Среди физико-химических факторов, действующих на живые организмы выделяют климатические факторы, почвенные факторы и факторы водной среды.

Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звуком называют такие механические колебания внешней среды, которые воспринимаются слуховым аппаратом человека (от 16 до 20 000 колебаний в секунду). Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком. Шум - громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание.

Для всех живых организмов, в том числе и человека, звук является одним из воздействий окружающей среды.

В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей дает время животным и человеку, необходимое для оценки их характера и формирования ответной реакции. Звуки и шумы большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые ощущения и шок. Так действует шумовой загрязнение.

Длительный шум неблагоприятно влияет на орган слуха, понижая чувствительность к звуку. Он приводит к расстройству деятельности сердца, печени, к истощению и перенапряжению нервных клеток. Ослабленные клетки нервной системы не могут достаточно четко координировать работу различных систем организма. Отсюда возникают нарушения их деятельности.

Как показали исследования, неслышимые звуки также могут оказать вредной воздействие на здоровье человека. Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую сферу человека: поражаются все виды

Даже слабые звуки инфразвуки могут оказывать на человека существенное воздействие, в особенности, если они носят длительный характер. По мнению ученых, именно инфразвуками, неслышно проникающими сквозь самые толстые стены, вызываются многие нервные болезни жителей крупных городов.

Большинство физических факторов внешней среды, во взаимодействии с которыми эволюционировал человеческий организм, имеют электромагнитную природу.

Изменения погоды не одинаково сказываются на самочувствии разных людей. У здорового человека при изменении погоды происходит своевременное подстраивание физиологических процессов в организме к изменившимся условиям внешней среды. В результате усиливается защитная реакция и здоровые люди практически не ощущают отрицательного влияния погоды.

Климатические факторы представляют собой климат в регионе (макроклимат) и местный климат (мезоклимат). К основным климатическим факторам относятся температура, влажность и свет.

Температура. В общем случае любой вид способен существовать только в пределах определенного интервала температур. Клетки всех живых организмов способны жить с учетом свойств протоплазмы в узком интервале температур от 0 до +50°С. Но некоторые организмы, обладающие специальными приспособлениями, могут выносить экстремальные температуры в течение длительного времени.

Влажность. На протяжении длительного времени развитие живой природы проходило в водной среде, поэтому влажность очень важна для живого вещества. Влажность - это количество водяного пара в воздухе, г/м³. На практике используют понятие относительной влажности воздуха, как процентное отношение реального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре и измеряется гигрометром или психрометром. Наиболее простым показателем измерения влажности является количество осадков, мм/см², помесячно и в целом за год (например, в Центральной Европе в среднем за год выпадает 803 л/м² за год. Это количество воды распределяется следующим образом: 111 мм испаряется с почвы и других поверхностей и 289 мм - растениями; 304 мм стекает в водоемы; 112 мм проникает в грунтовые воды.

Свет. По своему воздействию на живую материю свет уступает воздействию температуры и влажности, но он необходим живой природе, так как служит для нее источником энергии. Так, хлорофилоносные растения, если не считать некоторых бактерий, являются организмами, синтезирующими органические вещества из воды, минеральных солей и углекислого газа при помощи лучистой энергии. Все остальные живые вещества в своем питании прямо или косвенно зависят от этих растений.

Свет - это электромагнитные излучения, лежащие в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной частях света. Ультрафиолетовые лучи несут много энергии и обладают высоким фотохимическим действием. Хлорофилоносные растения сильнее всего поглощают лучи, лежащие в красной и сине-фиолетовой частях спектра. Остальные лучи отражаются от поверхности растений, придавая им зеленую окраску.

В водной среде поглощаются красные и синие лучи, поэтому в верхних слоях зеленые и бурые водоросли, а на глубине - красные водоросли, поглощающие зеленые лучи. Предельная глубина фотосинтеза 150 м.

Большое значение имеет интенсивность света, с которой связано развитие живых организмов. Наибольшее экологическое значение имеет смена дня и ночи, что способствует развитию свето- и темнолюбивых животных и растений.

К вторичным климатическим факторам относятся ветер, изменения атмосферного давления, ионизация окружающего воздуха перед грозой, высота над уровнем моря, определяющие режим проживания живых организмов.

Почвенные факторы - это совокупность физических и химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы.

К основным свойствам почвы относятся физическая структура (наклон, глубина, гранулометрия), ее химический состав и наличие циркулирующих веществ - газов (условия аэрации), воды, органических и минеральных веществ в форме ионов.

Важнейшей характеристикой является влажность почвы, которая зависит от физических и химических свойств почвы, частицы которой, в зависимости от их размеров, содержания органических веществ способны удерживать различное количество воды. Такая вода недоступна растениям, но она определяет их жизнь.

Наличие воды в почве зависит от режима дождей, уровня грунтовых вод и величины зоны аэрации.

Факторы водной среды. Физико-химические свойства воды важны для живых организмов, населяющих водную среду, но вода обладает рядом особенностей, имеющих значение для живых организмов. К таким особенностям относятся:

· высокая теплоемкость воды, что оказывает глобальное влияние на климат Земли;

· образование поверхностного слоя, так как лед легче воды;

· вязкость воды изменяется с понижением температуры и максимальной плотности достигает при температуре +4° C. С этим свойством связаны конвекционные движения и частые перемещения масс воды, что благоприятно для жизни;

· массы воды испытывают волновое движение, как и воздушный океан, иногда достигая почти равной с ним силы;

· в океанах наблюдаются приливы, отливы, течения, вызываемые космическими и климатическими факторами;

· вода считается пресной при содержании солей не более 0,5 г/л. Морская вода в среднем содержит 35 г/л растворенных солей.

Водные флора и фауна дышат растворенным в воде кислородом, но кислород мало растворим в пресной воде и еще меньше в соленой. Для пресной воды содержание кислорода - 10,2 см³/л при температуре 0°С и 5,5 см³/л при температуре +30° С, в морской воде соответственно 8,0 и 4,5 см³/л.

Углекислый газ хорошо растворим в воде и образует карбонаты, используемые организмами для построения раковин, панцирей. Особенно много углекислого газа содержится в океанических водах, которые играют огромную роль в круговороте СО₂ в окружающей среде. Углекислый газ необходим планктону и водным растениям для их фотосинтеза.

Остальные газы, кроме азота, содержатся в воде в небольших количествах, а азот же биологической роли не играет. В водах богатых органическими веществами, в донных отложениях скапливается сероводород, обладающий токсическими свойствами. Значительную биологическую роль играют положительные ионы кальция Сa⁺².

Вода считается жесткой, если содержание кальция составляет 25 мг/л и более, и мягкой, если кальция содержится 9 мг/л и менее.

За XX в. выброс углекислого газа в атмосферу увеличился примерно на 25% и для стабилизации климата Земли необходимо сократить использование природного топлива на 60%, которое является основным источником углекислого газа в атмосфере. Если этого не сделать, то использование природного топлива в энергетике в ближайшие 40 лет удвоится, что может привести к глобальным изменениям климата Земли.

Большой вред атмосфере наносит такое токсичное соединение, как угарный газ, источником которого являются металлургия и автотранспорт. Соединения углекислого и угарного газов с гемоглобином крови образуют карбоксигемоглобин, который распадается в 300 раз медленнее оксигемоглобина (соединение кислорода с гемоглобином), в результате гемоглобин крови теряет способность присоединять кислород, что ведет к нарушению процесса дыхания и тяжелому состоянию организма человека: угару и параличу дыхания, т.е. к летальному исходу.

Загрязнение тропосферы оказывает влияние на озоновый слой, защищающий Землю от мощного воздействия ультрафиолетовых лучей. Озоновый слой образуется в тропиках и распространяется в Северном и Южном полушариях благодаря перемещению воздушных потоков. Отмечается, что каждые 10 лет толщина озонового слоя уменьшается на 2%. В последние годы увеличилось проявление озоновых дыр, что объясняется появлением фреона в стратосфере Арктики и Антарктиды. Выделяют две причины нарушения озонового слоя:

· использование фреона в промышленных целях;

· влияние вулканических выбросов.

Серьезную проблему представляют кислые дожди, образующиеся в результате выбросов в атмосферу окисей азота, серы и других химических соединений. Источниками таких выбросов являются ТЭЦ, котельные, металлургические, химические производства и др. Смешиваясь с дождевыми облаками, они образуют кислотные соединения и выпадают на поверхность Земли вместе с дождевыми осадками. Кислотные дожди оказывают влияние на морские мелководья, озера, реки, загрязняя водоемы и этим уменьшая количество их обитателей.

Отрицательное действие кислые дожди оказывают на растительность, так как кислоты разрушают хлорофилл в листве, хвое (рыжие леса). Кроме того, окиси серы, азота могут выпадать на поверхность Земли с пылью, накапливаться на листьях растений, почве и вместе с росой образовывать сильные кислоты: кислотные росы.

К числу техногенных загрязнителей атмосферы относятся тяжелые металлы: свинец, цинк, медь, хром, ртуть и др. Основной вклад вносит свинец, который в больших количествах выбрасывается автотранспортом, что объясняется использованием тетраэтилсвинца для уменьшения детонации в бензиновых двигателях. Автотранспорт выбрасывает в окружающую среду порядка 260 тыс. т свинца. Большой вклад в выбросы свинца вносят природные источники: вулканические выбросы, почвенная силикатная и метеорная пыль, морские солевые аэрозоли и др. (всего естественные источники дают 230 тыс. т).

Попадание свинца в организм человека вызывает: расстройство центральной нервной системы (головные боли, утомляемость, ухудшение памяти, эпилептические припадки, нарушения речевой и слуховой функций, параличи, поражение глаз);

Рост автомобильного транспорта в городе приводит к образованию фотохимического смога, источниками которого являются окислы азота, угарный газ и углеводороды, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. Все это приводит к повышению содержания в приземных слоях озона, относящегося к ядовитым веществам и являющегося сильнейшим окислителем.

Химическое загрязнение пресных вод. Природная вода обладает способностью самоочищаться, т.е. восстанавливать свои свойства методом окисления и нейтрализации загрязнителей. Водные источники могут принимать неочищенные воды (стоки) до определенных пределов, после чего подавляются свойства воды. И если эти пределы превышены, естественные водоемы превращаются в сточные коллекторы, опасные для жизни человека (Рейн - сточная канава Европы).

Основным потребителем и загрязнителем пресной воды является сельское хозяйство. Примерно 50% вод относится к безвозвратным, так как остаются в сельскохозяйственной продукции, испаряются растениями, поверхностью почв и водохранилищ и сбрасываются в виде дренажных вод, орошаемых массивов. Эти воды несут соли, частицы почвы, остатки удобрений.

Второе место по загрязнению занимают промышленные и бытовые стоки, нагретые вода ТЭЦ, АЭС, утечка и фильтрация неочищенных вод из отстойников водоочистных сооружений.

Основным мероприятием по защите пресных вод является их очистка. Все загрязняющие стоки различны по своему физико-химическому составу, что затрудняет их очистку.

Химическое загрязнение морских вод. В состав морской воды входят различные соли, газы и органические соединения. В морской воде содержится 55% хлора, 31% натрия и 14 % приходится на другие химические элементы. Из морской воды добывают хлористый натрий, магний, бром, поваренную соль и другие химические элементы и соединения.

В морях постоянно проходит цикл водообмена, т.е. перемешивание поверхностных и глубинных вод, в результате происходит процесс разбавления загрязненных вод. Но ряд морей имеют очень медленный цикл водообмена (Балтийское, Средиземное, Черное, Азовское и бессточные Каспийское и Аральское), поэтому очищение этих морских вод происходит очень медленно.

Загрязнение морских вод происходит в результате дампинга, загрязнений (нефтяными и речными стоками), спецзахоронений, сброса коммунальных и сточных вод, раскисления прибрежных акваторий кислыми дождями.

Дампинг - сброс отходов в морские воды. Ежегодно вывозятся на судах и сбрасываются в океанические воды до 6 млрд т различных промышленных отходов: отстой сточных вод, строительный мусор, старая взрывчатка, жидкие радиоактивные и химические отходы.

Нефтяные загрязнения. Происходят за счет сбросов в океанические воды нефтепродуктов - до 6 млн т/г., являющихся аварийными при транспортировке и добыче нефти в морях. Нефть поступает в морские воды с речными стоками. В результате 2-4 % поверхности Тихого и Атлантического океанов покрыты нефтяной пленкой.

Следует отметить, что при нефтяном загрязнении: изменяется соотношение биологических видов и их количество, уменьшается разнообразие видов в водоемах; происходит концентрация пестицидов, тяжелых металлов, канцерогенных веществ, оказывающих мутагенное влияние на обитателей морей; нарушается газообмен между атмосферой и морскими водами; изменяются процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена.

Спецзахоронения. В результате спецзахоронений в морские воды поступают радиоактивные и химические вещества. Так, в период с 1945 по 1948 гг. на территории Германии было обнаружено почти 300 тыс. т химических боеприпасов. Американцы в своем секторе нашли 93995 т, англичане - 122508, французы - 9100, в советской зоне 70500. По решению тройственной комиссии стран-победительниц больше половины всех ОВ было затоплено в водах Балтийского моря, которые там покоятся до сих пор.

Заключение