Экология

Скачать работу - Экология

Экология – это наука о взаимоотношениях между живыми организмами, биологическими системами и средой обитания.

Экология изучает в том числе вопросы природопользования.

Природопользование – это взаимодействие человека и природы во всём его многообразии.

Взаимодействие промышленности с окружающей средой рассматривается как одна из составляющих частей природопользования. Этот процесс носит социальный характер и совершается в рамках общественных отношений конкретного способа производства.

Окружающая среда – это среда обитания, представляющая собой совокупность всех материальных тел, сил и явлений природы. Она включает любую деятельность человека, находящуюся в непосредственном контакте с живыми организмами.

Окружающая среда является сферой деятельности человека.

Географическая среда – это та часть природной среды, которую человек может приспособить для удовлетворения своих материальных и духовных потребностей.

Свойства географической среды являются первым условием развития материального производства.

Природные богатства – это совокупность веществ и сил природы, которые могут быть использованы. По мере прогресса производительных сил меняется структура природных богатств, и в неё включаются новые элементы.

Природные ресурсы – это часть природных богатств, которая может быть использована в производительном или личном потреблении на данном этапе развития общества и постоянно расширяется по мере развития производительных сил. Всю историю человечества можно рассматривать через призму взаимоотношений общества с окружающей средой.

Окружающая среда является первоосновой получения человеком ресурсов и благ. При этом уровень и характер воздействия общества на природную среду в значительной степени определяется научно-техническим прогрессом, имеющим скачкообразный характер.

Промышленный переворот в европейских странах в XVIII - XIX в. положил начала использования сил пара, воды, электричества, минерального топлива, станков и механизмов.

Регенерация организма (клонирование) из одной клетки является более высокой степенью воздействия на окружающую среду.

Воздействие общества на окружающую среду является следствием технических процессов, основным воплощением которых является прогресс.

Цивилизация с таким взаимоотношением человека с природой называется технологической.

Основная причина изучения экологии – это связь с важнейшими проблемами человечества: - истощение природных ресурсов; - загрязнение окружающей среды; - изменение естественных сообществ.

Промышленное развитие влечёт развитие процессов: индустриализацию, урбанизацию, рост численности населения. Это ведёт к обострению проблем: - ущерба, наносимого производством природной среде; - рост недостатка сырья и энергии; - развитие городских территорий.

Популяция – это группа особей любого вида организмов.

Сообщество включает все популяции на данной площади (биоценоз). Экосистема – сообщества и неживая среда, функционирующие совместно.

Взаимодействие промышленности с окружающей средой.

Эколого-экономические принципы природопользования: 1) Сохранение пространственной ценности. 2) Принцип рулевого уровня использования. 3) Принцип ответственности антропогенных нагрузок региона и их соответствие природно-ресурсному потенциалу. 4) Природа обусловленного круговорота веществ. 5) Согласование производственного и природного ритма. 6) Приоритетность экологической оптимальности.

Экологические концепции природопользования: 1) Технологический оптимизм. 2) Технологический пессимизм. 3) Финалистические концепции будущего.

Медоуз Форрестер . 4) Нулевой экономический рост. 5) Потребительская концепция. 6) Технократическая концепция. 7) Концепция неисчерпаемости природных ресурсов. 8) Экологический колоннизм . Последствия воздействия промышленности на окружающую среду.

Развитие процессов индустриализации, урбанизации и роста численности населения ведут к ущербу окружающей среды.

Формирование трёх источников воздействия на окружающую среду: - уменьшение разнообразия естественной среды. Схема взаимодействия общества и природы. Стрелочками 1, 2, 3, 4 обозначены потоки отходов: газообразных, жидких, твёрдых, энергетических.

Отходы производства – это остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшиеся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные или физические свойства.

Пример: продукты, образовавшиеся в результате физико-химических производств сырья.

Различают возвратные и безвозвратные отходы производства.

Безвозвратные – это отходы, которые (нельзя переработать) не могут быть использованы в производстве на данном развитии промышленности.

Отходы производственного потребления – это непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и предметы промышленного отношения. Пасса обмен современного промышленного города. Характеристика окружающей среды.

Структура биосферы и её восстановительные свойства.

Биосфера – это самая крупная биологическая система, в которой возможна постоянная жизнь.

Структура биосферы.

Биосфера включает: 1) Живое вещество. 2) Биогенное вещество. 3) Биокостное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой природой.

Состав биосферы: - атмосфера, включает газовую смесь, азот, кислород 20,95%, аргон, CO 2 0,03%, инертные газы и другие газы; - твёрдые частицы; - продукты растительного, животного происхождения и водяной пар; - гидросфера, источники пресных вод, мировой океан; - литосфера – это биокостная система, основанная на биологическом взаимодействии между минеральными компонентами (песок, глина, вода). Учение Вернадского о биосфере.

Основные положения о биосфере, её структуре и развитии были разработаны Вернадским.

Основные положения: 1. В результате эволюции биосферы она преобразуется в ноосферу (сферу разума). Он рассматривал единство всех процессов самоорганизации материи. 2. Эволюционные процессы многократно ускоряются из-за возрастающего воздействия человека на природу.

Определяющим фактором в её развитии является человек. 3. Коллективный разум способен определить пути эволюционного развития.

Механизмы эволюции: - классические (т.

Дарвина); - биффуркационные процессы – качественные скачкообразные изменения, являющиеся одной из основных причин необратимости процесса развития.

Изучает эти механизмы теория катастроф.

Основоположники теории: Пуанкаре, Ренс Тома.

Реализовать направленное развитие можно при условиях наличия: 1. Для этого необходимо знать величины параметров, характеризующих биосферу и их критические значения, которые определяют поворотные пункты в её эволюции. 2. Наличие средств: - новые технологии, позволяющие использовать силы природы; - новая техника; - энергия, производимая человеком.

Диалектика состоит в том, что уберечь от катастрофических последствий цивилизации могут лишь средства, созданные ей. 2. - системного анализа; - математического моделирования; - компьютерной техники.

Факторы окружающей среды.

Факторами окружающей среды называется любой элемент среды, способный оказывать прямое воздействие на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из стадий развития.

Различают биотический, абиотический и антропогенный факторы.

Антропогенные факторы обусловлены воздействием человека на среду.

Биотические факторы обусловлены воздействием живых организмов друг на друга.

Абиотические факторы – физико-химические факторы среды: температура, давление, излучение, свет. Для экологии важны характеристики: - длина волны, интенсивность и продолжительность; - вода.

Основные характеристики: количество осадков, влажность, иссушающие свойства воздуха и доступная площадь водного запаса (поверхность водосбора); - климат – совместная деятельность температуры и влажности; - атмосферные газы (кислород, углекислый газ CO 2 ); - биогенные соли – это растворённые соли, жизненно необходимые организмам.

Различают микроэлементы ( Fe , Cu , Zn , B, I) и макроэлементы ( Na , Ca , K , S , Cl ); - давление; - почва, состоит из почвенных горизонтов, составляющих почвенный покров: A – гумус; B – минеральная почва. C – неизменная почвенная порода.

Самоочищающие свойства окружающей среды. 1) Динамический перенос ( гидро и геофизический) 2) Биохимическое окисление 3) Химическое и физическое превращения 4) Осаждение (седиментация) абиогенных частиц 5) Биоседиментация. При определении самоочищающих возможностей среды необходимо учитывать все вышеназванные процессы.

Предпочтение отдаётся биологическим процессам.

Экологическое нормирование – система отношений, выявляющая ПДК вредных веществ. Для оценки факторов и эффектов воздействия на среду необходимо пользоваться установленными критериями: значениями ПДК, уровней экологических нагрузок, выбросов и сбросов. При определении этих критериев учитываются геофизические и экономические возможности по ограничению выбросов.

Высокое качество среды сохраняется, если изменения её состояния происходят в пределах границ, называемых допустимыми, и небольшие изменения качества среды не влияют на её нормальное функционирование. За первоначальное принимается фоновое состояние среды при отсутствии возмущающего воздействия при средних метеорологических условиях.

Различие между предельно допустимым и фактическим состоянием среды составляет экологический резерв окружающей среды. Он характеризует её способность к восстановлению, воспроизводству и является основой для расчёта допустимых нагрузок.

Различают два подхода определения допустимых нагрузок: санитарно-гигиенический и экологический подходы. Они различаются уровнем требованием.

Система параметров, характеризующих границу предельно допустимого. 1) Нормативы предельно допустимых уровней изменения среды: а) ПДК; б) ПДУ (уровни). 2) Нормативы ПДВ (воздействия). Предельно допустимые выбросы в водоёмы, атмосферу, почву. 3) Нормативы ПДЭН (экологических нагрузок). 4) Нормативы извлечения полезных компонентов из свойств природы: полезных ископаемых, комплексное использование отходов, урожайность сельскохозяйственных культур. 5) Нормативы надёжности преобразовательных мероприятий (инженерных сооружений) с точки зрения их воздействия на окружающую среду. 6) Параметры допустимости природопреобразования предприятий (осушение, застройка). 7) Показатель устойчивости природных комплексов и их компонентов. 8) Распространение вещества в окружающей среде.

Распространение загрязнений обусловлено естественными процессами и зависит от физико-химических свойств веществ; от физических процессов, связанных с их переносом, биологических процессов, принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ.

Циклические процессы в отдельных природных системах.

Перенос веществ в гидросфере. Пасса – перенос растворённых химических веществ и является функцией диффузий, конвекций, дисперсий, разложения биотических и абиотических реакций.

Перенос между средами. а) почва-вода (за счёт адсорбции) б) вода-воздух (диффузия) в) воздух-вода (сухое осаждение). Атмосферный перенос. За счёт процессов перемешивания и воздушных течений. В тропосфере за 3-4 месяца. В стратосфере за 2 года. локальный масштаб региональный (несколько минут) глобальный (несколько суток) (до нескольких недель) Океаническая циркуляция.

Воздушный перенос поверхности водами.

Биотический перенос загрязнений.

Важную роль переноса материи в экосистемах играют циклы, отличающиеся преобразованием энергии.

Химические элементы циркулируют в биосфере по харатерным путям. Эти, в большей или меньшей степени, замкнутые пути называются биогеохимическими круговоротами.

Движения жизненеобходимых веществ и неорганических соединений называются круговоротами питательных веществ. В каждом круговороте удобно различать две части или фонда: - резервный (большая масса веществ); - обменный фонд (меньший, но более активный). Для него характерен быстрый обмен между организмами и средой. В биосфере в целом различают два вида круговорота: - круговорот газообразных веществ; - осадочный цикл с резервным фондом в земной поверхности.

Перемещение вещества в экосистемах по пищевым цепям.

Пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором одни организмы поедают предшественника по цепи и в свою очередь оказываются съеденными теми, кто следует за ними.

Основные функции пищевой цепи – перенос веществ и энергии в экосистемах.

Пищевые цепи перекрещиваются, образуя пищевую сеть (трофическую сеть). сова шакал

кролик лиса волк Биотический перенос осуществляется по цепи питания и в результате перемещения животных.

Биотическая минерализация преобладает в процессе разложения органических веществ.

Критерии и концепции изучения веществ.

Критерии изменения состава окружающей среды: - объём производства; - области применения; - распространение в окружающей среде; - устойчивость и способность к разложению.

Устойчивость – это свойство вещества, определяющее длительность его пребывания в среде.

Прежде чем оно выводится из среды или претерпевает изменения.

Бывает целевая, желательная и нежелательная устойчивость.

Превращение – изменение структуры веществ под воздействием факторов среды.

Бывают биотические и абиотические. К абиотическим относятся окислительно-восстановительные процессы, фотохимические, фотофизические и т.д.

Токсические свойства – свойства, определяющие, на сколько то или иное вещество опасно.

Опасные вещества и анализ риска.

Опасность вещества – это вероятность возникновения вредных для экосистемы эффектов в условиях производства и применения вещества.

Оценка вещества с точки зрения опасности или риска применения складывается из экспозиции – действующей дозы, т.е. концентрации вещества, воздействующего на объект в течение времени.

Токсичность – потенциальное воздействие для конкретных особей или экосистемы, зависящее от концентрации.

Степень опасности складывается из токсичности и экспозиции. Риск – мера вероятности появления нарушения соответствующей тяжести.

Загрязнение окружающей среды отходами промышленного производства.

Классификация загрязнений.

Существуют различные виды классификаций: по типам сред, по загрязняющим факторам (свинец, ртуть, твёрдые отходы и т.д.), с точки зрения уменьшения загрязнений в целом, различают стойкие и нестойкие.

Стойкие отходы – не разлагающиеся, не разрушаются или разлагаются слишком медленно. Для них не существует природных процессов, которые бы их разлагали с такой же скоростью, с какой они поступают в природную среду. Это различные вещества и яды (консервные банки и т.д.). Такие загрязнители накапливаются и биологически усиливаются по пищевым цепям, соединяясь с другими веществами. Эти вещества могут образовывать ещё более токсичные (например, метил-ртуть). Способы борьбы: 1. Изъятие из экосистемы. 2. Прекратить производство таких веществ. 3. Запретить выброс. 4. Контролировать, чтобы не допустить токсичного уровня.

Нестойкие загрязнения – загрязнения, разрушаемые биологическими процессами и различными физико-химическими превращениями.

Органические загрязнения – сточные воды.

Проблема состоит в их объёме.

Загрязнение – это неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровень радиации, физико-химические свойства среды, условия существования биологической среды.

Классификация загрязнений с учётом различных факторов: - физические загрязнения: энергетические поля (электрические, гравитационные), воздействия (электрические, магнитные, электромагнитные), инерционные силы, корпускулярные потоки (радиация), тепловое загрязнение, другие колебания среды (шум и вибрация);

Загрязнение	Атмосфера	Гидросфера	Литосфера (почва)
Газообразные производные углерода, их жидкие углеводороды	+	+	–
Пластмассы	+	+	+
Моющие средства	–	+	–
Пестициды и другие синтезированные органические вещества	–	+	+
Производные серы	+	+	+
Производные азота	+	+	+
Тяжёлые металлы	+	+	+
Фтористые соединения	+	+	+
Твёрдые примеси	+	–	+
Органические вещества, подвергнутые брожению	–	+	+

-химические загрязнения: - биологические загрязнения: а) микробиологическое отравление; б) воздействия организмов друг на друга. - эстетический вред.

Биогеохимический круговорот. фотосинтез Круговорот CO 2 . млрд. т. Поверхностные воды – это озёра, внутренние моря, текущие горы.

Почвенные, подземные воды (800 м) – 0,31% Ледники – 2,15% Океаны – 97,2% В атмосфере – 0,001% Круговорот фосфора.

Фосфаты потребляются растениями и используются для синтеза органических веществ. При разложении бактериями мёртвой органики фосфаты возвращаются в почву и снова используются растениями, часть уносится в море и используется фитопланктоном даже по пищевым цепям. Часть фосфора может вернуться на сушу.

Круговорот азота.

Наибольшая часть азота сосредоточена в атмосфере, основную массу которой и составляет свободный азот.

Однако свободный азот в атмосфере могут использовать немногие, например, бактерии и синезелёные водоросли. Азот превращает также в нитраты и нитриты грозовые разряды.

Нитраты и нитриты циркулируют в биосферу.

Круговорот углерода.

Источник углерода используется автотрофными растениями.

1. Извлечение в процессе добычи заготовки		Оставленные в местах локализации и добычи
	Дополнительно взятые за счёт совершенствования технологии добычи и заготовки

		Утраченные при перевозках
		Сохранённые за счёт совершенствования перевозок
		Износ, коррозия
Лом, утиль		Полностью использованные

Возвращение в цикл путём регенерации, рекуперации, утилизации и совершенствования рекуперации Графическая модель кривых истощения запасов ресурсов Темпы потребления металлов увеличились: стали – в 7 раз; меди – в 11 раз; алюминия – в 12 раз.

Радиоактивность.

Период полураспада.

Природные источники радиоактивных загрязнений. Не существует никаких способов биологического разрушения или другого механизма, позволяющего вывести радиоактивность из среды.

Основная опасность – вещества с большим периодом полураспада, они накапливаются в пищевых цепях. -, - и - излучение. На тонну ядерного горючего 400 литров отходов.

Урановое топливо.

Регенерация отходов.

Захоронение.

Транспортировка. Шум, как загрязнение.

Уменьшение: 1) Уменьшение уровня звуковой мощности 2) Правильная ориентация шума 3) Звукоизоляция 4) Средства виброизоляции 5) Глушители 6) Профилактика Нормированная характеристика – уровень звукового давления (децибел). Человек воспринимает шум при уровне звукового давления до 100 дб . При 100-120 дб и частоте 2-5 Гц – затруднённое глотание. 125-137 дб – летаргический сон. 140 дб – лопаются барабанные перепонки.

Электромагнитные воздействия.

Источники электромагнитных полей – радиотехнические объекты.

Накопление электрических зарядов.

Проблема минимизации потребления энергии и природных ресурсов.

Природные ресурсы.

Исчерпаемые и неисчерпаемые. По характеру использования ресурсов: производственные, здравоохранительные, эстетические, научные. По принадлежности к компонентам природы: земельные, водные, минеральные, энергетические.

Развитие производства базируется на минеральных ресурсах и использовании минерального сырья.

Минеральные ресурсы включают: топливно-энергетические, рудные, горно-химическое сырьё, природно-строительные материалы и нерудные ископаемые.

Подземные, пресные, минерализованные воды.

Минеральные ресурсы океана. По хозяйственному значению наиболее значимы топливно-энергетические.

Минеральные ресурсы 70% всех использованных ресурсов; полезные ископаемые дают 95% энергии. 75% стоимости добычи горной металлургии приходит на энергетические ресурсы; 20% - руда, 5% - нерудные ископаемые.

Степень доступности природных ресурсов влияет на уровень производительности труда.

Ускорение темпов экономического развития достигается тремя путями: 1) Наращивание массы ресурсов без повышения эффективности 2) Наращивание массы и повышение использования 3) Повышение эффективности без наращивания массы (интенсивный рост) Уменьшение относительно объёма продукции на 1 использования ресурсов происходит по следующим причинам: 1) Рост отходов производства и сброс их в среду приводит к ухудшению состояния природных объектов как источников ресурсов 2) Нерациональное природопользование приводит к увеличению использования всех видов ресурсов, что ведёт к их истощению и сокращению производства 3) Сокращение потока природных ресурсов и ухудшения их качества влияет на состояние трудовых ресурсов и снижение объёма выпускаемой продукции 4) Ограничение выпуска продукции приводит к истощению ресурсов.

Ресурсы

Производство

Продукция

Материальные

Природные

Трудовые

Экономические, политические, социальные факторы, технологии и уровень знаний формируют потребности в производстве, потоках ресурсов и объёме продукции.

Экологические факторы в цепи управления носят характер обратной связи Незнание экономических законов приводит к отрицательной обратной связи и уменьшению объёма продукции на единицу ресурсов.

Соблюдение экологических принципов использования ресурсов формирует обратную положительную связь.

Увеличивает объём продукции по отношению к используемым ресурсам за счёт введения безотходных и малоотходных технологий, сокращения потребности в ресурсах.

Социальные и наукоёмкие технологии.

Понятие ресурсного цикла.

Ресурсный цикл представляет собой совокупность превращений и пространственных перемещений определённого вещества на всех этапах использования его человеком.

Ресурсный цикл, обусловленный антропогенным круговоротом веществ, в отличии от природного не является замкнутым, на каждом его этапе происходит потеря ресурсов.

Замкнутый круговорот веществ обеспечивает неисчерпаемость ресурсов.

Уровень жизни населения в зависимости от потребления ресурсов можно охарактеризовать с помощью понятия демографического коэффициента Q . Рост коэффициента Q возможен при уменьшении потребления.

Тенденции и перспективы использования ресурсов.

Водные ресурсы.

Расходуются на нужды промышленности, сельского хозяйства; хозяйственно-бытовое потребление.

Причины недостатка: ограниченность, бурный рост населения, развитие промышленности и сельского хозяйства, расточительное использование; загрязнение водоносных слоёв; повышение жизненного уровня.

Неравномерность распределения воды усугубляется неравномерностью потребления.

Каждые 10 лет потребление воды удваивается. 600 л/сутки на человека (с учётом производства). Структура водопотребления: 35% - промышленность, 33% - теплоэнергетика, 18% - стоки с мелиорированных полей, 14% - хозяйственно-бытовой сток.

Хозяйственно-бытовой сток и сточные воды предприятий включают 69% условно чистых вод, 18% загрязнённых, 13% очищенных.

Суммарный годовой сток рек = 40 тысяч кубометров, 28 тысяч из них уходит в море.

Доступны только 7 тысяч кубометров.

Перспективы использования воды связаны: 1) С опреснением и с совершенствованием процесса промышленного потребления и очистки вод. 0,05% воды только опреснённая, так как дорого. 2) С внедрением оборотного и повторно-последовательного водоснабжения на промышленных предприятиях и элементарная экономия воды. 3) Разработка и освоение альтернативных технологий с исключением использования воды.

Примеры: воздушное охлаждение вместо водного; при переработки 1 тонны нефти по старой технологии используется от 18 до 22 кубометров H 2 O , при новой 0,12 м 3 H 2 O . 4) Использование плотин увеличивает запас воды.

Подача на дальние расстояния. 5) Снижение загрязнения, так как потери на загрязнения равны объёму потреблению.

E ( млрд.) кВт

t

1860

1900

2000

20

газ

ядерн . энергетика

уголь

нефть

гидроэнергетика

дерево

Меняется структура потребления энергоресурсов.

оценить ресторан в Туле
оценка гостиницы в Липецке
оценка аренды земли в Белгороде