Экология
- наука о взаимном отношении окружающей среды, живых организмов и человека.
Предмет экологии
– совокупность и структура связи между организмами и окружающей средой.
Объект экологии
– экосистемы.
Общая экология –
изучает закономерности взаимоотношений живых организмов разных уровней со средой и между собой.
Разделы общей экологии
:
Аутэкология
– изучает взаимоотношения индивидуальных организмов с окружающей средой.
Демэкология
(экология популяций) – изучает структуру и динамику популяций отдельных видов.
Синэкология
(экология сообществ) – изучает взаимоотношения популяций, сообществ, экосистем со средой.
Биосферная экология
(глобальная экология) –
изучает процессы, происходящие в биосфере в целом.
Прикладная экология
– включает в себя аспекты инженерной, социальной, экономической среды обитания человека, экологических принципов охраны окружающей среды; изучает механизмы разрушения человеком биосферы, способы предотвращения этого процесса, разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов.
Задачи общей экологии:
Разработка общей теории устойчивости экологических систем.
Изучение экологических механизмов адаптации к среде.
Исследование регуляций численности популяций.
Изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания.
Исследование продукционных процессов.
Исследование процессов протекающих в биосфере с целью поддержания ее устойчивости.
Моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
Задачи прикладной экологии:
Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей среде под влиянием человека.
Улучшение качества окружающей среды.
Сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов.
Оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологич. безопасного устойчивого развития.
Аутэкология
Экологический фактор
– любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живые организмы на одном (или нескольких) этапе развития организма.
Виды экологических факторов:
Природные Антропогенные
Абиотические: Биотические:
а) физические: фитогенные (растения)
- климатический зоогенные (животные)
- топографический микробиогенные (микроорганизмы)
- высокотемпературный
б) химические:
- основные вещества
- примеси
- токсичные примеси
- кислотность и щелочность среды
Типы взаимоотношения организмов:
++ мутуализм (птичка и носорог)
+- паразитизм (блохи)
+- хищничество (заяц и волк)
+0 коменсализм (насекомые в норе медведя)
+0 протокооперация (рак-отшельник и актиния)
-0 аменсализм (человек задавил муравья)
00 нейтрализм (лоси и белки)
-- конкуренция (сорняки и другие растения)
Закон минимума Либиха
(1840): фактор, находящийся в минимуме будет ограничивать организацию всего живого.
Толерантность
– способность организма выдерживать отклонения экологических факторов от оптимальных для его жизнедеятельности значений.
Закон толерантности Шелфорда
(1931): любой живой организм имеет определенные эволюционно-унаследованные пределы устойчивости (толерантности) к любому эколог. фактору.
Организмы с широк. диапазоном толерант. назыв. эвриорганизмы
, с узким – стеноорганизмы
.
Демэкология
Популяция
– любая способная к воспроизводству группа особей одного вида более или менее изолированных в пространстве от особей другого вида.
Статистические свойства
– состояние популяции в определенный момент времени:
Численность
(биомасса организмов). Численность не может быть меньше
чем это необходимо для обеспечения ее структуры, воспроизводства и устойчивости к факторам внешней среды. Численность не может быть больше
емкости среды, которая может быть достигнута в идеальных условиях.
Плотность популяции
– количество особей на единицу пространства. Виды: средняя, удельная, относительная.
Структура популяции
– как популяция организована внутри. Виды:
возрастная структура
– соотношение численности особей различного возраста. Для описания этой структуры выделяют:
3 экологич. возраста: предропредуктивный, репродуктивный, пострепродуктивный.
3 вида возрастных пирамид: быстрорастущая, сокращающаяся, стабильная.
половая структура
– характеризуется соотношением численности особей разного пола.
пространственная структура
– 3 типа распределения особей в пространстве:
случайное, равномерное (сильная конкуренция между особями), неравномерное / групповое (защита, размножене).
Динамические свойства
– характеризуют процессы в популяции, которые протекают во времени.
скорость рождаемость смертность
изменения = и – и
численности иммиграция эмиграция
популяции
Для оценки уровня рождаемости и смертности
популяции по возрастам существует несколько методов: таблицы выживаемости, кривые выживаемости, математические модели.
Виды таблиц выживаемости:
Когортная
– таблица наблюдений за динамикой смертности в одной конкретной когорте (для организмов с коротким жизненным циклом).
Демографическая
– таблица на основании краткосрочных наблюдений за смертностью во всех возрастных группах (для организмов с длинным жизненным циклом).
Промежуточная
– строят когда время в течении которого могут сохранятся останки превышает длину жизни одного поколения (для давно умерших организмов).
Кривая выживания
– это график зависимости от времени числа выживших на данной момент особей для некоторой начальной группы новорожденных.
Математические модели
:
Зависимость численности от времени, экспоненциальная:
, N – численность, R – врожденная скорость роста численности популяции.
Допущения
: идеальная популяция, неограниченные ресурсы пространства и питания
, k – емкость среды (максимально возможная численность популяции).
Допущения
:
популяция размножается в условиях ограниченных пространства и ресурсов.
все особи популяции должны потреблять одно и то же количество пищи и ресурсов, а при возрастании плотности популяции для них в равной степени должна возрастать вероятность гибели и снижаться вероятность оставить потомство.
реакция организмов на возрастание плотности популяции должна быть практически мгновенной.
Колебания численности популяций
:
1 – циклическая популяция
2 – стабильная популяция
3 – скачкообразный рост численности
Синэкология
(экология сообществ – изучает взаимоотношения популяций, сообществ, экосистем со средой)
Биогенез
(по Мебиусу) – организованная группа популяций растений, животных и микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определенного объема пространства с более или менее однородными условиями.
биоценоз = фитоценоз (устойчивое растительное сообщество) + зооценоз (совокупность взаимосвязанных видов животных) + микробиоценоз (сообщество микроорганизмов)
Трофическая структура
(характеризует пищевые связи внутри биоценоза):
Пищевая цепь
– последовательность организмов, каждый из которых съедает или разлагает другой.
Трофический уровень
– звено пищевой цепи.
Простейшая пищеварительная цепь состоит из трёх трофических уровней:
– разлагают органические вещества на минеральные составляющие – бактерии, грибы.
– не могут производить органические вещества для существования своего тела и используют готовые органические вещества – все животные, птицы, пресмыкающиеся.
– синтезируют органические вещества из неорганических с использованием внешних источников энергии (автотрофы используют солнечную энергию, химотрофы используют энергию химических связей) - растения.
Виды пищевых цепей
:
Пастбищные
: автотрофные организмы (растения) → травоядные животные → хищники (фитопланктон → зоопланктон → рыбы).
Пр.: нектар → тля → божья коровка → паук → насекомоядная птица → хищник.
Детритные
(наиболее распространенны в лесах): детрит (разлагающееся органическое вещество) → детритофаг (организмы, питающиеся мертвыми органическими веществами вместе с содержащимися в них микроорганизмами – личинки насекомых, дождевые черви, многие бактерии) → хищник.
Пр.: листовой опад → черви → птица (дрозд) → змея/хищная птица (ястреб);
падаль → опарыши → лягушка → цапля → волк.
Для представления взаимоотношений различных видов в биоценозе используются экологические
пирамиды
:
1. Пирамида численности (может быть как прямой, так и обратной)
|
- консумент 3 порядка (хищники)
|
- консумент 2 порядка (птицы)
- консумент 1 порядка (гусеницы)
- продуценты (растительность)
Количество подсчитывается на каждом трофическом уровне. паразиты
Пирамида биомассы
Прямая - луг: Обратная (перевернутая) – пруд:
- зоопланктон
- фитопланктон
Пирамида энергии (количество пищи, которое проходит через трофические уровни)
Нет обратной формы.
С помощью пирамид энергии можно сравнивать биоценоз между собой.
Существует закон пирамиды энергии.
В 1942г. Линдеман предложил правило 10%
или закон пирамиды энергии
: с одного трофического уровня экопирамиды переходит на другой более высокий ее уровень в среднем 10% энергии поступившей на предыдущий уровень экопирамиды.
Правило биотического усиления
: вредное вещество при переходе с одного трофического уровня на другой накапливается в пищевой цепи примерно в той же пропорции, в которой снижается количество энергии.
Видовая структура биоценоза
:
Доминантные виды
– виды, преобладающие по численности, массе, развитию.
Среди доменантов выделяют эдификаторы
– виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей степени формируют среду обитания, предопределяя существование других организмов.
Пр.: ель – средообразующее растение.
Видовое разнообразие
биоценоза
складывается из компонентов
:
Видовое богатство
– общее количество видов занимающих данную экосистему.
Выравненность
– доля из общего числа, приходящаяся на один вид.
Видовое разнообразие биоценоза также зависит от типов взаимоотношений между организмами
:
Внутривидовое взаимодействие – между особями одного вида.
Межвидовая конкуренция – на одном трофическом уровне за необходимые ресурсы.
Межвидовое взаимодействие популяций находящихся на разных трофических уровнях.
Влияние абиотических факторов на конкуренцию.
Увеличение разнообразия ресурсов ведет к увеличению места обитания => происходит расширение экологической ниши от реализованной к функциональной.
Экологическая ниша
– совокупность всех требований организма к условиям среды обитания и месту, где условия выполняются.
Виды экологических ниш
:
Специализированные ниши
– виды, которые приспособлены к существованию в узком диапазоне климатических условий и питаются ограниченным набором растений и животных.
Общая ниша
– виды, для которых характерна легкая приспосабливаемость к изменениям экологических факторов среды (тараканы, крысы).
В результате межвидовой конкуренции зона перекрытия между видами снижается и экологическая ниша становится уже => сокращаются размеры популяций конкурирующих видов.
Принцип конкурентного исключения
или закон Гаузе
: два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны.
Хищничество
Рассмотрим межвидовое взаимодействие хищников и их жертв.
Численность популяции хищников всегда на полпериода отстает.
При встрече организмов развивающихся в изоляции друг от друга, их популяции не способны существовать в равновесии. В результате численность привнесенной популяции стремительно увеличивается, нанося ущерб местному биоценозу, включая вымирание отдельных видов.
Хищничество влияет на структуру функций биоценоза, динамику и пространственное распределение популяций жертв.
Схема взаимодействия механизмов организации биоценоза
(Дж.Коннел):
Уровень при котором
возникает конкуренция
Отсутствие конкуренции условия среды
очень суровые суровые благоприятные
“кривая” - численность популяции
--- - смертность вызванная неблагоприятными абиотическими факторами
-.-.- - смертность вызванная хищничеством
A - популяции, численность которых ограничена неблагоприятными факторами среды.
B - популяции, численность которых ограничена интенсивностью хищничества.
Закон действия факторов
(Тинела, 1926): состав сообщества биоценоза по видам и численности особи в них определяется тем фактором среды, который находится в своем минимуме для данного сообщества или биоценоза.
Биоценотические принципы
:
Принцип разнообразия условия биотопа
: чем разнообразнее условие жизни в рамках биотопа, тем больше число видов в заселяющем его биоценозе.
Принцип отклонения условий существования от нормы
: чем больше отклонение условия существования от оптимума в пределах биотопа, тем беднее видами становится заселяющий его биоценоз и тем относительно больше особей имеет каждый присутствующий вид.
Пространственная структура биоценоза
Пространственная структура биоценоза определяется, прежде всего, сложением фитоценоза.
Распределение организмов внутри биотопа носит ярусный характер.
Ярусность
– вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие структурные части.
«+» ярусного расположения
:
Более полное разностороннее использование среды.
Ослабление конкуренции между организмами.
Увеличение числа организмов на единицу площади.
Пр. (ярусная структура широколиственного леса):
1 ярус (древесный) – самые высокие растения (дуб, клен, осина, липа), белки, соколы, сороки, воробьи, дрозды, зяблики, вороны, насекомые.
2 ярус (кустарниковый) – кустарники до 5м (лещина, малина, шиповник, крушина, боярышник, рябина), насекомые (мухи, комары, пчелы, осы), снегири, дятлы, дрозды, поползни, белки, медведи.
3 ярус (травянистый) – ромашки, овсяники, папоротники, подрост деревьев, насекомые (пчелы, осы, комары, жуки), синицы, млекопитающие (лоси, медведи, лисы, волки, зайцы, косули).
4 ярус (приземный слой – до 20см) - мхи, лишайники, низкие травы (клевер, хвощ, мать и мачеха), ежи, мыши, землеройки, ящерицы, змеи, пауки, муравьи, мухи, кузнечики.
5 ярус (лесная подстилка) – мертвые разлагающиеся организмы, грибы, редуценты, небольшие животные.
6 ярус (дернина – 5-7см (корни, земля)) – черви, мокрицы, клещи, жуки, кроты, корни.
7 ярус (гумусово-аккумулятивный – до 40см) - корни, норы, кроты, барсуки, суслики.
Мозаичность.
В биоценозе вертикальное распределение организмов обуславливает определенную структуру горизонтального направления. Расчлененность горизонтального направления получила название мозаичности
.
Причины мозаичности
:
Неоднородность микрорельефа почв
Средообразующее влияние растений и их биологические особенности.
Мозаичность (в лесу) может возникнуть в результате деятельности:
Животных – перенос семян, выедание, вытаптывание растений
Человека – вырубка лесов, костры, посадка деревьев
Стихийных бедствий – пожары, ураганы, землетрясения, вулканы и т.д.
Экосистемная экология
– изучает экосистемы и биогеоценозы.
Экосистема
– совокупность биотических и абиотических объектов, ограниченных условными границами и находящихся в определенных отношениях таким образом, что эта совокупность сохраняется неопределенно долгое время.
Биогеоценоз
– совокупность однородных природных элементов на определенном участке поверхности земли, контур которого устанавливается по границе растительного сообщества.
Различия между экосистемой и биогеоценозом
:
Биогеоценоз имеет жесткие границы, определенный набор свойств и характер взаимосвязи между компонентами. У экосистемы границы размыты и варьируются по масштабам.
Пространственная и функциональная система биогеоценоза носит завершенный характер, выражаемый в виде конечной продукции. Экосистема может быть неполной, нестабильной, и поддерживается энергетическими дотациями.
В биогеоценозе выделяют доминирующий вид растительности, он является средообразующим. У экосистемы все компоненты равны.
Структура экосистемы
Все компоненты взаимосвязаны
Четкие границы между экосистемами встречаются редко. Обычно между ними находится переходная зона со своими особенностями. В этой зоне среда обитания неоднородна, поэтому возникает большее обилие эковозможностей, что порождает “сгущение жизни” называемое правилом краевого эффекта
или правилом экотопа
.
Функция экосистемы:
Продуктивность
– скорость производства биомассы в единицу времени.
Виды продуктивности
:
1. Валовая первичная продуктивность – общая скорость накопления органических веществ продуцентами, включая те, что были израсходованы на дыхание.
2. Чисто первичная продуктивность – скорость накопления органических веществ, за вычетом тех, что были израсходованы на дыхание за изучаемый период.
3. Чистая продуктивность – скорость общего накопления органических веществ, оставшаяся после потребления гетеротрофами за определенный период.
4. Вторичная продуктивность – скорость накопления энергии консументами.
Динамика экосистем
Динамичность
– свойство экосистем, которое отражает зависимость экосистемы от комплекса экологических факторов и адаптивную реакцию всей системы на эти факторы.
Изменения
, происходящие в экосистеме, бывают 2 типов
:
Циклические:
Сезонные – спячка, вымир
Суточные – фотосинтез идет только днем, ночью нет.
Многолетняя изменчивость – обусловлена периодическими изменениями общей циркуляции атмосферы, которая зависит от солнечной активности.
Поступательные – смена одного биоценоза другим со сменой доминирующего вида.
Сукцессия
– последовательная смена одного биоценоза другим.
Виды сукцессий
:
Катастрофические – разные виды экологических катастроф и стихийных бедствий.
Антропогенные – влияние человека (вырубка лесов, посадка деревьев, война).
Зоогенные / фитогенные – влияние животных и растений.
В сукцессии четко действует правило экологического дублирования
: длительное существование биоценоза возможно лишь в том случае, если изменения среды, вызванные деятельностью одних живых организмов, благоприятны для других с противоположными требованиями.
Сукцессионная серия
– последовательный ряд постепенно и закономерно сменяющих друг друга сукцессий сообществ
Этапы сукцессионного процесса
:
Возникновение незанятого жизнью участка.
Миграция на этот участок различных организмов вместе с зачатками.
Приживание организмов на данном участке.
Конкуренция организмов между собой и вытеснение отдельных видов.
Преобразование живыми организмами места обитания, постепенная стабилизация условий и взаимоотношений.
Результатами сукцессионных изменений
являются:
Непрерывная смена видов растений и животных.
Повышение видового разнообразия организмов.
Увеличение биомассы органического вещества.
Снижение чистой продукции сообщества.
Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы, размножаясь, сохраняют постоянную численность и дальнейшей смены ее состава не происходит. Такое состояние называется климаксом
, а экосистему климаксной
/зрелой
.
Законы и правила функционирования экосистем
Принцип ЛеШателье-Брауна
: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.
Химические превращения в природе и все биологические процессы подчиняются законам термодинамики
:
Закон сохранения энергии
– для любого химического процесса общая энергия в замкнутой системе остается постоянной.
Закон энтропии
– процессы, связанные с превращением энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную. Пример
: фотосинтез, хемосинтез, сукцессионный процесс.
Следствие – при стремлении абсолютной температуры простых кристаллических тел к 0, абсолютное значение их энтропии также стремиться к 0.
Правило одного процента
: для природных систем при внесении в них возмущения на уровне 1% от общего потока энергии проходящей через систему находится порог выхода в систему из стационарного состояния, а на уровне 10% - порог саморазрушения системы.
Биосферная экология
Биосфера
– все пространство, где существует или когда-либо существовала жизнь.
Структура биосферы
:
Аэробиосфера (атмосфера) – кислород, азот, углекислый газ, аргон, озоновый слой.
Гидросфера – вода, кислород, углекислый газ.
Литосфера – верхний плодородный слой почвы, 8 основных компонентов: кислород, кремний, железо, кальций, калий, магний, натрий, алюминий.
Ресурсы биосферы
:
· Неисчерпаемые: вода, солнечная энергия, климатические ресурсы.
· Исчерпаемые
возобновимые (быстро восстанавливаются): трава, животные, минераль. состав почв.
относительно возобновимые (восстанавливаются > 100 лет): лес спелого возраста, пахотопродуктивные почвы, воздушное пространство, водные ресурсы региона.
невозобновимые: минеральные ресурсы, земельные ресурсы.
Часть ресурсов биосферы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут использоваться для удовлетворения потребностей человеческого общества принято называть природными ресурсами
. Тела и явления природы становятся определенным ресурсом лишь в том случае, если:
1. В них возникает потребность.
2. Появляются технические возможности для использования.
3. Его использование экономически выгодно.
Классификация природных ресурсов
По степени изученности, технической доступности и экологической рентабельности:
реальные (доступные) запасы, потенциально-доступные (общие) запасы.
По происхождению:
· растительные, животные, минеральные, водные, земельные, климатические.
По видам хозяйственного использования:
· ресурсы промышленного
производства
: энергетические, неэнергетические (негорючие ископаемые).
· ресурсы сельскохозяйственного
производства
: почвенно-земельные ресурсы, растительные и кормовые ресурсы, агроклиматические ресурсы.
· ресурсы непроизводственной
сферы
: ресурсы рекреационных хозяйств, ресурсы заповедных территорий, ресурсы диких животных, ресурсы дикорастущих растений.
Проблемы ресурсоиспользования
Ресурсный кризис.
Потеря возобновляемых и частично возобновляемых ресурсов.
Деградация ресурсов вследствие загрязнения.
Асистемный подход к использованию ресурсов.
Человек и биосфера
Пространственная структура
: Проблемы урбанизации
:
Изменения в образе жизни, здоровье и психологии человека.
Региональные экологические проблемы.
Изменения в природных экосистемах.
Возрастная структура
: Факторы лимитирующие развитие человечества
:
Истощение природных ресурсов.
Загрязнение.
Загрязнение окружающей среды
Загрязнение
– поступление в окружающую среду вещества или энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду.
Классификация загрязнений
:
По происхождению:
· природные
постоянно-действующие: испарения с моря.
периодически-действующие: вулканы.
· антропогенные
- нормальные побочные продукты жизнедеятельности.
- отходы производства: постоянно-действующие, периодически-действующие.
По характеру загрязнения:
· химическое / ингредиентное – изменение химического состава среды.
· физическое / параметрическое – отклонение от нормы физических параметров (радиоактивное загрязнение).
· биологическое – проникновение в среду всех видов организмов, появляющихся при участии человека и наносящих вред окружающей среде:
микробиологическое (бактерии), макробиологическое (животные и растения)
По масштабам воздействия:
· локальное.
· региональное – перенос загрязняющих веществ на расстояние более 40км от техногенных и 10км от сельскохозяйственных источников загрязнения.
· глобальные – до 1000км от места возникновения.
Химическое загрязнение окружающей среды
Источники воздействия
:
На атмосферу
: энергетика, транспорт, черная и цветная металлургия, химия и нефтехимия.
На гидросферу
: целлюлозно-бумажная промышленность, пищевая и легкая пром, сельскохозяйственная промышленность, нефтедорабатывающая промышленность.
На литосферу
: предприятия горнодобычи и горнопереработки (шахты), энергетика, металлургическая промышленность, химическая промышленность.
Загрязнение атмосферного воздуха. Глобальные проблемы.
1. Загрязнение парниковыми газами
:
· диоксид углерода – сжигание топлива, транспорт, дегумификация почв (разложение органических веществ почв).
· метан – гниение в анаэробных условиях, свалки отходов, рисовые поля, добыча полезных ископаемых.
· хлорфторуглероды (фреоны) – холодильные установки.
Последствия
:
· повышение уровня мирового океана.
· изменение в течении Гольфстрим и похолодание.
· перераспределение осадков на земле, сокращение 15% летних осадков.
· нарушение циркуляции атмосферных потоков, приводящее к различным природным катаклизмам.
· массовая миграция населения в безопасные места.
· повышение уровня смертности (сердечнососудистые заболевания).
Для сокращения парниковых газов в атмосфере в 1997г был подписан Киотский протокол
.
2.
Разрушение озонового слоя. Катализаторы разложения озона:
· природные
: хлорметан – продукт жизнедеятельности организмов в океане, OH-радикал – пары воды.
· антропогенные
: оксиды азота – сжигание топлива, атомы хлора, фреоны (аэрозоли, кондиционеры).
1987г Монреальский протокол – договор о сокращении выбросов фреона в атмосферу.
Последствия:
для экосистем:
деградация экосистем и генофонда флоры и фауны, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности мирового океана.
для человека
: увеличение заболеваний раком кожи, подавление иммунной системы, увеличение числа инфекционных заболеваний, потеря зрения вследствие развития катаракты.
3.
Кислотные осадки
– серные кислоты, образующиеся при растворении в воде диоксидов серы и азота:
· диоксид серы – сжигание органического топлива, энергетика.
· диоксид азота – энергетика, транспорт.
· ионы аммония и кальция.
Последствия
:
1. Закисление почв.
2. Окисление водоемов.
3. Деградация растительности.
4. Коррозия металлов.
5. Заболевания органов дыхания.
6. Гибель животных и растений.
Мероприятия по снижению глобального потепления
Увеличение КПД горючего топлива.
Разработка и внедрение без топливных видов энергии.
Прекращение процессов дегумификации.
Мероприятия по предотвращению сокращения озонового слоя
Прекращение выпуска фреонов.
Запрет до 2030г. на производство заменителей фреонов.
Сокращение выбросов оксидов азота.
Мероприятия по сокращению выпадения кислотных осадков
Сокращение выбросов объемов кислотообразующих веществ.
Сокращение выбросов в целом.
Локальные загрязнения
Угарный газ
(со-оксид углерода) – сжигание органического топлива.
Углеводороды
– дымовые газы теплоэнергетических установок, выхлопные газы автотранспорта.
Сероводород
(H2
S) – нефтеперерабатывающие, химические, целлюлозно-бумажные предприятия.
Фотохимический смог
– низкая влажность, отсутствие ветра; выхлопные газы автотранспорта; разрушение резины, строительных конструкций, коррозия металла; раздражение слизистой оболочки, дыхательных путей, глаз.
Озон
– токсичен и мутагенен; искрящее оборудование; поражение иммунной системы и легочной ткани.
Аэрозоли
– дым, туман; вулканы, сжигание топлива, морской соли, пожары.
Тяжелые металлы
(a.e.m. > 50) – Ni, F, Mg, сжигание органического топлива, дым плавильных печей; влияние на репродуктивные функции человека, поражение почек и печени.
Мероприятия по предотвращению загрязнения воздуха
Очистка газов от твердых веществ:
Осаждение под действием силы тяжести.
Осаждение под действием инерционных сил.
Осаждение под действием электростатических сил.
Фильтрование (керамические и масленые фильтры).
Мокрая очистка (промывка в скрубберах).
Очистка воздуха от газовых примесей:
· Улавливание водорастворимых газов водными и воднощелочными газами.
· Методы до сжигания.
· Методы каталитического превращения примесей с образованием безвредных и ценных продуктов.
Снижение вредного воздействия автотранспорта:
· Введение каталитических катализаторов.
· Переход на газообразные виды топлива.
· Увеличение пропускной способности магистралей.
· Строительство магистралей вокруг населенных пунктов.
· Введение стандартов на содержание вредных веществ.
· Улучшение качества дополнительного покрытия.
Источники загрязнения воздуха в помещениях
Формальдегиды и другие органические соединения, применяемые при склеивании.
Испарение лаков и красок.
Асбест.
Аэрозоли.
Радон (образуется в земле и просачивается через трещины).
Пыль.
Продукты неполного сгорания (газ).
Испарения жидкостей бытовой химии (чистящие средства).
Кадмий (дым от сигарет).
Снижение загрязнения воздуха в помещениях
Влажная уборка.
Проветривание.
Сокращение использования бытовой химии.
Плотно закрывать крышки от бытовой химии.
Загрязнение природных вод
Последствия загрязнения водоемов
Исчерпание запасов пресной воды, обмеление рек и озер.
Загрязнение пресных водоемов (промышленные сточные воды, с/х деятельность).
Причины загрязнения пресных вод
Сброс промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод в моря и реки.
Поступление с суши стоков, содержащие вещество в сельском и лесном хозяйстве.
Захоронения на морском дне загрязняющих веществ.
Аварийные сбросы и выбросы судов и подводных трубопроводов.
Меры по предотвращению загрязнения вод
Экономия воды на бытовом уровне.
Экономия воды в промышленности: введение оборотного водоснабжения, замена пресной воды на соленую, применение маловодных и сухих технологий.
Экономия воды в с/х: переход от орошаемого земледелия на дождевое, использование для орошения дренажных вод, введение водосберегающих технологий.
Способы восполнение недостатков пресной воды
Опреснение соленой воды.
Межбассейновое перераспределение речного стока.
Использование высокогорных ледников, искусственного снеготаяния.
Строительство сверхглубинных скважин.
Самоочищение
Самоочищение
– способность водной среды снижать содержание загрязняющих веществ до уровня, не представляющего угрозу для функционирования экосистемы.
Механизмы самоочищения
:
Перераспределение и рассеивание загрязняющих веществ в окружающей среде.
Микробиологическая трансформация – разрушение органических веществ микроорганизмами.
Химические процессы, в результате которых происходит потеря токсичности.
Методы промышленной очистки сточных вод
Механический
: отстаивание, фильтрация, гидроциклоны.
Химический
: добавление к строкам химических реагентов.
Физико-химический
: использование различных естественных (глина, торф) и искусственных (активированный уголь) абсорбентов, мембранная очистка, термическое сжигание.
Физический
: электролитическое осаждение примесей, ультразвук, высокое давление.
Биологический
: аэротенки, минерализация вследствие анаэробной биохимических процессов, биофильтры, биопруды.
Последствия воздействия на литосферу
Нарушение круговорота и баланса питательных веществ.
Снижение урожая с/х культур и качества продуктов.
Развитие грибковых заболеваний растений из-за нарушения соотношения микро и макро элементов в почве.
Попадание питательных элементов удобрений и почвы в грунтовые воды и поверхностные водоемы, что вызывает их этерификацию.
Попадание в атмосферу оксида азота, образующегося в результате денитрификации азотных соединений почвы и удобрений.
Усиление процессов водной и ветровой эрозии.
Сведение лесов – обмеление рек, эрозия почвы, нарушение водного режима территории.
Заселение почв.
Радиоактивное загрязнение почв.
Отчуждение земель.
Порядок обращения с отходами производства и потребления
Отходы
– материалы и предметы от которых желает избавиться их владелец.
Отходы делятся на:
Отходы производства
:
· остатки исходного сырья при переработке сырья в продукт.
· материалы или продукция образовавшаяся в процессе производства и частично или полностью утратившая свои потребительские свойства (брак).
· продукты переработки сырья, получение кот не являлось целью технологич. процесса.
Отходы потребления:
· промышленные отходы: вышедшее из строя оборудование
· бытовые отходы: содержимое мусорных ведер.
Классы опасности воздействия отходов на окружающую среду
Чрезвычайно опасные: люминесцентные лампы.
Высоко опасные: аккумуляторные кислоты, отходы лакокрасочных материалов.
Умеренно опасные: отработанное машинное масло, аккумуляторы.
Мало опасные: шины, абразивная пыль.
Практически неопасные: мусор после ремонта, опилки, пыль.
В соответствии с законом РФ “об отходах производства и потребления” отходы можно размещать, использовать и обезвреживать.
Размещение отходов
включает в себя их хранение и захоронение на полигонах, шлакоотвалах и свалках.
Последствия
для окружающей среды в местах размещения твердо-бытовых отходов (ТБО) и местах производства:
образование газов (метан, углекислый газ, сероводород).
вымывание продуктов гниения в грунтовые воды.
Использование отходов
– применение отходов для производства товаров, выполнение работ, оказание услуг, получения энергии.
Методы переработки отходов
Компостирование.
Сжигание после соответствующей обработки для получения энергии.
Обезвреживание отходов
– обработка отходов, в том числе сжигание и обеззараживание на специальных установках, в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду.
Способы обезвреживания
Сжигание в мусоросжигательных заводах.
Последствия
:
· Продукты сжигания содержат вредные неорганические вещества в концентрированных количествах.
· В дымовых газах содержаться пыль и вредные вещества.
· При горении расходуется кислород, тем самым нарушая баланс газа.
Пирокинез – разложение химических соединений при высоких температурах без доступа кислорода. Не расходуется кислород, и образуются твердые вещества и коксовый газ, которые можно еще использовать.
Последствия
:
· Выделение газов с образованием диоксидов серы и азота.
· Загрязнение сточных вод.
· Вымывание веществ из твердых веществ.
· Высокая концентрация хлорированных веществ.