Рекомендации к тестовым заданиям

Т. В. Скрипко

Среда нашего обитания.

Антропогенное воздействие и его последствие

Учебное пособие

Омск – 2005

УДК 574 (075)

ББК 20.1я73

С 45

 

Рецензенты:

Н.Н. Струнина, канд. физ.-мат. наук, доцент ОмГУ,

Н.А. Воронкова, канд. с.-х.наук, СибНИИСХ

 

Скрипко Т.В.

С 45 Среда нашего обитания. Антропогенное воздействие и его последствие: Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. 96 с.

 

Что представляет собой Земля, ее недра, моря и океаны, воздушное пространство, земная поверхность как эколого-химические системы? В чем мы не послушались природу и чем теперь расплачиваемся?

Какие последствия антропогенного воздействия на атмосферу, литосферу и Мировой океан? Что такое отходы – ненужные вещи, ценные продукты или бич современного общества и природной среды?

Эти и многие другие вопросы раскрываются в пособии. В условиях развивающегося экологического кризиса задачей экологии должно стать формирование естественнонаучного мировоззрения, которое не может не быть в значительной мере экологическим.

Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлениям и специальностям, связанным с экологией и природопользованием, защитой окружающей среды и рациональным использованием природных ресурсов, а также для студентов неэкологических специальностей всех форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ОмГТУ .

 

УДК 574 (075)

ББК 20.1я73

Редактор В.А. Маркалева

ИД № 06039 от 12.10.2001 г.

Сводный темплан 2005 г.

Подписано в печать 07.09. 05. Формат 60х84 1/16. Отпечатано на дупликаторе.

Бумага офсетная. Усл. печ. л. 6,0. Уч.-изд. л. 6,0. Тираж 100 экз. Заказ

___________________________________________________________________

Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск, пр-т Мира 11

Типография ОмГТУ

 

 

ã Скрипко Т.В., 2005

ã Омский государственный

технический университет, 2005

 

Введение

 

 

Настоящее есть следствие прошедшего, а поэтому непрестанно обращай взор свой на зады, чем сбережешь себя от знатных ошибок. Козьма Прутков. Плоды раздумья

 

 

 

Развитие общества на всех исторических этапах основано на эксплуатации природных богатств, будь то шкура убитого мамонта или энергия расщепленного атома, а значит, и на антропогенном вмешательстве в окружающий нас мир. В последние десятилетия воздействие человека на природу возросло и нередко оказывается выше ее восстановительных способностей.

Человечество в ходе социального, экономического и технологического развития в CIC–CC вв. не предпологало, что биосфера Земли может не выдержать глобальной антрогенной нагрузки, и на планете начнутся неуправляемые процессы в виде катастрофических природных явлений.

Биосфера Земли – саморегулирующаяся система. Она способна поддерживать стабильное качество окружающей среды до тех пор, пока нагрузки на нее в виде различных загрязнений не превышают возможности саморегуляции.

Каким образом человечество угрожает целостности биосферы и что следует делать, чтобы предотвратить эту катастрофу?

Ответы на эти вопросы невозможно дать без основательных знаний о живых и неживых компонентах биосферы, об их взаимодействиях, поддерживающих ее существование как единого целого.

Но даже совершенное знание биосферных механизмов и ясное понимание того, что надо делать, не дадут реальных плодов при отсутствии определенного уровня зрелости и культуры общества. Здесь ключевым моментом является формирование новой социальной и экологической нравственности. На смену лозунгам типа «Человек – царь природы» или «Нельзя ждать милостей от природы, взять их у нее – наша задача!» должны прийти установки на разумное и бережное отношение к тому, благодаря чему мы только и существуем – к Природе, нашему общему и единственному дому – планете Земля.

Как показывает опыт, природа не требует, чтобы ее охраняли. Просто ей не надо мешать или не препятствовать использовать свой ассимиляционный потенциал, а в его рамках извлекать потенциал развития человека. В этом и состоит сущность адаптивного природопользования, к которому непременно в будущем придет человечество.

Рекомендации к тестовым заданиям

Данное пособие рассматривает вопросы общей и прикладной экологии в виде вариантов. Каждый вариант содержит 10 вопросов. Закрепление рассматриваемого вопроса заканчивается тестом. Каждый рассматриваемый вопрос является адресным, т. е. содержит указатель литературного источника, где можно найти точный ответ на тест, хотя тема представляется в более расширенном варианте. Первая цифра в указателе соответствует литературному источнику, вторая – странице в данной ссылке.

При детальном изучении вопроса и тестового задания можно обоснованно прийти к правильному ответу. Из тестированного задания правильными могут быть от 1 до 2–3. В тестах с одним ответом за каждый правильный ответ студент получает 1 балл. В тестах с несколькими ответами за каждый правильный ответ получает 0,5 балла, а за каждую ошибку снимается 0,5 балла.

Например, в тесте:

Выделите положительные последствия парникового эффекта для надземных экосистем (т. зрения ряда ученых) …

[1] затопление приморских равнин, усиление абразионных процессов, деградация мангровой растительности;

[2] увеличение испарения с поверхности океана и связанное с ним возрастание увлажнения климата, особенно в аридных зонах;

[3] увеличение сезонного протаивания грунтов, активизация процессов термокарста;

[4] увеличение продуктивности как естественных фитоценозов, так и агроценозов в связи с интенсивностью фотосинтеза при повышении концентрации CO₂.

Правильными ответами будут: 2, 4.

Оценку «отлично» получают студенты, давшие не менее 90% правильных ответов; «хорошо» – 70–90%; «удовлетворительно» – 60–70%. Анализ своих ошибок по ответам поможет студентам точно выявить, какой учебный материал требует дополнительной проработки.

В конце пособия даны кодовые ответы на составленные тесты. Для более широкого понимания экологических проблем дана информация из материалов конференций, статей, научных сборников.

Тестовые задания можно использовать как для обучения, так и для контроля знаний на различных уровнях образования.

Тесты сгруппированы по четырем разделам: атмосфера – скафандр для Земли; гидросфера – вместилище основного элемента Аристотеля; литосфера – твердая оболочка Земли; проблемы атмосферы.

Тесты составлены с учетом учебников и учебных пособий для вузов.
В библиографическом списке приведена основная и дополнительная литература.

Три агрегатных состояния планеты

Итак, все вдумчиво обсудим, Чтоб не трудиться наугад.

Презренье тем ничтожным людям, Что необдуманно творят.

Фридрих Шиллер. Песнь о колоколе

 

Все многообразие природы вмещается всего лишь в три понятия, отвечающие различным агрегатным состояниям вещества. Это атмосфера – газообразная оболочка планеты, гидросфера – жидкая и литосфера – твердая. Выделяем также особое состояние материи – живую природу, биосферу. Атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера – объекты окружающей среды, которые, в свою очередь, представлены целым рядом элементов со своей характерной спецификой расположения и взаимодействия. В литосфере, например, различают недра и почву, в гидросфере – воды суши и воды Мирового океана, т. е. совокупность океанов и морей всей планеты, в биосфере – животный и растительный мир.

Рассматривая объекты окружающей среды, следует иметь в виду, что они находятся в постоянном взаимодействии и не имеют четко выраженной границы раздела. Ведь вода присутствует во всех объектах окружающей среды, животный и растительный мир распределяется в определенной части атмосферы, гидросферы и литосферы, а выброшенные вулканом твердые частицы могут годами оставаться в атмосфере.

Тем не менее каждый объект окружающей среды имеет основное и постоянное «место жительства», выполняя строго определенные природой функции. Итак – о воздухе, воде, земле и существах, на ней живущих.

 

 

Глава 1. АТМОСФЕРА – СКАФАНДР ЗЕМЛИ

 

Структура атмосферы

Атмосфера – газовая оболочка, окружающая Землю и вращающаяся вместе с нею, имеет массу около 5,15×10¹⁵ т. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия, а через них – на режим рек, почвенно-растительный покров и на процессы рельефообразования [12, с. 41].

Атмосфера имеет протяженность до 1100 км. На такой высоте еще обнаруживаются следы составляющих ее веществ. Необходимо помнить, что действие магнитного и гравитационного поля Земли распространяется на все частицы, находящиеся от нее на расстоянии до 10 земных радиусов (60 тыс. км). Они движутся вместе с Землей вокруг Солнца и поэтому могут считаться принадлежащими атмосфере.

В приземном слое толщиной около 5,5 км сосредоточено более 50% массы атмосферы, а в слое толщиной 40 км – более 99%. Атмосфера имеет наименьшую массу из всех других геосфер нашей планеты: она составляет 1/1000 массы гидросферы и около 1/100000 массы земной коры.

Высотные исследования, начало которым было положено более ста лет назад, выявили сложную структуру атмосферы. По характеру изменения температуры с увеличением высоты можно выделить несколько слоев, разделенных узкими переходными зонами – паузами (рис.1).

 

 

Рис. 1. Структура атмосферы

На рисунке приведено вертикальное распределение температуры в атмосфере и связанная с этим терминология вертикальных частей атмосферы. До высоты 100 км атмосферу подразделяют на четыре оболочки. Тропосфера (8–10 км у полюсов и 16–18 км у экватора), верхняя граница которой – тропопауза имеет температуру 220 К (–53 ^оС).

Стратосфера – нижний слой 25 км с температурой 220 К и верхний слой до высоты приблизительно 50 км. Здесь область инверсии, где температура поднимается до 273 К и остается постоянной до высоты 55 км – стратопауза. На высоте от 10 до 50 км, с максимумом концентрации на высоте 20–25 км расположен слой озона, защищающий Землю от чрезмерного ультрафиолетового облучения, гибельного для организма. Озоновый слой определяет верхний предел биосферы. Мезосфера – толщина 25 км, т.е. до высоты 80 км. Верхний слой мезосферы – мезопауза, где происходит понижение температуры до 190 К
(–83 ^оС). Четвертый слой атмосферы – термосфера – толщина ее 90 км. В этом слое температура повышается и в верхней части достигает 1000 К. Термосферу называют также ионосферой.

С высоты 1000 км начинается экзосфера(пятая сфера), которая простирается на огромное расстояние, переходя в межпланетное пространство. Экзосфера является областью диссипации (рассеивания) атмосферных газов.

Все структурные параметры атмосферы: температура, давление и плотность – обладают значительной пространственно-временной изменчивостью: широтой, годовой, сезонной и суточной. Поэтому на рис.1 отражено лишь среднее состояние атмосферы.

В отличие от температуры, давление с высотой монотонно и равномерно уменьшается по экспоненциальному закону, описываемому барометрической формулой Лапласа

где Р₀ – давление на уровне моря; g – ускорение силы тяжести; М – средняя молекулярная масса воздуха; Н – высота и R – универсальная газовая постоянная.

При давлении на уровне моря 101,3 КПа и температуре 288 К для тропосфе­ры действительна международная барометрическая формула

Данные изменения давления, температуры и плотности природных газовых смесей в зависимости от высоты (расстояния от земной поверхности) приведены в табл.1.

Таблица 1

Давление, плотность и температура газов атмосферы (по данным Я. Мияки)

Высота, км	Давление, мм. рт. ст.	Плотность, кг/м3	Температура, о С	Высота, км	Давление, мм. рт. ст.	Плотность, кг/м3	Температура, о С
		1,2256	+15		405,1	0,7363	-17,5
	674,1	1,112	+8,5		198,2	0,4127	-50
	525,8	0,9094	-4,5		90,6	0,1931	-56

Определите, какие явления протекают в стратосфере …

[1] происходит диссипация атмосферных газов;

[2] происходит фотодиссоциация молекул кислорода и образуется озон О₃;

[3] стратосфера – область активного взаимодействия с океаном и сушей;

[4] происходит ионизация газа.

 

Состав атмосферы

Слоистая структура атмосферы имеет много разнообразных проявлений. Изменения хода температуры в разных слоях атмосферы связаны с изменением химического состава воздуха в них [10, с.43].

Атмосфера Земли состоит преимущественно из азота и кислорода с небольшой примесью других газов (табл.2).

Таблица 2

Химический состав сухого атмосферного воздуха у земной поверхности

Газ	Объемная доля, %	Газ	Объемная доля, %
Азот	78,084	Оксид азота (I)	3,048×10-5
Кислород	20,9476	Ксенон	8,7×10-6
Аргон	0,934	Диоксид серы	<7×10-6
Диоксид углерода	3,54×10-2	Озон	<2×10-6 зимой <7×10-6 летом
Неон	1,818×10-3	Диоксид азота (IV)	<2×10-6
Гелий	5,24×10-4	Оксид углерода (I)	5×10-6 – 8×10-6
Метан	1,75×10-4	Оксид азота (II)	<1×10-6
Криптон	1,14×10-4	Аммиак	<×10-6
Водород	5×10-5

Основные составные части атмосферы можно разделить на три группы: постоянные, переменные и случайные. К первой группе относятся кислород (21% по объему), азот (78%) и инертные газы (около 1%). Содержание этих составных частей практически не зависит от того, в каком месте поверхности Земли взята проба сухого воздуха. Ко второй группе относятся углекислый газ (0,035%) и водяной пар (до 3%). К третьей группе – случайные компоненты, определенные местными условиями.

Большой интерес для реконструкции истории атмосферы представляет геохимия инертных газов. Относительно высокое содержание аргона (0,93%) связано с тем, что большая часть этого газа представлена изотопом ⁴⁰Ar, образованным за счет распада распространенного ⁴⁰K. Количество гелия в атмосфере, наоборот, в 1000 раз меньше, чем должно быть (5,24×10^-4 %). Это обусловлено непрерывной диссипацией этого элемента. Остальные инертные газы содержатся в том количестве, в каком они выделены на протяжении всего времени существования Земли.

В целом область атмосферы ниже 90 км характеризуется интенсивным перемешиванием и поэтому имеет довольно постоянный состав. Однако концентрации отдельных компонентов колеблются в относительно широком интервале. К ним относится в первую очередь водяной пар [8,10]. Его содержание сильно варьирует как в широтном направлении, так и по высоте. Так, в тропических районах под пологом вечнозеленых лесов оно достигает 3%, тогда как в Антарктиде может быть на уровне 2 млн ^-1 (2 части на миллион по объему, т.е. 2×10^-4 % (об.)). Высотный же профиль концентрации водяного пара от земной поверхности примерно 80 км над уровнем моря очень напоминает приведенный на рис.1 ход температуры. От поверхности до высот тропопаузы содержание паров H₂O монотонно уменьшается примерно до 2 млн ^-1. В пределах тропопаузы оно остается примерно постоянным (эту область иногда называют гидропаузой), а затем, как и температура, начинает возрастать. Однако в отличие от температуры максимальное значение концентрации водяного пара (около 6 млн ^-1) приходится на высоты 75–80 км, т.е. в мезосфере. Выше содержание воды монотонно уменьшается.

Водяной пар – один из основных поглотителей ИК-радиации Солнца и теплового излучения земной поверхности. Поэтому уменьшение его концентрации с высотой в тропосфере и приводит к снижению температуры.

Существенное влияние на атмосферные процессы, особенно на тепловой режим стратосферы, оказывает озон. Нагревание воздуха стратосферы происходит благодаря экзотермическому разложению озона. В мезосфере концентрации озона и паров воды ничтожны, поэтому температура в ней ниже чем в тропосфере и стратосфере.

Рост температуры в термосфере связан с другим явлением – поглощением жесткой компоненты солнечной радиации молекулами и атомами кислорода и азота. В этой области наблюдается наиболее значительное изменение химического состава воздуха: по мере удаления от земной поверхности вследствие гравитационной сепарации атмосфера обогащается более легкими газами. Если в слое, расположенном на высоте 100–200 км, основными компонентами воздуха все еще остаются азот и кислород, то выше 600 км преобладают гелий и водород.

Наибольшее значение для живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха в тропосфере. Атмосфера является одним из основных метеорологических и климатообразующих факторов.

Охарактеризуйте свойства озона…

[1] трехатомный кислород; неустойчив; легко переходит в двухатомную устойчивую форму кислорода O + O₂ « O₃; сильный окислитель, убивает бактерии, подавляет рост и развитие растений;

[2] концентрация озона в приземных слоях воздуха высокая и это влияет на состояние живых систем; молекула озона несет электрический заряд;

[3] озон в основном сосредоточен в тропосфере; средние месячные значения общего содержания озона не изменяются в зависимости от широты и времени года;

[4] в природе наблюдается увеличение содержания озона от экватора к полюсу и годовой ход с минимумом осенью и максимумом весной; озон поглощает ультрафиолетовую радиацию, разлагаясь на молекулярный и атмосферный кислород.