1.Термин «Экология»
2.Экология и инженерная охрана природы
3.Жизнь как термодинамический процесс
4.Абиотические факторы наземной среды.
5.Адаптация живых организмов к экологическим факторам.
6.Схема потребления ресурсов городом с населением более 1 миллиона человек.
7.Загрязнение атмосферы.Структура и состав атмосферы.
8.Источники загрязнения атмосферы.
9.Классификация промышленных выбросов в атмосферу.
10.Классификация источников загрязнений воздушной среды.
11.Классификация загрязнений окружающей среды.
12.Употребление воды.
13.Последствия загрязнения атмосферы.
14.Источники загрязнения гидросферы.
15.Загрязнения литосферы.
16.Ущерб от загрязнения окружающей среды
17.Стандартизация и охрана окружающей природной среды.
18.Круговорот воды .
19.Контроль и управление качеством воды в водных объектах.
20.Контроль загрязнения почв.
21.Природные ресурсы и их рациональное использование.Природные ресурсы и их классификация.
22.Очистка сточных вод.
23.Механические методы очистки сточных вод.
24.Фильтрование.
25.Захоронение и утилизация твёрдых отходов.
26.Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей
27.Выбросы полиграфических предприятий и их очистка
28.Отчистка Гидросферы
1.Термин «Экология» впервые был введён в 1869 году Геккелем. По определению Геккеля «Экология» - наука об экономии природы (наука о жилище – греч.).
Экология – наука об отношении организма или групп организмов к окружающей среде в соответствии с уровнем организации окружающей жизни.
Существует два вида экологии:
Аутэкология – взаимоотношение со средой отдельного организма.
Синэкология – комплексное изучение групп организмов, составляющих определённое единство.
Структура экологии
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||
Экология быстро развивается на стыке с другими науками. Существует эерографическая, химическая, математическая экологии.
Задачи экологии как науки:
Исследование закономерности организации жизни, в т.ч. и в связи с антропогенным воздействием на отдельные экологические системы и всю биосферу в целом.
Создание научной основы рационального использования природных ресурсов.
Восстановление нарушенных природных систем.
Регулирование численности популяции живых организмов.
Сохранение эталонных участков биосферы.
2.Экология и инженерная охрана природы.
Инженерная экология – это система инженерно-химических предприятий, направленных на сохранение качества природной среды в условиях растущего промышленного производства.
Понятие охраны природы имеет двоякий смысл:
Комплексная научная дисциплина, разрабатывающая общественные принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов.
Система мероприятий, направленных на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей его природы.
Понятие окружающей среды также имеет два смысла:
Это внешняя, но находящаяся в непосредственном контакте с субъектом или объектом среда.
Это совокупность абиотической (неживой), биотической (живой) и социальных сред, совместно оказывающих влияние на человека и его хозяйство.
Охрана окружающей природной среды – это комплекс государственных, международных, региональных, административно-хозяйственных, политических и общественных мероприятий, направленных на поддержание химических, физических и биологических параметров функционирования природных систем в пределах необходимых с точки зрения здоровья и благосостояния человека.
Основы общей экологии:
Учение о биосфере и её эволюции (В.И.Вернадский)
Согласно В.И.Вернадскому биосфера – это оболочка земли, включающая как область распространения живого вещества, так и само живое существо. На Земле жизнь сосредоточена в гидросфере, литосфере и тропосфере. Нижняя граница атмосферы расположена на 2-3 км ниже поверхности материков и на 1-2 км ниже дна океана.
Верхняя граница биосферы – озоновый слой, который расположен в стратосфере на 20-25 км от поверхности Земли.
За несколько миллиардов лет своего существования биосфера прошла сложную эволюцию.
Основным этапом было возникновение жизни из неживой материи. Этому предшествовало образование сложных органических веществ из водорода, аммиака, углекислого газа, метана и воды под воздействием высоких температур, электроразрядов, солнечного излучения и вулканической деятельности. Из-за этого образовывались молекулы аминокислот, азотистых оснований, т.е. вещества, из которых состоят белки, нуклеиновые кислоты и вещества-носители энергии АДФ, АТФ.
Важнейшим этапом эволюции было то, что органические вещества подвергались процессам распада и синтеза, причём продукты распада одних молекул являлись источником синтеза для других молекул. Так возник первичный водоворот органических веществ. Концентрация органических веществ в толще воды была неравномерной. В результате возникали калоидные сгущения, получившие название коацерват. Характерная особенность – наличие границы с окружающей средой. Коацерваты рассматривались в качестве первой биоструктуры. Эти капли разрушались, образовывались вновь, делились. В конечном итоге получилось, что сохраняться могли лишь те капли, которые при делении не теряли в дочерних каплях свои признаки, химический состав и структуру, т.е. приобрели способность к самовоспроизводству. Важной особенностью коацерватов было то, что они могли избирательно поглощать из окружающей среды необходимые им вещества и избавляться от ненужных веществ. Этот момент даёт начало обмену веществ, процессам переноса энергии и информации. Согласно существующей сейчас теории также и появились первые живые организмы. Дальнейшее усложнение жизни связано с возникновением многоклеточных организмов. Наиболее развитой и признанной сейчас является колониальная гипотеза возникновения многоклеточных организмов. Согласно этой гипотезе произошло следующее: клетка разделилась, но её дочерние составляющие не разошлись, а стали существовать вместе. Причём сначала обе клетки были абсолютно одинаковыми, а потом стали возникать различия в химическом составе и структуре, что соответственно привело к функциональной специализации. Одни клетки стали отвечать за поглощение, другие – за движение, третьи – за размножение. В течение миллионов лет многоклеточные организмы эволюционировали и в конце концов появился человек, который сейчас преобразовывает биосферу в ноосферу.
3.Жизнь как термодинамический процесс.
Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является непрерывный обмен веществ с окружающей средой.
Белковое тело – это организованная макромолекулярная совокупность ряда специфических веществ: нуклеиновых кислот, аминокислот, соединение азота и фосфора. Рассмотрим простейшую физическую систему, состоящую из нагретого тела т окружающей среды.
Градиент – это вектор, направленный из точки с минимальным значением параметра в точку с максимальным значением параметра.
В связи с тем, что в рассматриваемой системе существует градиент температур, то согласно второму закону термодинамики эта система будет стремиться к состоянию теплового равновесия, т.е. к такому состоянию, когда ТТЕЛА
=ТОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
, т.е. вся энергия тела будет рассеяна в виде тепла и при наступившем термодинамическом равновесии любые энергетические процессы станут невозможны. Система, находящаяся в состоянии термодинамического равновесия имеет максимальную энтропию, так, обратно второму закону термодинамики можно сформулировать следующее обращение: любая система стремится к расстоянию с максимальной энтропией. Считается, что чем больше энтропия, тем больше хаос в системе. Непрерывный поток солнечной энергии воспринимается молекулами афтотрофных живых организмов и преобразуется в энергию химических связей, т.е. живые организмы вносят в систему структуру, порядок, и в связи с этим, в отличие от всех других физических и химических систем с живыми организмами, могут двигаться против градиента энтропии, т.е. в сторону уменьшения энтропии. Говорят, что живые организмы вырабатывают отрицательную энтропию или негтропию. Энергию для этого они естественно получают от солнца.
4.Абиотические факторы наземной среды.
Климатические факторы.
Поступающая от Солнца лучистая энергия это 99% электромагнитного излучения с длиной волны от 0,17 до 4 микрон. Причём 48% поступает на видимую часть спектра, а 45% на инфракрасную часть спектра.
Количество солнечной энергии, поступающей к Земле постоянно, однако, разные районы земного шара получают разное количество энергии, что связано с наклоном земной оси. Так, например, в умеренной зоне на единицу площади приходится в 6 раз больше энергии, чем в Полярной зоне. Часть солнечной энергии отражается земной поверхностью. Чистый снег отражает до 95% энергии, загрязнённый снег до 50%, хвойные леса до 15%, чернозём до 5%. Освещённость земной поверхности связано с вращением Земли вокруг своей оси, в результате чего у всех организмов существуют суточные ритмы деятельности.
Влажность – это количество водяного пара, растворённого в атмосферном воздухе.
Большинство водяного пара содержится в нижних слоях атмосферы (до 2км). Влажность существенно зависит от температуры. Чем температура больше, тем больше водяного пара может содержать атмосфера. Разность между максимально возможной и текущей влажностью называется дефицитом влажности. Это важный экологический параметр, который характеризует сразу два фактора – температуру и влажность. Чем больше дефицит влажности, тем суше и теплее.
Атмосферное давление.
В атмосфере существует два типа зон, зависящих от давления.
Зоны пониженного давления (циклоны), которые характеризуются неустойчивой погодой, с большим количеством осадков.
Зоны повышенного атмосферного давления (антициклоны), которые характеризуются устойчивой погодой без осадков.
Движение воздуха.
В этом случае, движущей сило процесса является разность атмосферных давлений в двух точках земного шара. Воздух движется из точки с повышенным давлением в точку с пониженным давлением.
Почвенно-грунтовые факторы.
Почва – это рыхлый поверхностный горизонт суши, способный производить урожай растений. Почва – это трёхфазная среда, включающая в себя жидкие, твёрдые и газообразные компоненты. По вертикали почва разделяется на отдельные слои горизонта. Все горизонты представляют собой смесь органических и неорганических веществ. Минеральный состав почвы: 50% - оксид кремния, 25% - глинозём или оксид алюминия, 10% - оксид железа, а также оксиды калия, фосфора, кальция и магния – каждый до 5%. В числе органических веществ, находящихся в почве, можно выделить белки, жиры, воск, смолу и т.д. Одно из наиболее важных свойств почвы – это её механический состав, т.е. размер частиц, из которых почва состоит. Чем меньше размер частиц, тем ближе почва к глинистой. Чем больше размер частиц, тем больше почва к песчаной.
Плотность почвы.
Группа тепловых факторов (теплоёмкость, теплопроводность).
Группа водных факторов (влагоёмкость, влагопроницаемость).
Аэрация (насыщенность почвы воздухом).
Кислотность или показатель рН.
5.Адаптация живых организмов к экологическим факторам.
Одни организмы могут существовать в широких интервалах изменения экологических факторов, другие – в узких.
Рассмотрим график зависимости активности организмов от температуры (рис. №2).
Первый и третий вид существуют в узком интервале температур, причём первый при низких, а третий при высоких температурах. Второй вид может существовать в широких интервалах изменения температуры.
Адаптацией называется эволюционно выработанная и наследственно закреплённая способность живых организмов, позволяющая им существовать в условиях динамически изменяющихся экологических факторов.
Существуют следующие формы адаптации:
Морфологическая адаптация – это приспособление внешней формы организма к окружающей среде.
Физиологическая адаптация – это приспособление внутреннего строения организма к окружающей среде, например, животные пустынь могут получать воду за счёт биохимического расщепления жиров.
Поведенческая адаптация – это, например, сезонные кочёвки птиц или спячка у животных.
6.Схема потребления ресурсов городом с населением более 1 миллиона человек.
|
|
||||||||||||
|
|
||||||||||||
Воздействие человека на биосферу сводится к четырём главным формам:
Изменение структуры земной поверхности (строительство водохранилищ, осушение болот и т.д.).
Изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагаемых её веществ (изъятие полезных ископаемых, выброс различных загрязнений и т.д.).
Изменение энергетического, в частности, теплового баланса отдельных регионов земного шара и биосферы в целом.
Изменения, вносимые в совокупность живых организмов (уничтожение одних видов и создание новых видов).
7.Загрязнение атмосферы.
Структура и состав атмосферы.
Атмосфера – это газовая оболочка Земли, состоящая из нескольких слоёв, между которыми находятся переходные слои – паузы.
Наиболее плотная – нижняя часть атмосферы – тропосфера. Она содержит 80% всего воздуха. Протяжённость тропосферы - 7-10 километров на полюсах и 16-18 километров по экватору. Температурный интервал тропосферы – от +40о
С до –50о
С.
За тропосферой следует стратосфера, а между ними – тропопауза. Протяжённость стратосферы примерно 40 километров. До высоты 30 километров температура стратосферы примерно –50о
С, а затем начинает расти и на высоте 50 километров составляет +10о
С. Это связано с наличием в стратосфере озонового слоя, расположенного на высоте 25-40 километров.
За стратосферой следует стратопауза, а далее – мезосфера. Т.к. озона в мезосфере существенно меньше, то и ниже температура. На высоте 80 километров температура примерно равна –70о
С.
За мезосферой следует мезопауза, а потом – термосфера или ионосфера. Для неё характерно существенное повышение ткмпературы с высотой. На высоте 600 киломеров температура равна +1500о
С, однако тела в ионосфере нагреваются примерно до +200о
С.
После ионосферы следует ионопауза, а за ионопаузой – экзосфера. Её высота – более 800 километров от Земли.
До высоты 100 километров состав воздуха практически не меняется. Выше – газы переходят в атомарное состояние. Выше 600 километров в атмосфере преобладает гелий, а выше 2000 километров – водород.
8.Источники загрязнения атмосферы.
Существуют два разных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.
От естественных источников в атмосферу поступает: пыль космическая (до 5 миллионов тонн в год), пыль вулканическая, пыль растительная, пыль от эрозий почвы, морская соль, дымы от пожаров, вулканические газы, газы от разложения растений и животных, газы от жизнедеятельности растений и животных. Естественные загрязнители носят распределённый характер. Уровень загрязнения одних является фоновым и мало изменяется. Особую роль играет атмосферная пыль. Она способствует конденсации паров воды и образованию осадков. Пыль и капли воды поглощают жёсткое ультрафиолетовое излучение и защищает живые организмы от излучения.
Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность, нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия. Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды. В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения.
9.Классификация промышленных выбросов в атмосферу.
Промышленные выбросы можно классифицировать:
По организации отвода и контроля.
Организованный (выброс через специально созданные газоходы, воздуховоды и шахты).
Неорганизованный.
По температуре.
Нагретые выбросы (когда температура выбросов больше температуры окружающей среды).
Холодные выбросы (когда температура выбросов равна температуре окружающей среды).
По признаку очистки.
Выбросы без очистки (организованные или неорганизованные).
Выбросы после очистки (организованные).
Выбросы делятся на первичные и вторичные.
Первичные (поступают непосредственно от источника выброса).
Вторичные (продукты преобразования первичных в атмосфере).
10.Классификация источников загрязнений воздушной среды.
По назначению.
Технологические.
Вентиляционные.
По месту расположения.
Незатенённые или высокие находятся в зоне недеформированного воздушного потока с высотой больше чем 2,5 высоты окружающих зданий.
Затенённые расположены на высоте от 2 метров до 2,5 высоты окружающих зданий.
Наземные расположены на высоте от 0 до 2 метров от поверхности земли.
По геометрической форме.
Точечные (трубы, шахты).
Линейные (открытые окна, аэрационные фонари).
По режиму работы.
Непрерывные
Периодические
Залповые
Мгновенные
По дальности распространения.
Внутриплощадные (когда выбросы создают повышенную концентрацию загрязняющих веществ. Случается только на промышленных площадках, но не в населённых пунктах).
Внеплощадные (когда повышенная концентрация загрязняющих веществ создаётся в населённых пунктах).
11.Классификация загрязнений окружающей среды.
Загрязнением в узком смысле слова называется внесение в какую-либо среду, не характерное для неё химических, физических и биологических компонентов.
Непосредственными объектами загрязнений служат компоненты экотопа. Косвенными объектами загрязнений служат составляющие биоценоза. Первую классификацию загрязений предложил американский учёный Парсон. Она заключает в себя следующие типы загрязнений:
Сточные воды.
Минералы, неорганические кислоты и соли.
Органические кислоты и соли.
Твёрдый сток.
Вещества, имеющие питательную ценность для растений.
Радиоактивные вещества
Носители инфекции
Существует и иная классификация, которая первоначально делит загрязнения на естественные и антропогенные.
К антропогенным относятся:
Механические (загрязнение среды компонентами, оказывающие лишь механическое воздействие без физико-химических последствий).
Химические (изменение естественных химических свойств среды).
Физическое (шумовое, световое, тепловое, электромагнитное, радиоактивное).
Биологическое (загрязнение путём внесения в среду биологического организма).
Загрязнением в широком смысле слова называется внесение в ту или иную экологическую систему несвойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, потоки энергии и информации, вследствие чего данная экосистема разрушается, или снижается её продуктивность.
Согласно этому определению, загрязнение среды можно классифицировать следующим образом:
|
|
|
|||||||||
|
|
||||||||
Ингридиентное загрязнение – это совокупность веществ, качественно или количественно чуждых биоценозу.
Параметрическое загрязнение – это изменение качественных параметров окружающей среды.
Биоценотическое загрязнение – это воздействие на состав и структуру популяций организма.
Социально-деструктивное – это изменение ландшафта и экосистем в процессе природопользования.
Последствия загрязнений:
Загрязнение есть нежелательный процесс потерь вещества, энергии, труда и средств, превращенных в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере.
Загрязнение снижает продуктивность как отдельных экологических систем, так и всей биосферы в целом.
Загрязнение имеет следствие необратимых разрушений как отдельных систем, так и всей биосферы в целом, включая воздействия на глобальные физикохимические параметры среды.
Загрязнение прямо или косвенно ведёт к ухудшению физического и морального состояния человека.
12.Употребление воды.
Ежегодно люди расходуют около 3000 км3
воды, из них 150 км3
безвозвратно. Больше всего воды потребляет сельское хозяйство. Причём ¾ безвозвратно. Например: на производство 1 тонны пшеницы расходуется 1,5 тонны воды, на производство 1 тонны риса – 7 тонн воды, 1 тонны хлопка – 10 тонн воды.
В промышленности вода используется для следующих целей:
Приготовление растворов.
Охлаждение и нагрев жидкостей и газов.
Для теплоэнергетических целей.
Для очистки растворов и газовых смесей.
Для транспортировки сырья.
Для удаления отходов.
Для мытья оборудования, тары.
На производство 1 тонны стали расходуется до 20 тонн воды, 1 тонны азотной кислоты – 180 тонн воды, 1 тонны пластмассы – 1000 тонн воды, 1 тонны синтетического каучука – 3000 тонн воды. Среднехимический комбинат ежедневно расходует около 2 миллионов м3
воды высокого качества.
Качество воды – это совокупность химических, физических, биологических и бактериологических показателей, обуславливающих пригодность воды для использования в промышленности, сельском хозяйстве и быту.
13.Последствия загрязнения атмосферы.
Запылённость.
Запылённость атмосферы оказывает влияние на отражающую способность Земли. Существует стандарт на суммарную запылённость атмосферы: 1500 кг/га. В промышленных районах запылённость достигает 60000 кг/га. Частицы пыли сокращают доступ ультрафиолетовой радиации и образуют ядра конденсации паров воды. Всё это увеличивает отражающую способность атмосферы и приводит к похолоданию климата. Пыль, попавшая на поверхность ледников, поглощает энергию и способствует их таянию. С другой стороны, промышленная пыль содержит токсичные вещества. Мелкодисперсная пыль свободно проникает в лёгкие и приводит к фиброзным изменениям. Токсичные вещества, содержащиеся в пыли, проникают через слизистую в организм и отравляют его. Особенно опасна асбестовая пыль. Она вызывает микротравмы на клеточном уровне, что приводит к раковым заболеваниям.
Загрязнение оксидами углерода.
Основную роль в прозрачности воздуха играет углекислый газ. Он свободно пропускает ультрафиолетовое излучение, но является экраном для ин
Загрязнение оксидом серы.
Наиболее загрязнено соединениями серы северное полушарие. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается SO2
, который потом окисляется до SO3
. Соединяясь с водой, оксиды серы образуют серную и сернистую кислоты, которые, взаимодействуя с пылевыми частицами, образуют сульфаты и сульфиды. Накопление кислот и сульфатов в атмосфере приводит к выпадению кислотных осадков. В настоящее время, плотность дождевой воды над промышленными районами превышает норму в 10-1000 раз. Изменение рН атмосферных вод наиболее сильно сказывается на действии ферментов и гормонов живых организмов. Крупные виды в меньшей степени страдают от изменения рН, т.к. их защищает кожа. Наиболее сильно на кислотность воды реагирует молодь. В подкисленных водных экосистемах все организмы быстро вымирают или из-за прямого воздействия ионов водорода или из-за невозможности разложения или из-за отравления вредными веществами, образующимися из-за действия кислот на почву.
Оксиды азота.
Оксиды азота поступают в атмосферу в основном с выхлопными газами автомобилей, а также в результате высокотемпературного сжигания топлива тепловых электростанций. Под воздействием ультрафиолетовых лучей оксид и диоксид азота превращаются друг в друга с образованием атомарного кислорода и азота. Атомарный кислород и озон вступают в соединение с углеводородами с образованием свободных радикалов – молекул, с незаполненными связями, вследствие чего обладающие высокой химической активностью. Свободные радикалы взаимодействуют друг с другом и с веществами, находящимися в атмосфере, образуя вторичные загрязнения – фотохимический смог.
14.Источники загрязнения гидросферы.
Атмосферные воды, промывающие из воздуха естественные и искусственные загрязнения.
Промышленные сточные воды.
Бытовые сточные воды.
Ежегодно в мире образуются около 1 триллиона м3
сточных вод. Из них примерно 20% сбрасываются без очистки.
При технологических процессах образуются следующие виды сточных вод:
Реакционные воды - образуются в процессе реакции с выделением воды. Загрязнены как исходными продуктами, так промежуточными и конечными.
Воды, содержащиеся в сырье и исходных материалах в исходном и связанном виде. Загрязнены аналогично реакционным водам.
Промывочные воды – образуются после мытья оборудования, сырья, тары. Загрязнены исходными и конечными продуктами.
Водные абсорбенты и экстрагенты.
Охлаждающие воды в основном не соприкасаются с технологичными продуктами и могут использоваться в системах оборотного водоснабжения.
Бытовые воды.
Атмосферные осадки, стекающие с промышленных площадок – особенно агрессивны, т.к. загрязнены выбросами предприятий.
Загрязнение гидросферы существенно опаснее, чем загрязнение атмосферы по следующим причинам:
Процессы регенерации или самоочищения происходят в водной среде существенно медленнее, чем в атмосфере.
Источники загрязнения водоёмов более разнообразны.
Естественные процессы, протекающие в водной среде, более чувствительны к загрязнению. Сами по себе имеют большее значение для жизни на Земле, чем процессы, протекающие в атмосфере.
15.Загрязнения литосферы.
Литосфера – это верхняя твёрдая оболочка Земли, включающая в себя земную кору и верхнюю часть мантии Земли.
Литобиосфера – эта та часть литосферы, в которой присутствуют живые организмы. Наиболее сильно подвергаются загрязнению поверхностный слой литосферы (почва).
Существуют следующие источники загрязнения почвы:
Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязнений – бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор и т.д.
Промышленные предприятия сбрасывают твёрдые и жидкие отходы в т.ч. чрезвычайно токсичные (цианиды, тяжёлые металлы).
Теплоэнергетика. В числе отходов – сахар, несгоревшие частицы, шлак, оксиды серы.
Сельское хозяйство. В числе отходов – ядохимикаты, удобрения.
Транспорт. В числе отходов – соединение свинца, углеводороды.
Самоочищения почвы практически не происходит. Поэтому ядовитые вещества накапливаются в ней, поглощаются растениями и далее передаются по трофическим цепям.
16.Ущерб от загрязнения окружающей среды.
Для поддержания качества окружающей среды требуются существенные затраты.
Качество окружающей среды – это степень соответствия окружающей среды потребностям живых организмов.
Так, согласно последним исследованиям, в промышленно-развитых странах на поддержание качества окружающей среды требуется примерно 2,5% от национального дохода.
Средства на сохранение окружающей среды можно разделить на три группы:
Затраты, связанные с уменьшением выбросов в окружающую среду – это затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений, санитарно-защитных зон, на разработку и внедрение замкнутых и малоотходных технологических процессов, на создание систем контроля и управления уровня загрязнения среды.
Затраты на компенсацию социальных последствий выбросов – это затраты, связанные с ухудшением качества среды. Они заключаются в снижении хозяйственной ценности природных ресурсов, потерь рабочего времени за счёт заболеваний. Ухудшение функций естественных и антропогенных экосистем.
Затраты на возмещение потерь сырья и продуктов с выбрасываемыми газами, сточными водами и твёрдыми отходами. Все выбрасываемые продукты могут быть сырьём данных или других производств.
Ущерб, наносимый природе, подразделяется на социальный, моральный и экономический.
Экономический ущерб – это фактические потери, нанесённые хозяйству вследствие загрязнения среды.
Экономический ущерб может быть фактическим, возможным и предотвращенным.
Возможный ущерб – это ущерб, который мог быть нанесён хозяйству при отсутствии природоохранительных мероприятий.
Предотвращённый ущерб – это разность между возможным и фактическим ущербом.
17.Стандартизация и охрана окружающей природной среды.
Существует система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Этой системе присвоен №17. Система №17 состоит из 9 комплексов стандартов. Номер комплекса ставится через « . » после числа 17.
Существуют следующие комплексы:
Гидросфера
Атмосфера
Биологические ресурсы
Почвы
Земли
Флора
Фауна
Ландшафты
Недра
Каждый комплекс включает в себя восемь групп стандартов. Номер группы ставится через точку после номера комплекса.
Группы:
Основы положения.
Термины определения классификации.
Показатели качества природной среды. Параметры загрязняющих выбросов и сбросов, показатели интенсивности использования природных ресурсов.
Правила охраны природы и рационального использования природных ресурсов.
Методы определения параметров состояния природных объектов и интенсивности хозяйственного воздействия.
Требования к средствам контроля и измерения.
Требования к устройствам аппаратуры и сооружений по защите окружающей природной среды от загрязнений.
Прочие стандарты.
Далее в номенклатуре стандарта через точку идёт номер (порядок) стандарта в группе, а через тире – год ввода стандарта в действие.
Например: ГОСТ 17:1.1.16-91 это стандарт «Охрана природы : Гидросфера . Термины и определения . 16 – номер стандарта в группе, 91 – год принятия стандарта».
_
18.Круговорот воды.
Вода - весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки, озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы.
Природная вода не бывает абсолютно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.
Весьма важное значение для нашей планеты имеет КРУГОВОРОТ ВОДЫ. Он слагается из процессов, имеющих разную протяженность - от оборота воды на протяжении суток в результате транспирирующей деятельности одного растения, всасывающего выпавшею атмосферную воду корнями и вновь возвращающего ее в атмосферу листьями, до медленного движения огромных масс воды, связывающего земную кору с гидросферой и атмосферой.
Круговорот воды на поверхности Земли складывается из 520 тыс. км выпадающей и такой же массы испаряющейся воды. При этом на континентах выпадает в год 109000 км , а испаряется 72000км . Разница в 37000 км и есть цифровое значение полного речного стока. С поверхности Мирового океана испаряется воды больше (448000 км ), чем выпадает осадков (441000 км ). Разность покрывается стоком речных вод.
Огромный круговорот воды сопровождает процесс созидания органического вещества. Выделяемый растениями кислород образуется при реакции фотосинтеза за счет расщепления воды. Однако на фотосинтез расходуется всего около 1% воды, проходящей из почвы через растения в атмосферу. Чтобы вырастить 1 ц пшеницы, растения должны пропустить через себя не менее 10000кг воды. По расчетам О.П. Добродеева, при формировании общепланетарной биомассы всех ныне существующих живых организмов в результате фотосинтеза было расщеплено такое количество воды, которое в 3,5 раза больше количества, находящегося во всех реках мира.
Время, необходимое для прохождения всей воды нашей планеты через систему биологического круговорота, можно определить следующим образом. Общая масса воды в наружных оболочках Земли - земной коре, гидросфере и атмосфере, по данным А.П.Виноградова, составляет 160000000 млрд. т. Масса воды, захватываемая годовой продукцией фотосинтезирующих организмов, около 800 млрд.т/г. Период полного оборота всей воды в процессе образования живого вещества примерно 2 млн. лет. Таким образом, вся огромная масса гидросферы Земли за 2 млн. лет проходит через растительные организмы, масса которых ничтожно мала по сравнению с водной оболочкой.
Круговые движения воды не ограничиваются поверхностью Земли. Значительное количество воды присутствует в горных породах в виде пленочных и поровых вод, еще больше входит ее в состав минералов, образующихся в зоне гипергенеза. Все глинистые минералы, оксиды железа и другие распространенные в этой зоне соединения содержат в своем составе воду. Подсчитано, что в 16-ти километровом слое земной коры содержится примерно 200 млн. км воды. Поступая в глубинные зоны земной коры, связанные формы воды постепенно освобождаются и включаются в метаморфические, магматические и гидротермические процессы. С вулканическими газами и горячими источниками глубинные воды поступают на поверхность.
19.Контроль и управление качеством воды в водных объектах.
Если показатели состава и свойств воды изменились под прямым или косвенным влиянием деятельности человека и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования, то такой водный объект называется загрязненным.
Понятие загрязнённости воды не абсолютно. Оно относится к вполне определённой зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования.
Водоохранным называется комплекс мероприятий, обеспечивающий соблюдение норм качества воды в местах водопользования. Существуют пять аспектов водоохранных мероприятий: юридический, экономический, технический, организационный, экологический.
Для воды основным нормативным показателем является также ПДК.
ПДК – это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на здоровье человека и ограничение любого из видов водопользования. Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам не только в местах водопользования, но и в так называемом створе водопользования, но и в так называемом створе водопользования или расчётном створе, который, для проточных водоёмов расположен на 1 километр выше по течению от пункта водопользования. А для непроточных в – в 1 километре по обе стороны от пункта водопользования.
Для воды существует три типа ПДК:
ПДКХП
– хозяйственно-питьевое.
ПДККБ
– культурно-бытовое.
ПДКРХ
– рыбо-хояйственное
Практически во всех нормативных таблицах ПДКХП
и ПДККБ
равны. Жестче всех нормативов ПДКРХ
.
Для водных объектов всегда учитывается эффект суммации или фоновой концентрации. Существуют дополнительные требования к составу и свойствам воды. Ограничения накладываются на следующие показатели:
Количество взвешенных веществ
Количество плавающих примесей
Запахи
Привкусы
Температура
Окраска
Количество растворённого кислорода
Кислотность или показатель pH
Количество возбудителей заболеваний
Кроме экологических существуют технологические ограничения на сброс сточных вод. По технологическим причинам, запрещается сбрасывать следующие типы сточных вод:
Воды, которые с помощью рациональной технологии могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения.
Воды, содержащие цепные примеси, которые подлежат утилизации на данном или других предприятиях.
Воды, содержащие вредные вещества, в количествах, превышающих нормативы технологических потерь.
Воды, содержащие вредные вещества, для которых не установлено нормативов ПДК.
Воды, которые с учётом их состава и местных условий могут быть использованы для топлива в сельском хозяйстве.
20.Контроль загрязнения почв.
В числе загрязнителей почв – различные промышленные и бытовые отходы. Основной нормативный показатель – ПДК. Размерность ПДК для почвы – г/кг. Сейчас для почвы установлено несколько десятков ПДК, в основном по ядохимикатам и ионам тяжёлых металлов. Различные загрязнители поглощаются из почвы растениями, а затем передаются по трофическим цепям от одного организма к другому и в конце концов попадают в пищу человека. Поэтому, кроме ПДК нормируются допустимые остаточные количества вредных веществ в продуктах питания. Кроме ПДК в номенклатуру санитарного состояния почв входят следующие показатели:
Общее количество аммонийного азота.
Общее количество нитратного азота
Общее количество хлоридов
Общее количество пестицидов
Общее количество ионов тяжёлых металлов
Общее количество нефти и нефтепродуктов
Общее количество канцерогенных веществ
Общее количество удобрений
Кислотность или показатель рН
Количество бактерий по из типам
21.Природные ресурсы и их рациональное использование.Природные ресурсы и их классификация.
Природные ресурсы – это те средства существования людей, которые не созданы их трудом, но находятся в природе.
Существует несколько классификаций природных ресурсов. Одна из них – по назначению.
По назначению ресурсы делятся на четыре группы:
Пищевые
Энергетические
Сырьевые
Экологические
Наиболее интересна классификация ресурсов по исчерпаемости. По исчерпаемости ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые.
К неисчерпаемым ресурсам относятся три группы ресурсов:
Космические
Климатические
Водные
Космические ресурсы – это солнечное излучение, энергия приливов и отливов и т.д.
Климатические ресурсы – это атмосферный воздух, энергия ветра, атмосферные осадки и т.д.
Водные ресурсы – это все запасы воды на Земле.
Исчерпаемые ресурсы делятся на невозобновимые, относительно возобновимые, и возобновимые.
Невозобновимые ресурсы – это ресурсы, скорость расходования которых на много порядков больше скорости возобновления (например, полезные ископаемые).
Относительно возобновимые ресурсы – это ресурсы, скорость расходования которых на один-два порядка выше скорости возобновления.
Здесь выделяется два типа ресурсов – это почвы и лесные ресурсы.
Возобновимые ресурсы – это ресурсы, скорость возобновления которых близка к скорости расходования (например, животный мир, большинство растительности, некоторые минеральные ресурсы).
22.Очистка сточных вод.
В зависимости от условий образования, сточные воды делятся на атмосферные, бытовые и промышленные.
Таблица: классификация примесей в сточных водах по фазово-дисперсному составу.
| Группа | Размер частиц, см | Краткая характеристика |
Г е т е р о г е н н ы е ( м н о г о ф а з н ы е ) с и с т е м ы |
||
| I) Взвеси | 10-5
|
Твёрдые нерастворимые примеси суспензии и эмульсии, обуславливающие мутность воды, а также микроорганизмы и планктон. |
II)Ккалоидные растворы |
10-5
10-6
|
Ккалоидные и высокомолекулярные соединения, обуславливающие окисляемость и цвет воды |
Г о м о г е н н ы е ( о д н о ф а з н ы е ) с и с т е м ы |
||
III)Моле кулярные растворы |
10-6
10-7
|
Это газы и расворимые в воде органические соединения, придающие воде запахи и привкусы. |
IV) Ионные растворы |
Меньше, чем 10-7
|
Соли, основания и кислоты, обуславливающие минерализованность, жёсткость, кислотность или щёлочность воды. |
Все сточные воды очищаются от примесей механическими, химическими, физико-химическими, биохимическими и термическими методами. Все методы очистки подразделяются на рекуперационные и деструктивные. При рекуперации из сточных вод извлекаются и перерабатываются ценные вещества. При деструктивных методах загрязняющие вещества разрушаются, и продукты разрушения чаще всего удаляются из раствора в виде газа или осадка.
23.Механические методы очистки сточных вод.
Делятся на три группы:
Процеживание
Отстаивание
Фильтрование
Используется для удаления из растворов твёрдых нерастворимых примесей.
Выбор метода зависит:
От размера твёрдых частиц
От физико-химических свойств частиц
От концентрации загрязняющих частиц
От требуемой степени очистки
24.Фильтрование.
Применяется для отделения от раствора нерастворимых примесей малых размеров и калоидных соединений. Разделение производится с помощью перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих дисперсную фазу.
Выбор перегородки зависит:
От свойств сточной воды
От температуры сточной воды
От давления фильтрования
От конструкции аппарата
В качестве перегородок используются металлические перфорированные *** и сетки, тканевые и зернистые перегородки.
Фильтры подразделяются по следующим признакам:
По характеру протекания процесса (периодические или непрерывные)
По виду процесса (Для разделения, для сгущения или для очистки)
По давлении при фильтровании (Под действием гидростатического давления столба жидкости, под повышенным давлением перед перегородкой, под вакуумом за перегородкой, по нправлению фильтрования, по конструктивным особенностям)
25.Захоронение и утилизация твёрдых отходов.
Твёрдые бытовые отходы подвергаются захоронению, в основном, на городских свалках, где они разлагаются в течение десятков лет, с образованием ядовитых газов и сточных вод. Альтернативой городским свалкам являются мусороперерабатывающие заводы.
В нашей стране существует две основные причины, препятствующие строительству таких заводов:
Первые 2-3 года работы такие предприятия должны получать дотации от государства
Отсутствие сортировки отходов
Промышленные твёрдые отходы утилизируются на специальных полигонах. Под полигон выбирается территория, площадью не менее 50 Га, удалённая от ближайшего крупного населённого пункта не менее чем на 100 километров. Под полигон выбирается территория, которая подстилается водонепроницаемыми породами (гранит, базальт). Полигон окружается кольцевым валом из глины и кольцевым каналом для перехвата сточных вод с поверхности.
Полигон разделяется на несколько секторов:
Сектор для захоронения малотоксичных и нетоксичных отходов
Сектор для захоронения гальванических отходов
Сектор для захоронения органических отходов
Сектор для захоронения особо токсичных отходов, которые подлежат захоронению в герметических бетонных и металлических контейнерах
Сектор для сжигания горючих отходов и рекуперации тепла
26.Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей
Наибольшее распространение при очистке газов получили адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы.
Абсорбция - поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами.
Адсорбция - избирательное извлечение компонентов посредством твердых материалов, называемых адсорбентами и имеющих большую удельную поверхность.
Каталитическая очистка основана на каталитических реакциях, в результате которых примеси превращаются в безвредные, менее вредные или легко удаляемые соединения.
Санитарная очистка промышленных выбросов включает в себя очистку от оксидов углерода, оксидов азота, оксидов серы и пыли.
27.Выбросы полиграфических предприятий и их очистка
Полиграфическая промышленность наносит относительно небольшой ущерб окружающей среде, но так как большинство полиграфических предприятий расположены в черте городов и у них фактически отсутствуют санитарно-защитные зоны, защита окружающей среды является необходимой и важной проблемой.
После внедрения фотонабора свинец перестал являться основным загрязняющим веществом выбросов полиграфических предприятий. В настоящее время к приоритетным загрязнителям атмосферы полиграфическими предприятиями относятся толуол, бензин и другие растворители, а также бумажная, декстриновая и красочная пыль.
Выбросы полиграфических предприятий подразделяются на технологические и вентиляционные.
К
технологическим выбросам относятся выбросы из сушильных систем печатных машин глубокой и флексографской печати, лакировальных машин, агрегатов для припрессовки пленки, выбросы от систем и установок для сушки крышек и блоков. Технологические выбросы характеризуются высокими концентрациями вредных веществ и подлежат обязательной очистке.
К
вентиляционным выбросам относятся выбросы общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Выбросы местной вытяжной вентиляции по концентрации загрязняющих веществ близки к технологическим выбросам и подлежат очистке. Выбросы общеобменной вентиляции характеризуются большими объемами воздуха и низкими концентрациями загрязняющих веществ.
Очистка выбросов от органических растворителей производится адсорбционным способом (в рекуперационных установках) и термокаталитическим способом.
Рекуперация - процесс извлечения вещества и возврата его в исходном виде в производство.
Рекуперация растворителей осуществляется с помощью
адсорбентов в специальных аппаратах -
адсорберах. Обычно для этих целей используют активированный уголь. Воздух, содержащий пары растворителя, проходит через слой адсорбента. После насыщения адсорбента из него извлекают растворитель.
Термокаталитическая очистка - окисление углеводородов в газовоздушной смеси до нетоксичных веществ (CO2
и H2
O) в присутствии катализаторов.
28. Очистка Гидросферы
Процессами самоочищения водоемов называют процессы, связанные с возвращением экосистем водоемов в первоначальное состояние.К важнейшим процессам самоочищения водоемов относятся:
1) осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;
2) окисление (минерализация) органических примесей;
3) окисление минеральных примесей кислородом;
4) нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости водоема;
5) гидролиз солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых гидроксидов и выделению их из раствора и т.д.
Таким образом, хозяйственная деятельность человека привела к сокращению количества воды в водоемах суши, к росту водопотребления, к исчерпанию самоочищающей способности водоемов и к деградации природных вод. Выход из положения - создания замкнутых водооборотных систем.
Загрязненные сточные воды перед сбросом в водные объекты должны подвергаться очистке, что благоприятно сказывается на качестве воды и водоемах. Например, в результате очистки сточных вод улучшилось качество воды на некоторых участках таких рек, как Кубань и Волга. В реке Москве появилась рыба, хотя питаться ею пока не рекомендуется.
Практически всегда очистка промышленных стоков - это комплекс методов. Наиболее широко используется сочетание механической очистки, нейтрализации промышленных стоков, реагентной очистки и биохимической очистки. Эти операции осуществляются практически во всех комплексах очистных сооружений, в том числе и на станциях аэрации при очистке бытовых (канализационных) стоков. Рассмотрим их подробнее.
Механическая очистка
Этот метод очистки используется для удаления из сточных вод нерастворимых примесей.
Методы физико-химической очистки сточных вод основаны на изменении физического состояния загрязнителей и в большинстве случаев требуют применения реагентов
Химическая или реагентная очистка
Одним из видов обработки сточных вод является реагентная очистка, которая представляет собой сочетание различных типов химических реакций, приводящих к удалению из сточных вод токсичных компонентов.
Методы биохимической очистки применяются для удаления из сточных вод органических веществ.
Удаление остаточных органических веществ
После биохимической очистки могут остаться органические, вещества плохо усваиваемые микроорганизмами. Лучший способ их удаления - адсорбция активированным углем, который впоследствии регенерируют.
Обеззараживание воды
Хорошо известно, что через воду могут распространяться такие страшные заболевания, как холера, брюшной тиф, инфекционный гепатит, дифтерия и др. Поэтому последней стадией подготовки воды для питьевых и других нужд является ее обеззараживание, т.е. уничтожение болезнетворных микроорганизмов.