдафические факторы среды.

Характер корневой системы растений зависит от гидротермического режима, аэрации, сложения, состав и структуры почвы. Например, корневые системы древесных пород (березы, лиственницы) в районах с многолетней мерзлотой располагаются на небольшой глубине и распростерты вширь. Там, где нет многолетней мерзлоты, корневые системы этих же растений менее распростерты и проникают вглубь. У многих степных растений корни могут доставать воду с большой глубины, в то же время у них много и поверхностных корней в гумусированном горизонте почвы, откуда растения поглощают элементы минерального питания.

Рельеф местности и характер грунта влияют на специфику передвижения животных. Например, копытные, страусы, дрофы, живущие на открытых пространствах, нуждаются в твердом грунте для усиления отталкивания при быстром беге. У ящериц, обитающих на сыпучих песках, пальцы окаймлены бахромкой из роговых чешуй, которая увеличивает поверхность опоры. Для наземных обитателей, роющих норы, плотные грунты неблагоприятны. Характер почвы в ряде случаев влияет на распределение наземных животных, роющих норы, зарывающих в грунт для спасения от жары или хищников либо откладывающих в почву яйца и т.д.

Погодные и климатические особенности. Условия жизни в наземно-воздушной среде осложняются, кроме того, погодными изменениями. Погода – это непрерывно меняющееся состояние атмосферы у земной поверхности, до высоты примерно 20 км (граница тропосферы). Изменчивость погоды проявляется в постоянном варьировании сочетании таких факторов среды, как температура и влажность воздуха, облачность, осадки, сила и направление ветра и т. п. Для погодных изменений наряду с закономерным чередованием их в годовом цикле характерны непериодические колебания, что существенно усложняет условия существования наземных организмов. На жизнь водных обитателей погода влияет в значительной меньшей степени и лишь на население поверхностных слоев.

Климат местности. Многолетний режим погоды характеризует климат местности. В понятие климата входят не только средние значения метеорологических явлений, но также их годовой и суточный ход, отклонения от него и их повторяемость. Климат определяется географическими условиями района.

Зональное разнообразие климатов осложняется действием муссонных ветров, распределением циклонов и антициклонов, влиянием горных массивов на движение воздушных масс, степенью удаления от океана и многими другими местными факторами.

Для большинства наземных организмов, особенно мелких, важен не столько климат района, сколько условия их непосредственного местообитания. Очень часто местные элементы среды (рельеф, растительность и т. п.) так изменяют в конкретном участке режим температуры, влажности, света, движения воздуха, что он значительно отличается от климатических условий местности. Такие локальные модификации климата, складывающиеся в приземном слое воздуха, называют микроклиматом. В каждой зоне микроклиматы очень разнообразны. Можно выделить микроклиматы сколь угодно малых участков. Например особый режим создается в венчиках цветков, что используют обитающие там обитатели. Особый устойчивый микроклимат возникает в норах, гнездах, дуплах, пещерах и др. закрытых местах.

Осадки. Помимо водообеспечения и создания запасов влаги, они могут играть и другую экологическую роль. Так, сильные ливневые дожди или град оказывают иногда механическое воздействие на растения или животных.

Особенно многообразна экологическая роль снегового покрова. Суточные колебания температур проникают в толщу снега лишь до 25 см, глубже температура почти не изменяется. При морозах в – 20-30 С под слоем снега в 30-40 см температура лишь ненамного ниже нуля. Глубокий снежный покров защищает почки возобновления, предохраняет от вымерзания зеленые части растений; многие виды уходят под снег, не сбрасывая листвы, например ожика волосистая, вероника лекарственная и др.

Мелкие наземные зверки ведут и зимой активный образ жизни, прокладывая под снегом и в его толще целые галереи ходов. Для ряда видов, питающихся подснежной растительностью, характерно даже зимнее размножение, которое отмечено, например, у леммингов, лесной и желтогорлой мыши, ряда полевок, водяной крысы и др. Тетеревиные птицы – рябчики, тетерева, тундряные куропатки – зарываются в снег на ночевку.

Крупным животным зимний снеговой покров мешает добывать корм. Многие копытные (северные олени, кабаны, овцебыки) питаются зимой исключительно подснежной растительностью, и глубокий снежный покров, а особенно твердая корка на его поверхности, возникающая в гололед, обрекают их на бескормицу. Глубина снежного покрова может ограничивать географическое распространение видов. Например, настоящие олени не проникают на север в те районы, где толща снега зимой более 40-50 см.

Световой режим. Количество достигающей поверхности Земли радиации обусловлено географической широтой местности, продолжительностью дня, прозрачностью атмосферы и углом падения солнечных лучей. При разных погодных условиях к поверхности Земли доходит 42-70% солнечной постоянной. Освещенность на поверхности Земли варьирует в широких пределах. Все зависит от высоты стояния Солнца над горизонтом или угла падения солнечных лучей, длины дня и условий погоды, прозрачности атмосферы. Интенсивность света также колеблется в зависимости от времени года и времени суток. В отдельных районах Земли неравноценно и качество света, например, соотношение длинноволновых (красных) и коротковолновых (синих и ультрафиолетовых) лучей. Коротковолновые лучи, как известно, больше, чем длинноволновые, поглощаются и рассеиваются атмосферой.

Животные расселены почти по всей поверхности Земли. Благодаря своей подвижности, способности эволюционно приспособиться к более холодным условиям существования, благодаря отсутствию у них прямой зависимости от солнечного света, животные заняли больше сред обитания, чем растения. Однако, следует помнить, животные зависят от растений, так как растения служат им источником питания (для травоядных животных, а хищники едят травоядных).

Здесь в контексте сред обитания животных мы будем понимать среды жизни животных .

Всего сред обитания животных можно выделить четыре. Это 1) наземно-воздушная, 2) водная, 3) почвенная и 4) другие живые организмы. Говоря о наземно-воздушной среде жизни, иногда ее делят на наземную и, отдельно, воздушную. Однако даже летающие животные, рано или поздно садятся на землю. Кроме того, передвигаясь по земле, животное также находится в воздухе. Поэтому наземную и воздушную среду объединяют в одну наземно-воздушную.

Существуют животные, которые обитают сразу в двух средах. Например, многие земноводные (лягушки) живут и в воде и на суше, ряд грызунов живет в почве и на поверхности земли.

Наземно-воздушная среда обитания

В наземно-воздушной среде больше всего видов животных. Суша оказалась в каком-то смысле наиболее удобной средой для их жизни. Хотя в эволюции животные (да и растения) возникли в воде и лишь позже вышли на поверхность.

На суше обитают большинство червей, насекомых, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Многие виды животных способны к полету, поэтому часть своей жизни проводят исключительно в воздушной среде.

Для животных наземно-воздушной среды обычно характерны высокая подвижность, хорошее зрение.

Для наземно-воздушной среды характерно большое разнообразие условий обитания (тропические леса и леса умеренного климата, луга и степи, пустыни, тундры и многое другое). Поэтому для животных этой среды жизни характерно большое многообразие, они могут сильно отличаться между собой.

Водная среда обитания

Водная среда обитания отличается от воздушной большей плотностью. Здесь животные могут позволить себе иметь очень массивные тела (киты, акулы), так как вода поддерживает их и делает их тела легче. Однако передвигаться в плотной среде труднее, поэтому у водных животных чаще всего обтекаемая форма тела.

В морские глубины почти не проникает солнечный свет, поэтому у глубоководных животных могут быть плохо развиты органы зрения.

Водных животных делят на планктон, нектон и бентос. Планктон пассивно плавает в толще воды (например, одноклеточные), нектон — это активно плавающие животные (рыбы, киты и др.), бентос обитает на дне (кораллы, губки и др.).

Почвенная среда обитания

Почва как среда обитания отличается очень высокой плотностью и отсутствием солнечного света. Здесь животным не нужны органы зрения. Поэтому они у них либо не развиты (черви), либо редуцированы (кроты). С другой стороны, в почве не такие значительные перепады температуры как на поверхности. В почве обитают многие черви, личинки насекомых, муравьи. Также есть почвенные обитатели и среди млекопитающих: кроты, слепыши, роющие норы животные.

ЛЕКЦИЯ 4

СРЕДЫ ЖИЗНИ И АДАПТАЦИИ К НИМ ОРГАНИЗМОВ.

Водная среда.

Это самая древняя среда, в которой жизнь возникла и долго эволюционировала еще до того мо­мента, как первые организмы появились на суше. По составу водной среды жизни различаются два ее основных варианта: пресноводная и морская среды.

Водой покрыто более 70% поверхности планеты. Тем не менее, за счет сравнительной выравненности условий этой среды («вода всегда мокрая») разнообразие организмов в водной среде намного меньше, чем на суше. Лишь каждый десятый вид царства растений связан с водной средой, разнообразие водных животных несколько выше. Общее соотношение числа видов «суша/вода» — около 1:5.

Плотность воды выше плотности воздуха в 800 раз. И давление на населяющие ее организмы также много выше, чем в наземных условиях: на каждый 10 м глубины оно возрастает на 1 атм. Одно из основных направлений приспособления организ­мов к жизни в водной среде — повышение плавучести за счет увеличения поверхности тела и формирования тканей и орга­нов, содержащих воздух. Организмы могут парить в воде (как представители планктона — водоросли, простейшие, бактерии) или активно перемещаться, как рыбы, формирующие нектон. Значительная часть организмов прикреплена к поверхности дна или перемещается по ней. Как уже отмечалось, важным фактором водной среды является течение.

Таблица 1 — Сравнительная характеристика сред обитания и адаптации к ним живых организмов

Основу продукции большинства водных экосистем составляют автотрофы, использующие солнечный свет, пробивающийся через толщу воды. Возможность «пробивания» этой толщи определяется прозрачностью воды. В прозрачной воде океана в зависимости от угла падения солнечного света автотрофная жизнь возможна до глубины 200 м в тропиках и 50 м в высоких широтах (например, в морях Северного Ледовитого океана). В сильно взмученных пресноводных водоемах слой, заселенный автотрофами (его называют фотическим), может составлять всего несколько десятков сантиметров.

Наиболее активно поглощается водой красная часть спектра света, поэтому, как отмечалось, глубоководья морей заселены красными водорослями, способными за счет дополнительных пигментов усваивать зеленый свет. Прозрачность воды определяется несложным прибором — диском Секки, который представляет собой окрашенный в белый цвет круг диаметром 20 см. О степени прозрачности воды судят по глубине, на которой диск становится неразличимым.

Важнейшей характеристикой воды является ее химичес­кий состав — содержание солей (в том числе биогенов), газов, ионов водорода (рН). По концентрации биогенов, особенно фосфора и азота, водоемы разделяются на олиготрофные, мезотрофные и эвтрофные. При повышении содержания биогенов, скажем, при загрязнении водоема стоками, происходит процесс эвтрофикации водных экосистем.

Содержание кислорода в воде примерно в 20 раз ниже, чем в атмосфере, и составляет 6-8 мл/л. Оно снижается при повышении температуры, а также в стоячих водоемах в зимнее время, когда вода изолирована от атмосферы слоем льда. Снижение концентрации кислорода может стать причиной гибели многих обитателей водных экосистем, исключая особо устойчивые к дефициту кислорода виды, подобные карасю или линю, которые могут жить даже при снижении содержания кис­лорода до 0,5 мл/л. Содержание углекислого газа в воде, напротив, выше, чем в атмосфере. В морской воде его может содержаться до 40-50 мл/л, что примерно в 150 раз выше, чем в атмосфере. Потребление углекислого газа фитопланктоном при интенсивном фотосинтезе не превышает 0,5 мл/л в сутки.

Концентрация ионов водорода в воде (рН) может меняться в пределах 3,7-7,8. Нейтральными считаются воды с рН от 6,45 до 7,3. Как уже отмечалось, с понижением рН биоразнообразие организмов, населяющих водную среду, быстро убы­вает. Речной рак, многие виды моллюсков гибнут при рН ниже 6, окунь и щука могут выдержать рН до 5, угорь и голец выживают при понижении рН до 5-4,4. В более кислых водах сохраняются лишь некоторые виды зоопланктона и фитопланктона. Кислотные дожди, связанные с выбросами в атмосферу больших количеств оксидов серы и азота промышленными предприятиями, стали причиной подкисления вод озер Европы и США и резкого обеднения их биологического раз­нообразия. Лимитирующим фактором часто бывает кислород. Содержание его обычно не превышает 1 % от объема. При повышении температуры, обогащении органическим веществом и слабом перемешивании содержание кислорода в воде уменьшается. Малая доступность кислорода для организмов связана также с его слабой диффузией (в воде она в тысячи раз меньше, чем в воздухе). Второй лимитирующий фактор — свет. Освещенность быстро уменьшается с глубиной. В идеально чистых водах свет может проникать до глубины 50-60 м, в сильно загрязненных — только на несколько сантиметров.

Эта среда наиболее однородна среди других. Она мало изменяется в пространстве, здесь нет четких границ между отдельными экосистемами. Амплитуды значений факторов также невелики. Разница между максимальными и минимальными значениями температуры здесь обычно не превышает 50°С (в то время как в наземно-воздушной среде-до 100°С). Среде присуща высокая плотность. Для океанических вод она равна 1,3 г/см 3 , для пресных -близка к единице. Давление изменяется только в зависимости от глубины: каждый 10-метровый слой воды увеличивает давление на 1 атмосферу.

В воде мало теплокровных, или гомойотермных (греч. хомой-одинаковый, термо — тепло), организмов. Это результат двух причин: малое колебание температур и недостаток кислорода. Основной адаптационный механизм гомойотермии — противостояние неблагоприятным температурам. В воде такие температуры маловероятны, а в глубинных слоях температура практически постоянна (+4°С). Поддержание постоянной температуры тела обязательно связано с интенсивными процессами обмена веществ, что возможно только при хорошей обеспеченности кислородом. В воде таких условий нет. Теплокровные животные водной среды (киты, тюлени, морские котики и др.) — это бывшие обитатели суши. Их существование невозможно без периодической связи с воздушной средой.

Типичные обитатели водной среды имеют переменную температуру тела и относятся к группе пойкиотермных (греч. пойкиос — разнообразный). Недостаток кислорода они в какой-то мере компенсируют увеличением соприкосновения органов дыхания с водой. Многие обитатели вод (гидробионты) потребляют кислород через все покровы тела. Часто дыхание сочетается с фильтрационным типом питания, при котором через организм пропускается большое количество воды. Некоторые организмы в периоды острого недостатка кислорода способны резко замедлять жизнедеятельность, вплоть до состояния анабиоза (почти полное прекращение обмена веществ).

К высокой плотности воды организмы адаптируются в основном двумя путями. Одни используют ее как опору и находятся в состоянии свободного парения. Плотность (удельный вес) таких организмов обычно мало отличается от плотности воды. Этому способствует полное или почти полное отсутствие скелета, наличие выростов, капелек жира в теле или воздушных полостей. Такие организмы объединяются в группу планктона (греч. планктос -блуждающий). Различают растительный (фито-) и животный (зоо-) планктон. Размеры планктонных организмов обычно невелики. Но на их долю приходится основная масса водных обитателей.

Активно передвигающиеся организмы (пловцы) адаптируются к преодолению высокой плотности воды. Для них характерна продолговатая форма тела, хорошо развитая мускулатура, наличие структyp уменьшающих трение (слизь, чешуя). В целом же высокая плотность воды имеет следствием уменьшение доли скелета в общей массе тела гидробионтов по сравнению с наземными организмами. В условиях недостатка света или его отсутствия организмы для ориентации используют звук. Он в воде распространяется намного быстрее, чем в воздухе. Для обнаружения различных препятствий используется отраженный звук по типу эхолокации. Для ориентации используются также запаховые явления (в воде запахи ощущаются намного лучше, чем в воздухе). В глубинах вод многие организмы обладают свойством самосвечения (биолюминесценции).

Растения, обитающие в толще воды, используют в процессе фотосинтеза наиболее глубоко проникающие в воду голубые, синие и сине-фиолетовые лучи. Соответственно и цвет растений меняется с глубиной от зеленого к бурому и красному.

Адекватно адаптационным механизмам выделяются следующие группы гидробионтов: отмеченный выше планктон — свободнопарящие, нектон (греч. нектос — плавающий) — активно передвигающиеся, бентос (греч. бентос — глубина) — обитатели дна, пелагос (греч. пелагос — открытое море) — обитатели водной толщи, нейстон — обитатели верхней пленки воды (часть тела может быть в воде, часть — в воздухе).

Воздействие человека на водную среду проявляется в уменьшении прозрачности, изменении химического состава (загрязнении) и температуры (тепловое загрязнение). Следствием этих и других воздействий является обеднение кислородом, снижение продуктивности, смены видового состава и другие отклонения от нормы.

Наземно-воздушная среда.

Воздух отличается значи­тельно более низкой плотностью по сравнению с водой. По этой причине освоение воздушной среды, которое произошло много позже, чем зарождение жизни и ее развитие в вод­ной среде, сопровождалось усилением развития механических тканей, позволившим организмам противостоять действию закона всемирного тяготения и ветра (скелет у позвоночных животных, хитиновые панцири у насекомых, склеренхима у растений). В условиях только воздушной среды ни один организм постоянно жить не может, и потому даже лучшие «летуны» (птицы и насекомые) должны периодически опускаться на землю. Перемещение организмов по воздуху возможно за счет специальных приспособлений — крыльев у птиц, насекомых, некоторых видов млекопитающих и даже рыб, парашутики и крылышки у семян, воздушные мешки у пыльцы хвойных пород и т.д.

Воздух — плохой проводник тепла, и потому именно в воздушной среде на суше возникли эндотермные (теплокровные) животные, которым легче сохранить тепло, чем эктотермным обитателям водной среды. Для теплокровных водных животных, включая гигантов-китов, водная среда вторична, предки этих животных когда-то жили на суше.

Для жизни в воздушной среде потребовались более сложные механизмы размножения, которые исключали бы риск высыхания половых клеток (многоклеточные антеридии и архегонии, а затем семязачатки и завязи у растений, внутреннее оплодотворение у животных, яйца с плотной оболочкой у птиц, пресмыкающихся, земноводных и др. ).

В целом возможностей для формирования разнообразных сочетаний факторов в условиях наземно-воздушной среды много больше, чем водной. Именно в этой среде особенно ярко проявляются различия климата разных районов (и на разных высотах над уровнем моря в пределах одного района). Поэтому разнообразие наземных организмов много выше, чем водных.

Эта среда относится к наиболее сложной как по свойствам, так и по разнообразию в пространстве. Для нее характерна низкая плотность воздуха, большие колебания температуры (годовые амплитуды до 100°С), высокая подвижность атмосферы. Лимитирующими факторами чаще всего являются недостаток или избыток тепла и влаги. В отдельных случаях, например под пологом леса, недостаток света.

Большие колебания температуры во времени и ее значительная изменчивость в пространстве, а также хорошая обеспеченность кислородом явились побудительными мотивами для появления организмов с постоянной температурой тела (гомойотермных). Гомойотермия позволила обитателям суши существенно расширить место обитания (ареалы видов), но это неизбежно связано с повышенными энергетическими тратами.

Для организмов наземно-воздушной среды типичны три механизма адаптации к температурному фактору: физический, химический, поведенческий. Физический осуществляется регулированием теплоотдачи. Факторами ее являются кожные покровы, жировые отложения, испарение воды (потовыделение у животных, транспирация у растений). Этот путь характерен для пойкиотермных и гомойотермных организмов. Химические адаптации базируются на поддержании определенной температуры тела. Это требует интенсивного обмена веществ. Такие адаптации свойственны гомойотермным и лишь частично пойкиотермным организмам. Поведенческий путь осуществляется посредством выбора организмами предпочтительных положений (открытые солнцу или затененные места, разного вида укрытия и т. п.). Он свойственен обеим группам организмов, но пойкиотермным в большей степени. Растения приспосабливаются к температурному фактору в основном через физические механизмы (покровы, испарение воды) и лишь частично — поведенческие (повороты пластинок листьев относительно солнечных лучей, использование тепла земли и утепляющей роли снежного покрова).

Адаптации к температуре осуществляются также через размеры и форму тела организмов. Для выделения теплоотдачи выгоднее крупные размеры (чем крупнее тело, тем меньше его поверхность на единицу массы, а следовательно, и теплоотдача, и наоборот). По этой причине одни и те же виды, обитающие в более холодных условиях (на севере), как правило, крупнее тех, которые обитают в более теплом климате. Эта закономерность называется правилом Бергмана. Регулирование температуры осуществляется также через выступающие части тела (ушные раковины, конечности, органы обоняния). В холодных районах они, как правило, меньше по размерам, чем в более теплых (правило Аллена).

О зависимости теплоотдачи от размеров тела можно судить по количеству кислорода, расходуемого при дыхании на единицу массы различными организмами. Оно тем больше, чем меньше размеры животных. Так, на 1 кг массы потребление кислорода (см 3 /час) составило: лошадь — 220, кролик — 480, крыса -1800, мышь — 4100.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-30

Загрязнение воздуха: текущие и будущие проблемы

Несмотря на значительный прогресс в очистке воздуха с 1970 года, загрязнение воздуха в США продолжает наносить вред здоровью людей и окружающей среде. В соответствии с Законом о чистом воздухе EPA продолжает работать с правительствами штатов, местными и племенными властями, другими федеральными агентствами и заинтересованными сторонами, чтобы уменьшить загрязнение воздуха и ущерб, который он наносит.

Проблемы загрязнения атмосферного воздуха, стоящие сегодня перед Соединенными Штатами, включают:

Загрязнение воздуха внутри помещений, возникающее по разным причинам, также может вызывать проблемы со здоровьем.Для получения дополнительной информации о загрязнении воздуха внутри помещений, которое не регулируется Законом о чистом воздухе, посетите веб-сайт EPA о воздухе в помещениях.

Проблемы загрязнения воздуха: распространенные загрязнители

Был достигнут значительный прогресс в достижении национальных стандартов качества воздуха, которые EPA первоначально установило в 1971 году и периодически обновляет на основе последних научных достижений. Одним из признаков этого прогресса является то, что видимое загрязнение воздуха стало менее частым и распространенным, чем в 1970-х годах.

Однако загрязнение воздуха может быть вредным, даже если его не видно.Новые научные исследования показали, что некоторые загрязняющие вещества могут нанести вред здоровью и благополучию населения даже в очень малых количествах. EPA в последние годы пересмотрело стандарты для пяти из шести распространенных загрязнителей, подпадающих под действие национальных стандартов качества воздуха. EPA сделало стандарты более безопасными, поскольку новые рецензируемые научные исследования показали, что существующие стандарты неадекватны для защиты здоровья населения и окружающей среды.

Кратко о состоянии общих проблем с загрязнителями

Сегодня уровни загрязнения во многих районах США превышают национальные стандарты качества воздуха по крайней мере для одного из шести распространенных загрязнителей:

  • Хотя уровни загрязнения частицами и загрязнения приземным озоном значительно ниже, чем в прошлом, во многих районах страны уровни вредны для здоровья.Оба загрязнителя являются результатом выбросов из различных источников и переносятся на большие расстояния и пересекают границы штатов.

    Обширный массив научных данных показывает, что длительное и краткосрочное воздействие загрязнения мелкодисперсными частицами, также известными как мелкодисперсные частицы (PM 2,5 ), может привести к преждевременной смерти и вредному воздействию на сердечно-сосудистую систему, включая увеличение числа госпитализаций. и посещения отделений неотложной помощи для сердечных приступов и инсультов. Научные данные также связывают ТЧ с вредным воздействием на органы дыхания, включая приступы астмы.

    Озон может увеличивать частоту приступов астмы, вызывать одышку, усугублять заболевания легких и вызывать необратимое повреждение легких в результате длительного воздействия. Повышенные уровни озона связаны с увеличением числа госпитализаций, посещений отделений неотложной помощи и преждевременной смертью.

    Оба загрязнителя наносят ущерб окружающей среде, а мелкие частицы ухудшают видимость.

    Мелкие частицы могут выбрасываться напрямую или формироваться из газообразных выбросов, включая диоксид серы или оксиды азота.Озон, бесцветный газ, образуется при взаимодействии выбросов оксидов азота и летучих органических соединений.
     

  • В отношении нездоровых пиковых уровней диоксида серы и диоксида азота Агентство по охране окружающей среды работает со штатами и другими организациями над способами определения того, где и как часто возникают нездоровые пики. Оба загрязняющих вещества вызывают множественные неблагоприятные респираторные эффекты, включая усиление симптомов астмы, и связаны с увеличением числа посещений отделений неотложной помощи и госпитализаций по поводу респираторных заболеваний. Оба загрязнителя наносят ущерб окружающей среде и являются побочными продуктами сжигания ископаемого топлива.
     
  • Загрязнение воздуха свинцом , представляющее собой общенациональную проблему для здоровья до того, как EPA прекратило использование свинца в автомобильном бензине в соответствии с Законом о чистом воздухе, теперь соответствует национальным стандартам качества воздуха, за исключением районов вблизи некоторых крупных промышленных предприятий, выбрасывающих свинец. Свинец связан с неврологическими эффектами у детей, такими как поведенческие проблемы, трудности в обучении и снижение IQ, а также высокое кровяное давление и сердечные заболевания у взрослых.
     
  • Вся нация соответствует стандартам качества воздуха окиси углерода , в основном из-за стандартов выбросов для новых автомобилей в соответствии с Законом о чистом воздухе.

Вкратце: как EPA работает со штатами и племенами над ограничением обычных загрязнителей воздуха

  • Исследование воздуха, проводимое Агентством по охране окружающей среды США (EPA), предоставляет важнейшие научные данные для разработки и внедрения правил наружного воздуха в соответствии с Законом о чистом воздухе и предоставляет новые инструменты и информацию в руки менеджеров по качеству воздуха и регуляторов для защиты воздуха, которым мы дышим.
     
  • Чтобы отразить новые научные исследования, EPA пересмотрело национальные стандарты качества воздуха для мелких частиц (2006, 2012), приземного озона (2008, 2015), диоксида серы (2010), диоксида азота (2010) и свинца (2008). . После научной проверки Агентство по охране окружающей среды решило сохранить существующие стандарты содержания угарного газа. В октябре 2015 года EPA ужесточило стандарты качества воздуха для приземного озона на основе обширных научных данных о воздействии озона.
  • Агентство по охране окружающей среды определило районы, отвечающие и не соответствующие стандартам качества воздуха для стандартов PM 2006 и 2012 годов и стандарта по озону 2008 года, и завершило первоначальный раунд обозначений зон для стандарта диоксида серы 2010 года.Агентство также выпускает правила или руководства по внедрению государством различных стандартов качества атмосферного воздуха, например, в марте 2015 года, предлагая требования по внедрению текущих и будущих стандартов для мелких частиц. EPA работает со штатами над улучшением данных для поддержки внедрения стандартов на диоксид серы и диоксид азота 2010 года.

  • В районах, не отвечающих национальным стандартам качества воздуха, штаты должны принять поправки к плану реализации штата, содержащие меры, необходимые для соблюдения стандартов, как можно быстрее и в сроки, указанные в Законе о чистом воздухе (за исключением того, что планы не требуются для районов с «предельными» уровнями озона).

  • EPA помогает штатам соблюдать стандарты для обычных загрязнителей, выпуская федеральные стандарты выбросов для новых автомобилей и внедорожных двигателей, национальные стандарты выбросов для категорий нового промышленного оборудования (например, электростанции, промышленные котлы, производство цемента, плавка вторичного свинца). ), а также техническое и политическое руководство для государственных планов реализации. Согласно прогнозам, к 2020 году уже действующие правила EPA и штатов помогут 99 процентам округов, где установлены мониторы, соответствовать пересмотренным стандартам по мелкодисперсным частицам. Стандарты по ртути и токсичным веществам в воздухе для новых и существующих электростанций, выпущенные в декабре 2011 года, обеспечивают сокращение содержания мелких частиц и двуокиси серы в качестве побочного продукта контроля, необходимого для сокращения токсичных выбросов.
     
  • Транспортные средства и их топливо продолжают вносить значительный вклад в загрязнение воздуха. В 2014 году EPA выпустило стандарты, широко известные как Уровень 3, которые рассматривают транспортное средство и его топливо как интегрированную систему, устанавливая новые стандарты выбросов транспортных средств и новый стандарт содержания серы в бензине, начиная с 2017 года.Стандарты выбросов транспортных средств сократят выбросы выхлопных газов и испарений от легковых автомобилей, легких грузовиков, пассажирских транспортных средств средней грузоподъемности и некоторых транспортных средств большой грузоподъемности. Стандарт содержания серы в бензине позволит ввести более строгие стандарты выбросов транспортных средств и сделает системы контроля выбросов более эффективными. Эти правила еще больше снижают содержание серы в бензине. Более чистое топливо позволяет использовать новые технологии контроля выбросов транспортных средств и снижает вредные выбросы существующих транспортных средств.Стандарты снизят уровень атмосферного озона, мелких частиц, диоксида азота и токсичных загрязнений.

Узнайте больше о распространенных загрязняющих веществах, воздействии на здоровье, стандартах и ​​внедрении:

Проблемы загрязнения воздуха: изменение климата В 2009 году Агентство по охране окружающей среды США (EPA) определило, что выбросы двуокиси углерода и других долгоживущих парниковых газов, которые накапливаются в атмосфере, угрожают здоровью и благополучию нынешнего и будущих поколений, вызывая изменение климата и закисление океана.Долгоживущие парниковые газы, удерживающие тепло в атмосфере, включают двуокись углерода, метан, закись азота и фторсодержащие газы. Эти газы образуются в результате многочисленных и разнообразных видов деятельности человека.

В мае 2010 г. Национальный исследовательский совет, действующее подразделение Национальной академии наук, опубликовал оценку, в которой сделан вывод о том, что «изменение климата происходит, в значительной степени вызвано деятельностью человека и представляет значительный риск для — а во многих случаях — уже затрагивающие — широкий спектр человеческих и природных систем. 1 NRC заявил, что этот вывод основан на выводах, которые согласуются с несколькими другими важными оценками состояния научных знаний об изменении климата. 2

Влияние изменения климата на здоровье и благосостояние населения

Риски для здоровья населения и окружающей среды, связанные с изменением климата, являются существенными и далеко идущими. Ученые предупреждают, что углеродное загрязнение и связанное с ним изменение климата, как ожидается, приведут к более сильным ураганам и штормам, более сильным и частым наводнениям, усилению засухи и более сильным лесным пожарам — событиям, которые могут привести к гибели людей, травмам и материальному ущербу на миллиарды долларов. и национальной инфраструктуры.

Загрязнение углекислым газом и другими парниковыми газами приводит к более частым и интенсивным волнам жары, которые увеличивают смертность, особенно среди бедных и пожилых людей. 3 Другие проблемы общественного здравоохранения в связи с изменением климата, поднятые в научной литературе, включают ожидаемое увеличение загрязнения приземного озона 4 , потенциал усиления распространения некоторых болезней, передающихся через воду и связанных с вредителями 5 , а также данные об увеличении производства или рассеивание аллергенов в воздухе. 6

Другие последствия загрязнения парниковыми газами, отмеченные в научной литературе, включают подкисление океана, повышение уровня моря и усиление штормовых нагонов, нанесение ущерба сельскому хозяйству и лесам, исчезновение видов и ущерб экосистемам. 7 Воздействие изменения климата в некоторых регионах мира (потенциально приводящее, например, к нехватке продовольствия, конфликтам или массовой миграции) может усугубить проблемы, которые поднимают гуманитарные проблемы, вопросы торговли и национальной безопасности для Соединенных Штатов. 8

Национальная оценка климата, проведенная правительством США в мае 2014 года, пришла к выводу, что последствия изменения климата уже проявляются и приводят к потерям и расходам. 9 В отчете задокументировано увеличение числа экстремальных погодных и климатических явлений за последние десятилетия, что привело к ущербу и нарушению благосостояния людей, инфраструктуры, экосистем и сельского хозяйства, а также прогнозы постоянного увеличения воздействия на широкий круг сообществ, секторов, и экосистемы.

Люди, наиболее уязвимые к воздействию климата на здоровье, такие как дети, пожилые люди, бедные и будущие поколения, сталкиваются с непропорциональными рисками. 10 Недавние исследования также показывают, что определенные сообщества, в том числе сообщества с низким доходом и некоторые цветные сообщества (в частности, группы населения, определяемые совместно этническими/расовыми характеристиками и географическим положением), непропорционально сильно страдают от определенных воздействий, связанных с изменением климата — включая аномальную жару, ухудшение качества воздуха и экстремальные погодные явления, которые связаны с увеличением смертности, болезней и экономических проблем. Исследования также показывают, что изменение климата представляет особую угрозу для здоровья, благополучия и образа жизни коренных народов США

.

Национальный исследовательский совет (NRC) и другие научные организации подчеркивают важность безотлагательного принятия первоначальных мер по сокращению выбросов парниковых газов, поскольку после выброса парниковые газы остаются в атмосфере в течение длительного периода времени. Как пояснил NRC в недавнем отчете: «Чем раньше будут предприняты серьезные усилия по сокращению выбросов парниковых газов, тем ниже риски, связанные с изменением климата, и тем меньше будет необходимости в более крупных, более быстрых и потенциально более дорогих сокращениях». позже. 11

Кратко: что делает EPA в отношении изменения климата

В соответствии с Законом о чистом воздухе EPA предпринимает первоначальные шаги, основанные на здравом смысле, чтобы ограничить загрязнение парниковыми газами из крупных источников:

  • EPA и Национальное управление безопасности дорожного движения в период с 2010 по 2012 год выпустили первые национальные стандарты выбросов парниковых газов и стандарты экономии топлива для легковых автомобилей и легких грузовиков на 2012–2025 модельные годы, а также для средних и тяжелых грузовиков на 2014–2014 годы. 2018.Предлагаемые стандарты для грузовых автомобилей на 2018 год и последующие годы были объявлены в июне 2015 года. Агентство по охране окружающей среды также отвечает за разработку и внедрение правил, гарантирующих, что транспортное топливо, продаваемое в США, содержит минимальный объем возобновляемого топлива. Узнайте больше об экологически чистых автомобилях

  • EPA и штаты в 2011 году начали требовать разрешения на подготовку к строительству, которые ограничивают выбросы парниковых газов из новых крупных стационарных источников, таких как электростанции, нефтеперерабатывающие заводы, цементные заводы и сталелитейные заводы, когда они строятся или подвергаются серьезной модификации.Узнайте больше о разрешении на выбросы парниковых газов

  • 3 августа 2015 г. президент Обама и Агентство по охране окружающей среды объявили о Плане экологически чистой энергии – историческом и важном шаге по сокращению выбросов углекислого газа электростанциями, который предпринимает реальные действия по борьбе с изменением климата. Окончательный План экологически чистой энергии, сформированный годами беспрецедентной работы с общественностью, является справедливым, гибким и призван усилить быстрорастущую тенденцию к более чистой и менее загрязняющей американской энергии. Благодаря жестким, но достижимым стандартам для электростанций и индивидуальным целям для штатов по сокращению углеродного загрязнения, которое вызывает изменение климата, План чистой энергии обеспечивает национальную согласованность, подотчетность и равные условия игры, отражая энергетический баланс каждого штата.Это также показывает миру, что Соединенные Штаты готовы возглавить глобальные усилия по борьбе с изменением климата. Узнайте больше о Плане чистой энергии, Стандартах углеродного загрязнения, Федеральном плане и типовом правиле для штатов
  • .

План чистой энергии сократит выбросы углекислого газа от существующих электростанций, крупнейшего источника в стране, при сохранении надежности и доступности энергоснабжения. Закон о чистом воздухе создает партнерские отношения между Агентством по охране окружающей среды, штатами, племенами и территориями США, при этом Агентство по охране окружающей среды устанавливает цель, а штаты и племена выбирают, как они будут ее достигать. Это партнерство изложено в плане чистой энергии.

Также 3 августа 2015 г. Агентство по охране окружающей среды выпустило окончательные стандарты углеродного загрязнения для новых, модифицированных и построенных электростанций и предложило Федеральный план и типовые правила для оказания помощи штатам в реализации Плана экологически чистой энергии.

9 февраля 2016 г. Верховный суд приостановил реализацию Плана чистой энергии до судебного рассмотрения. Решение суда не было по существу правила. Агентство по охране окружающей среды твердо убеждено, что план экологически чистой энергии будет поддерживаться, когда будут рассмотрены все его достоинства, поскольку это правило опирается на прочную научную и юридическую основу.

16 октября 2017 года EPA предложило аннулировать CPP и аннулировать сопроводительный юридический меморандум.

  • Агентство по охране окружающей среды реализует свою Стратегию по сокращению выбросов метана , опубликованную в марте 2014 года. В январе 2015 года Агентство по охране окружающей среды объявило о новой цели по сокращению выбросов метана в нефтегазовом секторе на 40–45 % по сравнению с уровнем 2012 года к 2025 году, Агентство по охране окружающей среды и другие агентства, чтобы поставить США на путь достижения этой амбициозной цели. В августе 2015 года EPA предложило новые разумные меры по сокращению выбросов метана, уменьшению загрязнения воздуха, образующего смог, и обеспечению определенности для промышленности посредством предложенных правил для нефтегазовой отрасли.Агентство также предложило дополнительно сократить выбросы газа, богатого метаном, с полигонов твердых бытовых отходов. В марте 2016 года Агентство по охране окружающей среды запустило программу National Gas STAR Methane Challenge, в рамках которой нефтегазовые компании могут принимать, отслеживать и демонстрировать амбициозные обязательства по сокращению выбросов метана.

  • EPA в июле 2015 года окончательно утвердило правило, запрещающее определенные виды использования гидрофторуглеродов — класса сильнодействующих парниковых газов, используемых в кондиционерах, холодильном и другом оборудовании — в пользу более безопасных альтернатив. США также предложили поправки к Монреальскому протоколу для достижения сокращения выбросов ГФУ на международном уровне.

Узнайте больше о науке о климате, усилиях по контролю и адаптации на веб-сайте EPA по вопросам изменения климата

Проблемы загрязнения воздуха: токсичные загрязнители

Несмотря на то, что общие выбросы токсичных веществ в атмосферу значительно сократились с 1990 года, значительные количества токсичных загрязнителей продолжают выбрасываться в воздух. Повышенные риски могут возникать в городских районах, вблизи промышленных объектов и в районах с интенсивным транспортным выбросом.

Многочисленные токсичные загрязнители из различных источников

Опасные загрязнители воздуха, также называемые ядовитыми веществами, включают 187 загрязнителей, перечисленных в Законе о чистом воздухе. EPA может добавлять загрязняющие вещества, которые, как известно или подозреваются, вызывают рак или другие серьезные последствия для здоровья, такие как репродуктивные эффекты или врожденные дефекты, или вызывают неблагоприятные воздействия на окружающую среду.

Примеры ядовитых веществ для воздуха включают бензол, который содержится в бензине; перхлорэтилен, который выбрасывается из некоторых химчисток; и метиленхлорид, который используется в качестве растворителя и растворителя для краски в ряде отраслей промышленности.Другие примеры ядовитых веществ в воздухе включают диоксин, асбест и такие металлы, как кадмий, ртуть, хром и соединения свинца.

Большинство токсичных веществ в воздухе поступают из техногенных источников, включая мобильные источники, такие как автомобили, промышленные объекты и небольшие «площадные» источники. Многочисленные категории стационарных источников выделяют токсичные вещества в воздух, включая электростанции, химическое производство, аэрокосмическое производство и сталелитейные заводы. Некоторые токсичные вещества в воздухе выделяются в больших количествах из природных источников, таких как лесные пожары.

Опасность для здоровья от ядовитых веществ в воздухе

Самая последняя национальная оценка рисков вдыхания токсичных веществ в воздухе, проведенная Агентством по охране окружающей среды США 12 , показала, что риск развития рака в течение жизни для всей страны превышает десять случаев на миллион, и что почти 14 миллионов человек в более чем 60 городских районах имеют риск развития рака в течение жизни выше 100 в миллион. После этой оценки 2005 года стандарты EPA требуют значительного дальнейшего сокращения выбросов токсичных веществ.

Повышенные риски часто обнаруживаются в крупнейших городских районах с многочисленными источниками выбросов, в населенных пунктах вблизи промышленных объектов и/или в районах вблизи крупных дорог или транспортных средств.Бензол и формальдегид являются двумя из самых больших факторов риска развития рака, а акролеин, как правило, доминирует над рисками, не связанными с раком.

Кратко: Как EPA работает со штатами и сообществами над сокращением токсического загрязнения воздуха

Стандарты

Агентства по охране окружающей среды США, основанные на эффективности технологий, позволили добиться значительного сокращения национальных выбросов токсичных веществ в воздух. По указанию Конгресса АООС разработало стандарты выбросов для всех 174 основных категорий источников и 68 категорий малых источников, представляющих 90 процентов выбросов 30 приоритетных загрязнителей для городских районов. Кроме того, Агентство по охране окружающей среды снизило содержание бензола в бензине и установило строгие стандарты выбросов для дорожных и внедорожных дизельных и бензиновых двигателей, которые значительно сокращают выбросы токсичных веществ в атмосферу из мобильных источников. В соответствии с требованиями Закона Агентство по охране окружающей среды завершило оценку остаточного риска и анализ технологий, охватывающих многочисленные категории регулируемых источников, чтобы определить, оправданы ли более жесткие стандарты защиты от токсичных веществ в воздухе. EPA обновило стандарты по мере необходимости. В настоящее время проводятся дополнительные оценки остаточного риска и технологические обзоры.

EPA также поощряет и поддерживает общетерриториальные стратегии по токсичности воздуха государственных, племенных и местных агентств через национальные, региональные и общественные инициативы. Среди этих инициатив Национальная кампания за чистое дизельное топливо, которая посредством партнерских отношений и грантов снижает выбросы дизельных двигателей для существующих двигателей, которые не регулируются EPA; Clean School Bus USA, национальное партнерство по минимизации загрязнения от школьных автобусов; транспортное партнерство SmartWay для содействия эффективному перемещению товаров; инициативы по сокращению древесного дыма; кампания по ремонту после столкновений с участием автомастерских; гранты на мониторинг окружающей среды за токсичными веществами в воздухе на уровне общины; и другие программы, включая «Действие сообщества за обновленную окружающую среду» (CARE). Программа CARE помогает сообществам развивать широкие местные партнерства (включая бизнес и местные органы власти) и проводить решение проблем с участием сообществ, поскольку они наращивают потенциал для понимания и принятия эффективных мер по решению экологических проблем.

Узнайте больше о токсичных веществах в воздухе, стационарных источниках выбросов и усилиях по контролю
Узнайте больше о токсичных веществах в воздухе из мобильных источников и мерах по борьбе с ними

Проблемы загрязнения воздуха: защита стратосферного озонового слоя

Озоновый слой (O 3 ) в стратосфере защищает жизнь на Земле, отфильтровывая вредное ультрафиолетовое излучение (УФ) Солнца.Когда выбрасываются хлорфторуглероды (ХФУ) и другие химические вещества, разлагающие озон, они смешиваются с атмосферой и в конечном итоге поднимаются в стратосферу. Там содержащиеся в них хлор и бром инициируют химические реакции, разрушающие озон. Это разрушение происходит более быстрыми темпами, чем озон может быть создан в результате естественных процессов, разрушающих озоновый слой.

Ущерб здоровью населения и окружающей среде

Более высокие уровни ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, приводят к последствиям для здоровья и окружающей среды, таким как увеличение числа случаев рака кожи, катаракты и ослабление иммунной системы.Более высокие уровни ультрафиолетового излучения также снижают урожайность, снижают продуктивность океанов и, возможно, способствуют сокращению популяций амфибий, которое происходит во всем мире.

Кратко: что делается для защиты озонового слоя

Страны по всему миру прекращают производство химических веществ, разрушающих озоновый слой в верхних слоях атмосферы Земли, в соответствии с международным договором, известным как Монреальский протокол. Используя гибкий и инновационный подход к регулированию, Соединенные Штаты уже прекратили производство тех веществ, которые обладают наибольшим потенциалом разрушения озонового слоя в соответствии с положениями Закона о чистом воздухе, принятыми для реализации Монреальского протокола. Эти химические вещества включают фреоны, галоны, метилхлороформ и четыреххлористый углерод. Соединенные Штаты и другие страны в настоящее время постепенно отказываются от производства гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ) — химических веществ, используемых во всем мире в холодильном оборудовании и оборудовании для кондиционирования воздуха, а также при производстве пеноматериалов. Поэтапный отказ от ХФУ и ГХФУ также полезен для защиты климата Земли, поскольку эти вещества также являются очень вредными парниковыми газами.

Также в соответствии с Законом о чистом воздухе EPA реализует нормативные программы для:

  • Обеспечьте правильную переработку хладагентов и галоновых огнетушащих веществ.

  • Обеспечить, чтобы альтернативы озоноразрушающим веществам (ОРВ) оценивались на предмет их воздействия на здоровье человека и окружающую среду.

  • Запретить выброс озоноразрушающих хладагентов при обслуживании, техническом обслуживании и утилизации кондиционеров и другого холодильного оборудования.

  • Требовать, чтобы производители маркировали продукты, содержащие или изготовленные с использованием наиболее вредных ОРВ.

Эти жизненно важные меры помогают защитить здоровье человека и окружающую среду.

Работа по защите озонового слоя не завершена. Агентство по охране окружающей среды планирует завершить поэтапный отказ от озоноразрушающих веществ, которые продолжают производиться, и продолжать усилия по минимизации выбросов используемых химических веществ. Поскольку озоноразрушающие вещества сохраняются в воздухе в течение длительных периодов времени, использование этих веществ в прошлом продолжает влиять на озоновый слой и сегодня. В нашей работе по ускорению восстановления озонового слоя Агентство по охране окружающей среды планирует расширить реализацию CAA:

  • Продолжать предоставлять прогнозы ожидаемого риска чрезмерного воздействия УФ-излучения солнца с помощью УФ-индекса и информировать общественность о том, как защитить себя от чрезмерного воздействия УФ-излучения.

  • Продолжая укреплять внутренние и международные партнерства для защиты озонового слоя.

  • Поощрение разработки продуктов, технологий и инициатив, которые приносят дополнительные выгоды в области изменения климата и энергоэффективности.

Узнайте больше о программах защиты озонового слоя Агентства по охране окружающей среды


Каталожные номера

Некоторые из следующих ссылок ведут с сайта

5 Конфалоньери, У., Б. Менне, Р. Ахтар, К.Л. Эби, М. Хауэнге, Р.С. Ковац, Б. Ревич и А. Вудворд (2007). Здоровье человека. В: Изменение климата, 2007 г.: последствия, адаптация и уязвимость . Вклад Рабочей группы II в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата  Пэрри, М.Л., О.Ф. Канзиани, Дж. П. Палутикоф, П. Дж. ван дер Линден и К. Э. Хэнсон (ред.), Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство.

7 Объяснение наблюдаемого и прогнозируемого изменения климата и связанного с ним воздействия на здоровье, общество и окружающую среду включено в заключение Агентства по охране окружающей среды об опасности и связанный с ним документ технической поддержки (TSD).См. Агентство по охране окружающей среды США, «Выводы об угрозе и причине или содействии парниковым газам в соответствии с разделом 202(a) Закона о чистом воздухе», 74 FR 66496, 15 декабря 2009 г. Уведомление Федерального реестра и Документ технической поддержки (TSD) для Выводы об опасности и причине или содействии находятся в публичном досье, досье № EPA-OAR-2009-0171.

11 Национальный исследовательский совет (2011) Выбор климата Америки: краткий отчет , Комитет по выбору климата Америки, Совет по атмосферным наукам и климату, Отдел исследований Земли и жизни, The National Academy Press, Washington, D.С., с. 2.

Система воздуха и климата — Европейское агентство по окружающей среде

Контекст

Слой воздуха, окружающий нашу планету, более известный как атмосфера, содержит водяной пар, аэрозоли, облака и множество различных газов. Сухая атмосфера (за исключением водяного пара) состоит в основном из азота (78,1%), кислорода (20,9%), аргона (0,93%) и большого количества газовых примесей, таких как двуокись углерода и озон (0,035%).

Система воздуха и климата является продуктом взаимодействия нашей атмосферы и нашего климата.Изменения в этой системе в значительной степени обусловлены выбросами загрязнителей воздуха и парниковых газов (ПГ). Эти загрязнители воздуха и парниковые газы оказывают широкий спектр воздействия на здоровье, экосистемы и климат. Однако точный характер этих воздействий зависит от места выброса; химические реакции выделяющихся газов; атмосферное рассеивание этих газов; и их отложение на земной поверхности.

Наше понимание взаимодействия между воздухом и климатом улучшилось за последние два десятилетия, чему способствовало лучшее понимание роли, которую играют в этом взаимодействии парниковые газы и загрязнители воздуха.В частности, стало лучше понимать, что некоторые загрязнители воздуха действуют как так называемые «короткоживущие загрязнители, влияющие на климат» (SLCP). [1] В совокупности это улучшенное понимание привело к растущему научному консенсусу в отношении того, что к загрязнению воздуха и смягчению последствий изменения климата лучше всего подходить как к единому целому.

Решение проблемы воздушной и климатической системы является сложной задачей для политиков по ряду причин. Во-первых, для понимания взаимодействия загрязнителей воздуха и парниковых газов необходимы сложные системы моделирования атмосферы.Во-вторых, в международных соглашениях (таких как Монреальский протокол, Киотский протокол [2] и Гётеборгский протокол ТЗВБР [3] ) выбросы загрязнителей воздуха рассматриваются отдельно от выбросов парниковых газов, даже несмотря на то, что выбросы парниковых газов и загрязнителей воздуха часто происходят из одних и тех же источники. В-третьих, ответные меры политики в этой области могут иметь сложные последствия. Например, некоторые меры политики приведут к «сопутствующим выгодам» (когда меры по снижению загрязнения воздуха также сократят выбросы парниковых газов и наоборот), в то время как другие меры приведут к компромиссам. Эти сложности более подробно описаны ниже.

Основные тенденции

Выбросы загрязнителей воздуха и парниковых газов

В Европе за последние 20 лет выбросы как загрязнителей воздуха, так и парниковых газов уменьшились. Важно подчеркнуть, что многие загрязнители воздуха и парниковые газы имеют одни и те же источники выбросов (рис. 1) и что тематическая политика по смягчению последствий может одновременно воздействовать на выбросы как парниковых газов, так и загрязнителей воздуха.

Рисунок 1: Вклад антропогенных источников в общие выбросы отдельных загрязнителей воздуха и парниковых газов в ЕС-28, 2012 г.
[4][5]

Выбросы как факторы изменения состава атмосферы

Во всем мире выбросы загрязнителей воздуха и парниковых газов изменяют состав земной атмосферы.В глобальном масштабе концентрация шести парниковых газов, включенных в Киотский протокол, достигла 446 частей на миллион эквивалента CO 2 , что примерно на 60% больше, чем доиндустриальные уровни (CSI013). Изменения в землепользовании и сжигание ископаемого топлива в результате деятельности человека в значительной степени ответственны за это увеличение. Кроме того, глобальные фоновые уровни загрязнения озоном повышаются вследствие увеличения выбросов прекурсоров озона в различных частях мира. Озон является одновременно парниковым газом и загрязнителем воздуха.Наконец, воздействие атмосферного переноса загрязнения воздуха на качество воздуха в Европе также может быть значительным. [6]

В Европе концентрации загрязняющих веществ в воздухе сегодня намного ниже, чем 20 лет назад, и многие страны достигли целей по сокращению выбросов, установленных в соответствии с Директивой NEC 2001 г. и Гетеборгским протоколом 1999 г. Но, несмотря на это улучшение, большой процент городское население ЕС по-прежнему подвергается опасному загрязнению воздуха твердыми частицами и озоном.

Выбросы как движущая сила изменения климата

Согласно IPCC (2013), [7] увеличение выбросов CO 2  и, как следствие, увеличение концентрации CO 2 в атмосфере является наиболее важным фактором увеличения радиационного воздействия (РВ) между современные и доиндустриальные условия (рис. 2). Также на РЧ воздействуют загрязнители воздуха (CO, НМЛОС, NO X , SO 2 и аэрозоли) и другие парниковые газы (CH 4 , N 2 O и F-газы).

Радиационное воздействие (РВ) — это изменение баланса между входящим и исходящим потоками радиации (выраженное в Вт/м 2 ) в верхних слоях атмосферы из-за изменений концентрации парниковых газов, таких как CO 2 , входящего солнечное излучение и изменения степени отражения солнечной радиации атмосферой и землей через облака и отражающие поверхности земли (альбедо). Увеличение RF приводит к дополнительному потеплению атмосферы, а отрицательное RF приводит к охлаждению атмосферы.

Рисунок 2: Оценки радиационного воздействия в 2011 г. по сравнению с 1750 г. и совокупные неопределенности для основных факторов изменения климата

Источник: IPCC (2013) [7]

Может быть сложно оценить воздействие РЧ выбросов парниковых газов и загрязнителей воздуха. Это связано с тем, что РВ не всегда является прямым следствием концентрации в атмосфере этих загрязнителей воздуха и ПГ, а также является результатом их косвенного взаимодействия в атмосфере. Эти косвенные воздействия включают как химические реакции (образование озона), так и физические реакции (образование и состав облаков) загрязнителей воздуха и парниковых газов.

Несмотря на эти трудности, могут быть сделаны количественные оценки этих косвенных эффектов, и недавний пример такой оценки показан на рисунке 2. Он показывает, что существует разница в научном понимании различных эффектов РЧ и что излучения могут привести либо к увеличению, либо к уменьшению RF в глобальном масштабе. За последние 260 лет выбросы CO 2 , CH 4 , N 2 O, F-газов, черного углерода, CO и НМЛОС привели к увеличению RF.Выбросы SO 2 , органического углерода и минеральной пыли способствовали снижению RF. Выбросы галоидоуглеводородов оказали как положительное, так и отрицательное влияние на РФ. Кроме того, выбросы NO X и NH 3 оказали как положительное, так и отрицательное влияние на радиочастоты, но с отрицательным чистым воздействием на радиочастоты. На рисунке 2 также показано, что взаимодействие между аэрозолями и облаками привело к отрицательному RF, но вклад отдельных выбрасываемых соединений в смеси аэрозолей неизвестен.

Влияние изменения климата на качество воздуха

Изменение климата может по-разному повлиять на качество воздуха в будущем. Один из способов — более высокие температуры, ведущие к повышенному образованию озона. Другой потенциальный способ, которым изменение климата может повлиять на качество воздуха, — это изменение погодных условий, создающее «застойные явления». В таких случаях отсутствие ветра приводит к высоким концентрациям озона и ТЧ. Третий возможный способ, с помощью которого изменение климата может повлиять на качество воздуха, заключается в потенциальном изменении моделей переноса воздуха в полушарии. [8]

перспективы

На уровни выбросов могут влиять как политики, направленные на смягчение последствий изменения климата, так и политики, направленные на смягчение последствий загрязнения воздуха. Эти изменения в уровнях выбросов могут привести как к уменьшению, так и к увеличению RF с течением времени, и они могут иметь как краткосрочные, так и долгосрочные последствия для изменения климата. Это разнообразие последствий политики в отношении воздуха было признано политическими инициативами, такими как Коалиция за климат и чистый воздух (CCAC), [9] , которая фокусирует усилия по смягчению последствий на тех загрязнителях воздуха, которые имеют явный эффект потепления, таких как черный углерод и метан. (как показано на рисунке 2).На уровне ЕС в настоящее время предпринимаются первые попытки связать области политики в области загрязнения воздуха и изменения климата путем включения метана и черного углерода SLCP в Пакет политики ЕС в отношении чистого воздуха. [10]

Тем не менее, текущая политика в отношении черного углерода и метана — это только часть будущей политики. Как показано на Рисунке 2, некоторые сокращения выбросов будут способствовать увеличению RF (SO 2 , CO) или будут иметь смешанный эффект RF (галогенуглероды, NO X , NH 3 ), а для крупного компонента воздуха и климатической системы (взаимодействие аэрозоль-облако) неизвестно, каков будет эффект.Это создает серьезные научные и политические проблемы для определения тех мер, которые будут касаться качества воздуха, но не за счет смягчения последствий изменения климата, и наоборот.

Несколько исследований подчеркнули положительное влияние политики смягчения последствий изменения климата на изменение состава атмосферы. Эта политика смягчения последствий изменения климата приведет не только к сокращению сжигания ископаемого топлива и связанных с ним выбросов парниковых газов, но и к сокращению выбросов загрязнителей воздуха, их воздействия на здоровье человека и экосистемы, а также некоторых затрат, связанных с технологиями борьбы с загрязнением воздуха. [11][12][13]  С другой стороны, некоторые меры по смягчению последствий изменения климата в настоящее время могут оказывать негативное влияние на загрязнение воздуха и будут продолжать оказывать это влияние в их нынешнем виде. Например, дизельизация европейского автопарка была результатом политики, направленной на поощрение более широкого использования дизельных автомобилей, отчасти потому, что у них были более низкие выбросы CO 2 на километр по сравнению с автомобилями, работающими на бензине. Однако автомобили с дизельным двигателем обычно выбрасывают больше ТЧ и NO X на километр, чем автомобили с бензиновым двигателем, и в некоторых случаях это приводило к высоким концентрациям NO 2 , измеренным вблизи дорожного движения в городах.

Почему вы должны заботиться: качество воздуха и здоровье

Воздействие загрязненного воздуха может повлиять на здоровье каждого. Когда мы дышим, загрязнения попадают в наши легкие и могут попасть в кровоток. Загрязнение воздуха может способствовать возникновению небольших неприятностей, таких как кашель или зуд в глазах. Он также может вызывать или усугублять многие заболевания легких и органов дыхания, приводя к госпитализации, раку или даже преждевременной смерти. В настоящее время воздух Миннесоты соответствует всем федеральным стандартам качества воздуха.Однако даже уровни загрязнения воздуха ниже стандартов могут повлиять на здоровье людей, включая уровни, которые в настоящее время наблюдаются в некоторых частях Миннесоты.

Где бы вы ни жили, вы можете подвергаться воздействию загрязненного воздуха. Тип и степень воздействия варьируются в зависимости от вашего местоположения, времени суток и даже погоды. Воздействие загрязнения воздуха выше вблизи источников загрязнения, таких как оживленные дороги или дровяное оборудование. Многие из наших повседневных действий подвергают нас более высокому уровню загрязнения воздуха.Машины, работающие на холостом ходу, садовое оборудование, работающее на газе, и химические вещества, которые мы используем в наших домах, способствуют общему загрязнению воздуха и подвергают нас воздействию вредных загрязнителей воздуха.

Люди в сообществах с низким доходом и цветных сообществах несоразмерно страдают от загрязнения воздуха. MPCA работает над сокращением выбросов из всех источников загрязнения воздуха, особенно стремясь уменьшить воздействие на перегруженные сообщества и добиваться экологической справедливости.

Мой воздух чистый?

MPCA отслеживает широкий спектр загрязнителей воздуха во многих местах, но мы не можем контролировать везде, а некоторые загрязнители трудно обнаружить.Группы чистого воздуха, в том числе MPCA, заполняют эти пробелы, используя компьютерные модели для оценки концентраций загрязняющих веществ там, где нет мониторов. Компьютерные модели рассматривают выбросы загрязняющих веществ, близлежащие здания, землепользование и погодные условия, чтобы определить, куда перемещаются загрязняющие вещества и как они концентрируются в определенных областях. Концентрации в воздухе сравниваются с контрольными показателями здоровья при вдыхании, которые представляют собой уровни загрязняющих веществ, которые вряд ли окажут воздействие на здоровье таких чувствительных групп населения, как дети и пожилые люди.

Сравнение концентраций в воздухе с контрольными показателями для здоровья является типом «Оценки риска». Агентства общественного здравоохранения используют эти инструменты для обеспечения защиты здоровья человека. В MPCA моделирование и оценка рисков помогают нам расставить приоритеты в нашей работе. Вы можете узнать больше об этих инструментах и ​​их результатах на нашей странице о моделировании воздуха и здоровье человека.

Воздух

Индекс качества воздуха (AQI) — это индекс для ежедневной оценки качества воздуха. Он сообщает вам, насколько чист или загрязнен ваш воздух, и какие связанные с этим последствия для здоровья могут вас беспокоить.AQI фокусируется на последствиях для здоровья, которые вы можете испытать в течение нескольких часов или дней после того, как вдыхаете загрязненный воздух.

Думайте об AQI как о шкале, которая может варьироваться от 0 до 500. Чем выше значение AQI, тем выше уровень загрязнения воздуха и тем больше опасений для здоровья. Например, значение AQI 50 представляет собой хорошее качество воздуха с небольшим потенциалом воздействия на здоровье населения, а значение AQI более 300 представляет опасное качество воздуха.

Значение AQI, равное 100, обычно соответствует национальному стандарту качества воздуха для загрязняющего вещества, что является предельным значением U.S. Агентство по охране окружающей среды (EPA) поставило задачу защитить здоровье населения. Значения AQI ниже 100 обычно считаются удовлетворительными. Когда значения AQI выше 100, качество воздуха считается нездоровым сначала для определенных чувствительных групп людей, а затем для всех людей, поскольку значения AQI становятся выше.

Прогнозы качества воздуха предоставляют общественности информацию об уровне озона на уровне земли и PM2,5, который представляет собой меру твердых частиц размером 2,5 микрона или меньше, а также об их воздействии на здоровье.Заявления о воздействии на здоровье конкретных загрязнителей и предостерегающие заявления предоставляются вместе с прогнозами.

Прогноз используется для предупреждения тех, кто находится в районе, который может быть чувствителен к повышенному уровню озона, чтобы они могли принимать решения, связанные с их повседневной деятельностью. Однако прогноз качества воздуха — это именно то, о чем он говорит — это прогноз. Точно так же, как телевизионные метеорологи иногда упускают из виду, будет ли в нашей местности облачно или солнечно, синоптики иногда упускают фактическое значение PM2.5 и категория озона или цветовой код дня. Если есть какой-либо вопрос относительно того, как будет прогнозироваться день, прилагаются все усилия, чтобы ошибиться в сторону завышенного прогноза ожидаемой максимальной концентрации, поскольку целью этого процесса прогнозирования является защита здоровья граждан.

Что такое разрешение; как это меня защищает?

Разрешение на использование воздуха ограничивает количество загрязняющих веществ, которые могут быть выброшены из источника в воздух, которым мы дышим. Требования по ограничению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу касаются воздействия на здоровье людей.В разрешениях на полеты также может учитываться воздействие на животных, растительность и имущество. Переменные включают количество загрязняющего вещества и точку потенциального воздействия. При наличии на территории нескольких источников загрязняющего вещества необходимо обеспечить ограничение выбросов из каждого источника и уменьшить индивидуальный вклад в общую загрязняющую нагрузку на территорию. Это сделано для того, чтобы соответствовать стандартам качества окружающего воздуха EPA. Ограничение контакта осуществляется путем применения норм выбросов.

Стандарты качества окружающего воздуха также предназначены для обеспечения максимального использования имущества. Когда возникающие проблемы носят эстетический характер, необходимо достичь экономического баланса. Когда речь идет об опасности для здоровья, не может быть никаких компромиссов, и стандарты должны соблюдаться.

Каковы распространенные загрязнители воздуха?

Обычные загрязнители атмосферного воздуха включают побочные продукты автомобильных выбросов, такие как твердые частицы (PM), диоксид азота (NO 2 ), диоксид серы (SO 2 ) и озон (O 3 ).Другими загрязнителями наружного воздуха являются аллергены, такие как пыльца и плесень.

К обычным загрязнителям воздуха внутри помещений относятся табачный дым, пары красок и растворителей, радон, угарный газ, формальдегид, шерсть и перхоть животных, плесень, бактерии, пыльца и дымовые газы.

Что такое недостижимая зона?

В соответствии с законодательством США об охране окружающей среды неприемлемой зоной считается территория, качество воздуха в которой хуже, чем в соответствии с Национальными стандартами качества окружающего воздуха (NAAQS), определенными в поправках к Закону о чистом воздухе 1970 года.Области недостижения должны иметь и реализовывать план выполнения требований NAAQS, в противном случае вы рискуете потерять некоторые формы федеральной финансовой помощи. Область может быть областью недостижения для одного загрязнителя и областью достижения (ниже, чем NAAQS или соответствует) для других загрязнителей.

Почему качество воздуха важно для развития?

Снижение загрязнения воздуха является основой экономического роста и будущего развития. Организации могут свести к минимуму количество загрязняющих веществ, попадающих в воздух с их объектов, чтобы стать более конкурентоспособными и успешными в своих областях, сохраняя при этом окружающую среду.Сохранение воздуха как природного ресурса начинается с предотвращения или уменьшения загрязнения воздуха.

Кто проверяет качество воздуха?

Отдел контроля за загрязнением воздуха Департамента окружающей среды и охраны природы штата Теннесси напрямую обслуживает 91 округ штата, проводя мониторинг промышленных предприятий, посещая источники, тестируя и контролируя воздух на различных станциях, установленных по всему штату, и выполняя другие задачи. Отдел контроля загрязнения воздуха также наблюдает и помогает в действиях местных программ контроля загрязнения воздуха в округах Дэвидсон, Гамильтон, Нокс и Шелби.Если вы живете в округах Дэвидсон, Гамильтон, Нокс или Шелби, вы должны связаться с этими местными авиационными программами для получения дополнительной информации о тестировании воздуха.

Как насчет качества воздуха в помещении?

Качество воздуха в помещении (IAQ) — это термин, который относится к качеству воздуха внутри и вокруг зданий и сооружений, особенно в отношении здоровья и комфорта людей, находящихся в здании. Поддержание здоровой окружающей среды в помещении важно для всех аспектов жизни. Здоровое качество воздуха в помещении ведет к повышению продуктивности на работе и в школе; и улучшить здоровье дома.

На качество воздуха в помещении могут влиять такие газы, как окись углерода, радон или летучие органические соединения. Качество воздуха может ухудшиться из-за твердых частиц от сжигания древесины или древесного угля. Табачный дым, плесень и озон в окружающей среде также могут ухудшить качество воздуха.

Некоторыми способами улучшения качества воздуха внутри зданий являются контроль источника, фильтрация и вентиляция.

Что такое парниковый газ?

Парниковые газы в атмосфере Земли поглощают инфракрасное излучение Солнца и выделяют его.Часть выделяемого тепла достигает земли вместе с теплом от солнца, проникшим в атмосферу. И солнечное тепло, и излучаемое тепло поглощаются Землей и выделяются; часть повторно поглощается парниковыми газами для продолжения цикла. Чем больше этих газов существует, тем больше тепла удерживается от выхода в космос и, следовательно, тем больше нагревается земля. Это увеличение тепла называется парниковым эффектом.

Общие примеры парниковых газов, перечисленные в порядке распространенности, включают: водяной пар, двуокись углерода, метан, закись азота, озон и любые фторуглероды.Хотя водяной пар является наиболее распространенным парниковым газом, он относительно неэффективен. Некоторая степень парниковых газов в нашей окружающей среде является естественной. Без парникового эффекта наша экосистема была бы невозможна.

Однако с тех пор, как в 1750-х годах началась индустриальная эпоха, количество углекислого газа увеличилось на 40%. Опасения по поводу вклада парникового эффекта в глобальное потепление вызвали соглашения между различными правительствами о целях сокращения выбросов парниковых газов.

Где я могу получить данные о моем сообществе?

Загрязнение воздуха намного хуже, чем мы думали. Изменение климата — далеко не единственная проблема, связанная с ископаемым топливом.

В конце 1960-х годов над Нью-Йорком и Лос-Анджелесом регулярно оседал удушливый смог в США, 100 000 баррелей нефти разлилось у берегов Санта-Барбары в Калифорнии и, возможно, наиболее известными были пожары на поверхности реки Кайахога. Река в Огайо. Эти мрачные образы вызвали современное движение за охрану окружающей среды, первый День Земли и десятилетие экстраординарного законотворчества и нормотворчества в области охраны окружающей среды (в основном при президенте-республиканце Ричарде Никсоне).

С 70-х до начала 21 века борьба с ископаемым топливом была борьбой с загрязнением, особенно с загрязнением воздуха.

Горизонт центра Лос-Анджелеса, окутанный смогом, 1956 год. American Stock/Getty Images

В последующие десятилетия акцент сместился на глобальное потепление, а ископаемое топливо в значительной степени стало рассматриваться как климатическая проблема. И это имеет смысл, учитывая огромные последствия изменения климата для долгосрочного благополучия человека.

Но есть ирония: дело о загрязнении воздуха против ископаемого топлива по-прежнему лучшее!

На самом деле, несмотря на то, что внимание переключилось на изменение климата, доводы в пользу загрязнения воздуха становились все более и более убедительными, поскольку наука о загрязнении воздуха развивалась семимильными шагами. Теперь у исследователей гораздо больше возможностей точно определить прямое и косвенное воздействие загрязнения воздуха, и новости всегда были плохими.

Доказательства теперь достаточно ясны, чтобы можно было однозначно заявить: стоило бы освободиться от ископаемого топлива, даже если бы глобального потепления не существовало.Особенно сейчас, когда чистая энергия стала такой дешевой, одних преимуществ качества воздуха достаточно, чтобы заплатить за переход на энергию.

Этот вывод был подтвержден последними исследованиями качества воздуха, представленными на недавних слушаниях в комитете Палаты представителей по надзору и реформам Дрю Шинделл, профессором Николаса наук о Земле в Университете Дьюка (и ведущим автором обоих недавних отчетов МГЭИК).

Показания Шинделла показывают, что последствия загрязнения воздуха примерно в два раза хуже, чем предполагалось ранее.Это бомба — в нормальном мире это было бы на первых полосах новостей по всей стране.

«Научное сообщество, занимающееся вопросами качества воздуха, выдвигало эту гипотезу в течение как минимум десяти лет, но достижения в исследованиях позволяют нам снова и снова проводить количественную оценку и подтверждать эту гипотезу», — говорит Ребекка Саари, эксперт по качеству воздуха, преподающий гражданское и экологическое проектирование в Университет Ватерлоо. «Сопутствующие выгоды от качества воздуха, как правило, настолько ценны, что часто во много раз превышают затраты на меры по борьбе с изменением климата.

Давайте подробнее рассмотрим доказательства этого экстраординарного утверждения, а затем рассмотрим его политические последствия.

Наука продолжает показывать, что загрязнение воздуха более вредно, чем считалось ранее

Недавно я писал об амбициозном и подробном новом плане существенной декарбонизации экономики США к 2035 году (в основном за счет электрификации) и говорил, что он принесет «преобразующие социальные преимущества и преимущества для здоровья».

Шинделл и его команда в Duke попытались количественно оценить эти преимущества, опираясь на последние научные данные.Они начали с климатической модели, используемой Институтом Годдарда НАСА, и модернизировали ее, «чтобы представить загрязнение воздуха с относительно высоким разрешением, — свидетельствовал Шинделл, — что сделало эту модель подходящей для одновременного изучения воздействия климата и качества воздуха».

Используя эту универсальную модель, команда Шинделла наметила путь с 2020 по 2070 год, который сократит выбросы парниковых газов в США в соответствии с обязательством всего мира оставаться ниже 2°C, и попыталась количественно оценить качество воздуха и преимущества для климата.

(Примечание: несмотря на то, что модель и методы были проверены экспертами, последние цифры, полученные Шинделлом, в настоящее время проходят экспертную оценку. Он включает обширную документацию по своей методологии в приложении к своим показаниям.)

Цифры сногсшибательные. Шинделл свидетельствовал: «В течение следующих 50 лет соблюдение курса 2 ° C предотвратит примерно 4,5 миллиона преждевременных смертей, около 3,5 миллионов госпитализаций и посещений отделений неотложной помощи и примерно 300 миллионов потерянных рабочих дней в США.

Все, что предотвратило смерть, болезни и снижение продуктивности, дает большую экономию:

Предотвращенные смерти оцениваются более чем в 37 триллионов долларов. Расходы на здравоохранение, которых удалось избежать благодаря сокращению госпитализаций и посещений отделений неотложной помощи, превышают 37 миллиардов долларов, а повышение производительности труда оценивается более чем в 75 миллиардов долларов. В среднем это составляет более 700 миллиардов долларов в год в виде выгод для США только от улучшения здоровья и труда, что намного больше, чем стоимость перехода к энергетике .

Важно отметить, что многие из преимуществ могут быть доступны в ближайшее время. Прямо сейчас загрязнение воздуха приводит к преждевременной смерти почти 250 000 человек в год в США. В течение десятилетия агрессивная декарбонизация может снизить эти потери на 40 процентов; за 20 лет это могло бы спасти около 1,4 миллиона американских жизней, которые в противном случае были бы потеряны из-за качества воздуха.

Что касается потенциально предотвращенных ежегодных смертей, член палаты представителей Робин Келли из Иллинойса отметил на слушании: «Это огромное число. Это почти в три раза больше, чем количество жизней, которые мы ежегодно теряем в автомобильных авариях.Это в два раза больше смертей, вызванных опиоидами за последние несколько лет. И это даже больше, чем число американцев, которых мы ежегодно теряем из-за диабета».

Если цифры шокируют, то это потому, что наука быстро развивается. Во-первых, говорит Шинделл, «в развивающихся странах, в частности в Китае, произошел огромный всплеск работы», что позволило получить большие наборы данных и более широкую и полную картину реальных последствий воздействия.

Смог в Пекине, Китай, 2013 год. Википедия

Во-вторых, если раньше ученые сосредотачивались почти исключительно на эффектах загрязнения, для которых существует установленный и хорошо изученный биологический путь, то недавнее получение огромных наборов данных (например, все население, состоящее из более чем 60 миллионов пациентов Medicare) позволило их, чтобы раскрыть новые статистические корреляции.

С помощью гигантских наборов данных «вы можете контролировать социально-экономический статус, температуру, гипертонию и другие существующие состояния» и другие переменные, говорит Шинделл.«Вы можете убедительно продемонстрировать, что корреляция на самом деле является причинно-следственной, потому что вы можете исключить практически любую другую возможность».

Например, ученые теперь знают, что воздействие смога (крошечных микроскопических частиц) наносит вред мозгу в пренатальном периоде и в молодом возрасте. Хотя они еще не до конца понимают биологический механизм, они знают, что он снижает импульсивный контроль и ухудшает успеваемость. Точно так же они знают, что это вредит почкам, селезенке и даже нервной системе.

«Хорошо изученные пути, такие как инсульты, инфекции нижних дыхательных путей и хроническая обструктивная болезнь легких, охватывают лишь около половины общего количества», — говорит Шинделл.«Когда вы посмотрите на [новые] исследования, вы обнаружите, что загрязнение воздуха, по-видимому, влияет почти на каждый орган человеческого тела».

Недавнее исследование, проведенное национальными академиями многих стран, включая США, дало следующий результат:

Научные данные недвусмысленны: загрязнение воздуха может нанести вред здоровью на протяжении всей жизни. Он вызывает болезни, инвалидность и смерть, а также ухудшает качество жизни каждого человека. Поражает легкие, сердце, мозг, кожу и другие органы; повышает риск заболеваний и инвалидности, затрагивая практически все системы человеческого организма.

«Всего умирает примерно в два раза больше людей, чем умирает только от путей, которые мы понимаем», — говорит Шинделл. «Мы все время недооценивали».

Наряду с этими обновленными оценками воздействия загрязнения воздуха команда Шинделла разработала новый способ оценки общенационального воздействия сильной жары на здоровье, чтобы количественно оценить одно из наиболее изученных последствий изменения климата. Объединив их в одну модель, заявил Шинделл, «мы обнаруживаем, что воздействие примерно в два раза больше, чем было бы получено с использованием более старых данных.

Хотя это может показаться большим скачком, скорее всего, это нижняя граница. Как в отношении загрязнения воздуха, так и в отношении изменения климата в исследовании упущены многие эффекты, которые «явно присутствуют, но еще не могут быть надежно определены количественно». Истинные цифры почти наверняка выше.

Последствия этого нового исследования качества воздуха имеют далеко идущие последствия. Хотя уже считалось, что выгоды от Закона о чистом воздухе перевешивают затраты, они могут быть в два раза выше, чем предполагалось ранее. Затраты Трампа на отмену стандартов Обамы по экономии топлива и Плана чистой энергии в два раза превышают предыдущие оценки.

Неслучайно Агентство Трампа по охране окружающей среды пытается исключить рассмотрение сопутствующих выгод (часто самого большого класса выгод) при разработке правил в отношении качества воздуха. Не случайно он пытается исключить рассмотрение исследований с анонимными участниками, категории, которая охватывает все последние исследования, на которые опираются Шинделл и другие. Лобби ископаемого топлива, в которое теперь входит вся исполнительная власть, давно поняло, что наука идет не своим путем.Эти изменения правил — его последняя попытка скрыть от правительства новые исследования.

Дональд Трамп наблюдает, как администратор Агентства по охране окружающей среды Эндрю Уилер объявляет, что 9 января Закон о национальной экологической политике будет отменен.

Новое исследование загрязнения воздуха должно сломать тупик климатической политики

Изменение климата часто представлялось неразрешимой проблемой для международной координации, вопросом общих жертв, когда каждая страна была бы заинтересована в том, чтобы быть «безбилетником», пожиная плоды, не беря на себя никаких затрат.

Но последние исследования загрязнения воздуха в сочетании с резко падающей стоимостью экологически чистой энергии должны сделать эту динамику спорной.

Это правда, что изменение климата можно предотвратить только при сотрудничестве всего мира; если США сократит свои выбросы до чистого нуля, а другие страны мира (особенно Китай и Индия) продолжат следовать своей текущей траектории, это почти не повлияет на температуру. Польза для здоровья от избежания сильной жары не проявится.

Однако — и это решающий факт — преимущества качества воздуха будут проявляться независимо от того, что делает остальной мир.Команда Шинделла запустила версию своего сценария, в которой США соблюдали план 2°C, но остальной мир продолжал придерживаться текущей политики. «Мы обнаружили, что только действия США принесут нам более двух третей пользы для здоровья от действий всего мира в течение следующих 15 лет, — свидетельствовал Шинделл, — и примерно половина общего количества за весь проанализированный 50-летний период».

Выгоды от улучшения качества воздуха достигаются гораздо раньше, чем выгоды от изменения климата. Они, по крайней мере, в течение следующих нескольких десятилетий, намного больше.Их можно обеспечить без сотрудничества с другими странами. И, генерируя в среднем 700 миллиардов долларов в год в виде предотвращенных затрат на здравоохранение и оплату труда, они более чем оплатят энергетический переход самостоятельно. Изменение климата или его отсутствие, стоит отказаться от ископаемого топлива.

И если это верно для США, где, в конце концов, сравнительно чистый воздух, то это верно в десять раз для таких стран, как Китай и Индия, где качество воздуха остается ужасным. Исследование Lancet Commission в 2017 году показало, что в 2015 году загрязнение воздуха убило 1 человека.81 млн человек в Индии и 1,58 млн в Китае.

Исследование Шинделла показывает, что эти оценки могут быть прискорбно низкими. (Он надеется в какой-то момент провести аналогичное моделирование в Китае.) Истинные потери могут быть почти вдвое выше, поэтому в последние годы в обеих странах прошли массовые демонстрации против загрязнения, которые заставили их правительства бороться.

Люди держат плакаты, протестуя против увеличения загрязнения воздуха в Нойде, Индия, 17 ноября 2019 года. Йогендра Кумар/Hindustan Times через Getty Images

«Загрязнение воздуха остается ведущим экологическим фактором риска для здоровья, способствующим преждевременной смерти во всем мире, что неоднократно демонстрировалось исследованиями глобального бремени болезней», — говорит Саари. «Расходы на здравоохранение и потеря производительности труда — это прямые экономические последствия загрязнения воздуха, настолько большие, что они могут превысить затраты на климатическую политику».

Шинделл закончился звонком в Конгресс, заявив, что было бы «бессовестно осознавать, что эти преимущества можно получить, и не пытаться их получить.

Загрязнение воздуха следует рассматривать как глобальный кризис гражданских прав

Чрезвычайный уровень страданий человечества в настоящее время от загрязнения воздуха не является необходимым для современности; его можно было бы сократить при затратах значительно ниже чистых социальных выгод, если бы в наличии были технологии экологически чистой энергии.

Если они не нужны, то миллионы жизней, умирающих или ухудшающихся каждый год из-за ископаемого топлива, являются выбором. И когда страдание такого масштаба, то есть жестоко несправедливое, становится выбором, оно попадает в ту же этическую область, что и война, рабство и геноцид.Последствия более распределены во времени и по географии, как и принятие решений и моральная вина, но совокупное воздействие на человеческое благополучие — на наше долголетие, здоровье, обучение и счастье — сопоставимо, и ничуть не меньше. стоит бороться.

У американских политиков есть шанс начать энергетический переход, который может спасти 1,4 миллиона жизней американцев в течение следующих 20 лет, особенно среди наиболее уязвимых, даже если он создаст рабочие места и сэкономит деньги потребителей. Как говорит Шинделл, было бы недобросовестно не действовать в соответствии с этим.


Станете ли вы нашим 20-тысячным сторонником? Когда весной в экономике начался спад, и мы начали просить читателей о финансовых пожертвованиях, мы не знали, как все пойдет. Сегодня мы с гордостью сообщаем, что почти 20 000 человек приняли участие. Причина одновременно прекрасна и удивительна: читатели сказали нам, что они вносят свой вклад как потому, что ценят объяснение, так и потому, что ценят то, что другие люди тоже могут получить к нему доступ . Мы всегда считали, что объяснительная журналистика жизненно важна для действующей демократии.Это никогда не было более важным, чем сегодня, во время кризиса общественного здравоохранения, протестов против расовой справедливости, рецессии и президентских выборов. Но наша самобытная объяснительная журналистика стоит дорого, и одна только реклама не позволит нам продолжать создавать ее в том качестве и объеме, которые требуются в данный момент. Ваш финансовый вклад не будет считаться пожертвованием, но поможет сделать Vox бесплатным для всех. Сделайте пожертвование уже сегодня всего за $3 .

Коронавирус и загрязнение воздуха — C-CHANGE

При распространении COVID «расизм, а не раса — это фактор риска»

Специалисты Гарварда, в том числе наш директор Dr.Аарон Бернштейн, взгляните внимательно на неравенства в отношении здоровья.

Прочитать

Давайте насладимся чистым воздухом, любезно предоставлено Covid-19

Наш директор доктор Аарон Бернштейн объясняет связь между коронавирусом, изменением климата и загрязнением воздуха.

Прочитать

COVID-19 и чистый воздух: возможность для радикальных перемен

У нас есть уникальная возможность выйти из этого кризиса и построить более чистый, здоровый и справедливый мир, который мы можем с гордостью передать нашим детям и внукам.

Прочитать

Почему борьба с изменением климата имеет ключевое значение для здоровья Америки

Наш директор д-р Аарон Бернштейн объясняет, почему климатические решения являются решениями для здоровья.

Прочитать

Предотвращение «рецидива» при транспортировке

Аарон Бернстайн из Гарвардской школы Чана хотел бы, чтобы сокращение трафика и загрязнение воздуха — побочный продукт остановок из-за COVID — продолжалось.

Прочитать

Загрязнение воздуха убивает 7 миллионов человек в год и, вероятно, делает COVID-19 более смертоносным

Увидев, насколько смертоносным загрязнение воздуха делает COVID-19, пандемия может стать толчком для стран, чтобы они начали инвестировать в чистую энергию.

Прочитать

Высокий уровень COVID в Дели и Мумбаи связан с серьезным уровнем загрязнения воздуха, говорят эксперты

Города Индии с трудом справляются с COVID-19, и загрязнение воздуха играет свою роль, ставя под угрозу здоровье людей.

Прочитать

Для цветных сообществ загрязнение воздуха может усилить угрозу коронавируса

Многие цветные сообщества живут в районах с загрязненным воздухом, и исследования показали, что загрязнение может привести к повышенному риску смерти от Covid-19.

Прочитать

Как EPA Трампа делает Covid-19 более смертоносным

Агентство по охране окружающей среды отменяет меры по борьбе с загрязнением воздуха, из-за которого люди могут умереть от Covid-19.

Прочитать

Как загрязнение воздуха усугубляет COVID-19

Более чистый воздух может стать ключом к смягчению карантинных ограничений.

Прочитать

Как измеряется качество воздуха?

Краткий ответ:

Качество воздуха измеряется индексом качества воздуха или AQI. AQI работает как термометр, который показывает от 0 до 500 градусов.Однако вместо того, чтобы показывать изменения температуры, AQI — это способ показать изменения количества загрязнения воздуха.

Фотография, на которой виден смог над центром Лос-Анджелеса. Кредит: общественное достояние

Качество воздуха — это показатель того, насколько чистый или загрязненный воздух. Мониторинг качества воздуха важен, потому что загрязненный воздух может быть вреден для нашего здоровья и здоровья окружающей среды.

Качество воздуха измеряется индексом качества воздуха или AQI.AQI работает как термометр, который показывает от 0 до 500 градусов. Однако вместо того, чтобы показывать изменения температуры, AQI — это способ показать изменения количества загрязнения воздуха.

Что в воздухе?

Воздух в нашей атмосфере в основном состоит из двух газов, необходимых для жизни на Земле: азота и кислорода. Однако воздух также содержит меньшее количество многих других газов и частиц. AQI отслеживает пять основных загрязнителей воздуха:

  • Приземный озон
  • Окись углерода
  • Диоксид серы
  • Двуокись азота
  • Взвешенные частицы или аэрозоли

Приземный озон и взвешенные в воздухе частицы являются двумя загрязнителями воздуха, представляющими наибольшую опасность для здоровья человека в Соединенных Штатах.Они также являются двумя основными ингредиентами смога, типа загрязнения воздуха, который снижает видимость.

Какие факторы ухудшают качество воздуха?

Озон — это газ, о котором вы, вероятно, слышали как о слое высоко в атмосфере Земли. Этот озоновый слой — хорошая штука, он помогает защитить нас от вредного солнечного излучения. Однако приземный озон вреден для здоровья человека. Он образуется, когда солнечный свет вступает в реакцию с определенными химическими выбросами (например, двуокисью азота, окисью углерода и метаном).Эти химические вещества могут поступать из промышленных объектов, выхлопных газов автомобилей, паров бензина и других источников.

Взвешенные в воздухе частицы представляют собой твердые и жидкие капли, взвешенные в воздухе. Эти частицы попадают в воздух на строительных площадках, дымовых трубах, выхлопных трубах автомобилей, лесных пожарах, вулканах и многих других местах. Частицы также могут образовываться в результате химических реакций в атмосфере.

Когда качество воздуха становится настолько плохим, что вам следует оставаться дома?

AQI ниже 50 означает, что качество воздуха хорошее.При таком низком уровне AQI человек может проводить время на открытом воздухе, а загрязнение воздуха будет представлять очень небольшой риск для его здоровья. По мере увеличения числа AQI увеличивается и риск для здоровья человека. (См. диаграмму ниже для сводки уровней беспокойства по поводу здоровья по AQI.)

Качество воздуха измеряется в значениях индекса качества воздуха. Источник: Airnow.gov

.

Наземные приборы и спутники на орбите Земли собирают информацию о том, что находится в нашем воздухе. Например, спутники серии NOAA GOES-R (сокращение от геостационарных оперативных экологических спутников-R) отслеживают загрязнение атмосферы частицами.

Объединенная полярная спутниковая система (JPSS) также собирает информацию о частицах в нашем воздухе. Эти частицы включают частицы дыма от лесных пожаров; переносимая по воздуху пыль во время пыльных и песчаных бурь; городское и промышленное загрязнение; и пепел извергающихся вулканов. Озон на уровне земли также можно измерить с помощью спутников серии JPSS.

Спутники серии GOES-R могут измерять загрязнение частицами примерно каждые пять минут в течение дня. Спутники JPSS могут обеспечивать измерение аэрозолей с более высоким разрешением над всей планетой один раз в день.JPSS также может наблюдать за перемещением аэрозолей с одной стороны планеты на другую. JPSS также может измерять угарный газ, который связан с плохим качеством воздуха в результате лесных пожаров.

Мозаика изображений слева от ползунка показывает видимый дым от лесных пожаров на западном побережье, дующий на восток через Соединенные Штаты.