книжечка для ускор




С.А.Лежава
Общая экология

Краткий конспект лекций







Тема 1. введение в экологию
1.1 Понятие об экологии
ЭКОЛОГИЯ – это совокупность научных дисциплин, исследующих возникновение, развитие, устойчивое функционирование и взаимодействие биологических структур между собой и с окружающей их средой.
Разделами экологии являются:
Теоретическая экология – совокупность законов и принципов функционирования экосистем.
.Прикладная экология – разработка систем и методов защиты окружающей среды от антропогенного воздействия.
Социальная экология исследует влияние социально-экономических, политических процессов общества на окружающую среду.
Геоэкология рассматривает вопросы взаимодействия биологических структур между собой на определенном географическом пространстве, ландшафте (например, экология тундры, экология Севера и т.п.).
Глобальная экология рассматривает вопросы экологического кризиса, изменения климата, глобальных процессов на Земном шаре.
Экология и, в частности, такая ее часть как промышленная экология (охрана окружаюшей среды) наряду с инженерной охраной труда и безопасностью в условиях чрезвычайных ситуаций, является частью науки о безопасности жизнедеятельности.
Охрана труда
БЖД ----- Промышленная экология
Защита в условиях чрезвычайных ситуаций
1.2. Актуальность экологии
В Кузбассе в атмосферу по неполным данным ежегодно выбрасывается 1,5 млн тонн вредных промышленных выбросов. И Новокузнецк и Кемерово принадлежат к списку 40 городов России с крайне высоким индексом загрязнения атмосферы (ИЗА- суммарная концентрация пяти наиболее распространенных вредных веществ, обнаруженных в атмосфере данного города).
Основные источники загрязнения окружающей среды в Новокузнецке:
Металлургическое производство (КМК, ЗСМК, НКАЗ, КЗФ)
2. Железнодорожные перевозки - ГСМ, ЛВЖ, СДЯВ, радиоактивные вещества).
3. Горнорудная промышленность (шахты, карьеры, обогатительные фабрики)
34 химически опасных производства (хладокомбинат, водоканал, «Органика», НИХФИ)
Энергетика – в Новокузнецке 164 котельных, из которых 98 не оборудованы системами пылеулавливания, 73 имеют низкие дымовые трубы и используют высокозольный уголь.
Состав загрязнений атмосферы г.Новокузнецка:
пыль
угарный газ CO – 51,6% от всех загрязнений
Сернистый ангидрид S2O3 – 15%
Оксиды азота NOx – 18%
Углеводы CXHY – 3,5%
Сероуглерод
Формальдегид НСНО
бенз(а)пирен,
Фтористый водород HF
фосген СОС12
В 1994 г Новокузнецк занимал 5-е место среди самых загрязненных городов страны.
1.3. Глобальный экологический кризис
Глобальный экологический кризис – напряженное состояние взаимодействия между человеком и природой, характеризующееся несоответствием развития производительных сил в человеческом обществе ресурсо-экологическим возможностям биосферы.
Для предотвращения глобального экологического кризиса разработаны модели развития мировой системы:
1. Ресурсная модель Дениза Медоуза (США) была предложена в 1972 г. Римскому клубу в докладе «Пределы роста». Развитие мировой системы рассматривалось в этой модели как функция 5 переменных:
население - Н
производства продуктов питания - П
производства промышленных товаров - Т
потребление невосполнимых природных ресурсов - Р
загрязнение окружающей среды – З
М=F(Н, П, Т, Р, З) = F(mi)
Вывод ученых: при сохранении существующих темпов роста Н, П, Т, Р и З мир придет к мировой катастрофе в 2020-40 г.
2. Биосферная модель В.Г. Горшкова (1990 г.) - в результате длительной эволюции в естественной биосфере (флора, фауна) удалось полностью замкнуть круговорот веществ, стабилизировать концентрацию газа в атмосфере и, следовательно стабилизировать температуру, климат и остальные параметры биосферы. Но это стабильное состояние будет существовать до тех пор, пока население не превышает 1-2 млрд.чел.
3. Модель устойчивого развития мировой системы
Влияние каждой страны на окружающую среду предложено оценивать индексом антропогенной нагрузки
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

· – плотность антропогенной нагрузки,
S – площадь.
Т.е. индекс антропогенной нагрузки показывает, во сколько раз государство больше нагружает свой участок Земли, чем мир в целом ( например, у Японии Iантр=15, США – 4,8 и т.д.). Для таких стран предлагается ввести ренту за использование биосферой Земли.

ТЕМА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ
2.1. Основные экологические термины
2.1.1. Биосфера. Впервые ввел австрийский геолог Энри Зюсс в 1875г.(bios (греч.) – жизнь, sphaire (греч.) – шар).
Биосфера – часть планеты, населенная живыми организмами, область
распространения жизни. Оболочками биосферы являются: атмосфера – воздушная оболочка протяженностью 25 – 30 км, гидросфера – водная оболочка (внутренние воды континентов, подземные воды и океанические воды, толщина 11 км), и литосфера – горные породы и почва, протяженность около 3 км.
Современное учение о биосфере развил В.И.Вернадский. Состав биосферы по В.И. Вернадскому:
живое вещество – совокупность всех живых организмов,
косное – геологические образования, не заселенные живыми организмами и не созданные ими,
биокосное – совокупность живого и косного (почва, океанические воды, нефть),
биогенное – геологические породы, которые созданы деятельностью живого вещества (известняки, каменный уголь).
Биосфера состоит из экосистем.
2.1.2. Экосистема – основная структурная единица биосферы – устойчивая совокупность разных видов растений, животных и микроорганизмов, способных существовать на одной территории неопределенно долгое время.
2.1.3. Биота (биоценоз)- совокупность всех живых организмов, флора, фауна и человек. В свою очередь в биоте выделяют продуценты, консументы и деструкторы.
2.1.4. Абиотические факторы - температура, давление, кислотность и т.д..
2.1.5. Продуценты (автотрофы) – организмы, способные производить первичное органическое вещество из неорганических веществ в процессе фотосинтеза или хемосинтеза с использованием источников энергии (producentis (лат) –производящий).
Фотосинтез 13 EMBED Equation.3 14152.1.6. Консументы (гетеротрофы) – не могут строить собственное органическое вещество из минеральных компонентов и потребляют в пищу то, что создано продуцентами (consumptio (лат) – потребляю).
2.1.7. Деструкторы – организмы, которые специализируются на питании продуктами жизнедеятельности других организмов (детритом) и разлагают его до неорганических составляющих.
2.1.8. Биогены – минеральные элементы питания (NH4+ - нитрат, РО4- -фосфат, К+, Са2+ и другие ионы).
2.1.9. Трофическая цепь – путь движения вещества в экосистеме, при котором один организм поедается другим.
2.2. Законы и принципы функционирования экосистем
2.2.1. Закон сохранения массы и энергии. Для закрытых, изолированных систем действует 1 закон термодинамики – энергия никуда не исчезает и ниоткуда не берется, она только переходит из одного вида в другой, общее количество энергии в изолированной системе постоянно.
Е + М = соnst

· (Е + М) = 0.
Биосфера является энергетически открытой, незамкнутой системой, поэтому применительно к ней закон сохранения массы и энергии формулируется так :накапливающееся или выходящее из биосферы количество массы и энергии равно разнице отданной или полученной величине массы и энергии.

·Е,
·М

М1, Е1 М2, Е2


·(Е + М) = (М2+Е2) – (М1+ Е1 )
2.2.2. Круговорот массы и энергии. Круговорот – это многократно повторяющийся процесс превращения и перемещения массы и энергии, который имеет циклический характер. Круговороты веществ в природе называются биогеохимическими циклами. Например, круговорот углерода начинается с усвоения растениями (продуцентами) углекислого газа, содержащегося в атмосфере. В процессе клеточного дыхания идет окисление глюкозы и таким образом растения возвращают углерод в атмосферу. Животные и человек (консументы) получают углерод в виде органических молекул – белков, углеводов, жиров, липидов. Возврат углерода в атмосферу на этом этапе происходит в процессе дыхания. Биогены в природе содержатся в горных породах – апатиты, фосфориты, колчеданы. Поэтому потребляются продуцентами из почвы и удобрений, а дальнейшее потребление минеральных компонентов живыми организмами происходит по пищевой цепи.
Информационный круговорот представляет собой получение некоторых данных на входе экосистемы, переработка их и выход из экосистемы в окружающую среду.
2.2.3. Динамическое равновесие экосистем. Численность вида регулируется в результате действия двух противоположных факторов – биотического потенциала и сопротивления среды. Биотическим потенциалом называется совокупность всех факторов, которые способствуют увеличению численности вида. Сопротивлением среды называется совокупность всех факторов, которые лимитируют численность вида.
2.2.4. Сукцессия. Сукцессией называется смена экосистем. Если образование экосистемы происходит на ранее незаселенном участке горной породы, то такой процесс называется первичной сукцессией. Сукцессия в природе идет постепенно, т.е. имеет эволюционный характер. В отличие от деятельности человека, которая приводит к резкой смене экосистем.

Тема 3. Радиационная экология
3.1. Природа радиоактивности.
Радиоактивный распад – это процесс самопроизвольного распада нестабильного атома. Радиоактивностью обладают все химические элементы с порядковым номером более 86 (Рb86). Наблюдается также и радиоактивность легких элементов – углерода, калия.
Радиоактивное вещество характеризуется:
периодом полураспада – время, за которое распадается в среднем половина нестабильных нуклидов,
активностью – число распадов в секунду. Единицей измерения активности является Беккерель (Бк).
Радиоактивный распад включает в себя три вида лучей –
· (поток протонов и нейтронов),
· (поток электронов) и
· (поток энергии).
Воздействие радиации характеризуется Дозой. Поглощенная доза радиации – это количество энергии полученное единицей массы облучаемого вещества, измеряется в грэях (Гр). Поскольку разные виды радиации производят различное действие на организм, то ввели понятие эквивалентная доза (биологически значимая) – это доза радиации, пересчитанная на
· излучение. Измеряется в Зивертах (Зв).
3.2. Действие радиации на организм
3.2.1. Физико-химические изменения - ионизация молекул и атомов, радиолиз воды, каталитические цепные реакции, окисление молекул белка.
3.2.2. Биологические изменения - нарушение обменных процессов, денатурация белка, мейоз (деление половых клеток), изменение числа хромосом, повреждение митоза (деление ядра клетки), повреждение клеточных мембран, блокирование процесса обновления и дифференциации клеток.
3.3. Источники радиации
3.3.1 Естественные источники:
космическое излучение. Северный и Южный полюса получают большую дозу радиации, с увеличением высоты доля космической радиации увеличивается. В организм попадает с воздухом придыхании.
Радон – радиоактивный газ, бесцветный, без вкуса и запаха, повсеместно выделяющийся из земной коры.
Горные породы, строительные материалы. Радиоактивность (Бк\кг) дерева – 1,1, кирпича – 126, сальциево-кремниевого шлака – 2140.
Пища, вода. Наибольшую радиоактивность имеют морепродукты.
3.3.2. Антропогенные источники.
Основной вклад в дозу, получаемую человеком от техногенных источников, вносит медицинское обслуживание (диагностика рентгеновским аппаратом, томография, радиоизотопы, лучевая терапия).
За последние 40 лет каждый из нас подвергался облучению от радиоактивных осадков, появившихся в результате ядерных взрывов при испытаний ядерного оружия.
Выбросы радиоактивных материалов при нормальной работе атомных электростанций невелики: 1,35 10-6 Зв/год в радиусе 10 км.
АЭС – лишь часть ядерного топливного цикла, который состоит из добычи и обогащения урановой руды, производства ядерного топлива, производства электрической энергии, вторичная обработке отработанного топлива. И на каждой стадии в окружающую среду попадают радиоактивные вещества.
Вклад в дозу радиоактивного облучения вносят также приборы, часы со светящимся циферблатом, указатели вход/выход, компасы, прицелы, антистатические щетки для пыли, фотопластинки, детекторы дыма, особо тонкие линзы для глаз, цветные телевизоры и пр.)
3.4. Нормирование радиации
Для Российской Федерации естественный радиационный фон составляет 0,1 – 0,2 · 10-6 Зв в год.
Воздействие радиации регламентируется нормами радиационной безопасности НРБ-96. Работа с источниками ионизирующего излучения нормируется основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения (ОСП-72/87).

Тема 4. Переход от биосферы к техносфере
4.1. Социальная экология
4.1.1. Демографический взрыв – это резкое увеличение численности населения. Неблагоприятные экологические последствия прямо пропорциональны численности населения. Население России в настоящее время составляет 147 млн чел.
4.1.2. Урбанизация – процесс сосредоточения населения и экономической жизни в городах, распространение городского стиля жизни.
4.1.3. Научно-технический процесс выражается в росте производства энергии, промышленного производства, количества транспорта, потребления сырьевых ресурсов, увеличении количества химических соединений, несвойственных биосфере.
4.1.4. В развитых странах Европы наблюдается демографический коллапс – процесс снижения численности населения. В Российской Федерации на 1000 чел. в 1990 г. приходилось 9, 3 родившихся и 15,0 умерших. Т.о. естественный «прирост» составлял - 5,7 чел.
4.2. Инженерная экология.
4.2.1. Техносфера и экологический кризис. В ходе геологической истории Земли в биосфере установилось равновесие между экологическими системами внутри нее, естественный природный баланс. Экологическое равновесие - состояние экосистемы, характеризующееся способностью сохранять устойчивость при антропогенных воздействиях, способность к саморегуляции, сопротивляемость нарушениям,
Техногенное воздействие на окружающую среду (физико-химическое, биологическое и т.д.)
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415, где

·i - техногенный фактор,

·i - интенсивность техногенного воздействия,
·i =
·i (
·i),
Q - зона, подвергаемая техногенному воздействию,
N(
·i) – количественное выражение техногенного воздействия в физических величинах, N=N(
·i(
·i)). Тогда общее воздействие человека на окружающую природную среду
13 EMBED Equation.3 1415
Экологический кризис – нарушение равновесия в экологической системе под воздействием стихийных природных явлений или антропогенных факторов и возможность развития необратимых смещений экологического равновесия. Обозначив свойство биосферы еi , состояние биосферы выразим как
Е =
· еi
Тогда состояние экологического кризиса можно описать выражением
U >> Е,
dЕ/dt
·.
4.2.2. Техносфера – биосфера или ее часть, измененная трудовыми, техническими, социальными и иными процессами деятельности человека. В.И.Вернадский считал, что техносфера должна быть начальной стадией ноосферы (noesis(греч) – мышление, разум).
биосфера ( техносфера ( ноосфера.
Ноосфера – преобразованная разумом биосфера, полностью освоенная человеком.Главный признак ноосферы – приоритет разумности решений.
4.2.3. Экологизация технологий – разработка и внедрение в производство и повседневную жизнь таких технологий, которые при получении продукции в максимальном количестве, обеспечивали бы сохранение экологического равновесия в природе, не допускали бы загрязнения среды обитания. Направления экологизации технологий:
Экономное расходование сырья,
Комплексное использование природных ресурсов,
Разработка новых малоотходных технологических систем,
Утилизация отходов.
4.3. Мониторинг окружающей среды.
4.3.1. Мониторинг – комплекс научных, технических, технологических, организационных и других мероприятий, обеспечивающих системный контроль за состоянием и тенденциями развития природных и технологических процессов.
Ступени мониторинга:
Наблюдение за состояние окружающей среды,
Оценка состояния окружающей среды,
Прогноз возможных изменений окружающей среды.
Формы мониторинга: глобальный, региональный, локальный, точечный.
Виды мониторинга: атмосферного воздуха, гидросферы, почвенный, биологический, зоологический, ботанический, антропологический, медико – биологический, сейсмический.
Цель мониторинга – информационное обеспечение природоохранной деятельности, обеспечение контроля за загрязнением природной среды. Для достижения этих целей создана Единая Государственная Система Экологического Мониторинга (ЕГСЭМ). В местах с высокой степенью радиационной опасности, аварийности действует Автоматизированная Информационная Измерительная Система (АИИС). АИИС включает в себя передвижные лаборатории, полевые измерения, центры обработки информации.

Тема 5. Общая характеристика основных
воздействий на окрУжающую среду
5.1. Основные понятия
5.1.1. Загрязнение (юридически) - физико-химическое, биологическое изменение окружающей природной среды (атмосферы воздуха, воды, почвы) в результате хозяйственной или иной деятельности человека, превышающие установленные нормативы вредного воздействия на окружающую среду и вызывающие угрозу здоровью человека, состоянию растительного и животного мира, материальным ценностям.
Классификация загрязнений по ГОСТ 12.0.003-74: химические, физические, механические, акустические, тепловые, ароматические, биологические (болезнетворные бактерии, вирусы).
Загрязняющие вещества являются биодеградирующими, если отходы одних организмов являются пищей и/или сырьем для других организмов. Деятельность человека создает все больше и больше небиодеградирующих веществ.
Изолированное действие вредного вещества встречается редко - обычно воздействует сложный комплекс неблагоприятных факторов.
5.1.2. Комбинированное (совместное) действие вредных факторов характеризуется:
Аддитивное действие - эффект совокупного действия факторов равен сумме эффектов действующих компонентов.
(А+В) = (А) + (В).
Потенцированное действие (синергизм) – одно вещество усиливает (потенцирует) действие другого. Совместное действие веществ дает много больший эффект, чем их индивидуальные действия.
(А + В) >> (А) + (В)
Антагонистическое действие – одно вещество ослабляет действие другого.
(А + В) << (А) + (В)
Независимое действие. В этом случае преобладает эффект наиболее токсичного вещества.
Биоаккумуляция – малые (
·аi ) и кажущиеся безвредными дозы, получаемые в течение длительного периода, накапливаются в организме и создают токсическую концентрацию. Биоаккумуляция усугубляется пищевыми цепями. На вершине трофической пирамиды концентрация вещества может быть в 1000 раз больше, чем во внешней среде – это биоконцентрирование.
А=
·
·аi(
·).
Сенсибилизация – при повторном действии веществ эффект повышается (аллергия). Это вызвано тем, что действие токсичного вещества вызвало возникновение чужеродных белковых молекул, которые индуцируют возникновение антител. Поэтому повторное действие приводит к реакции яда и с антителами.
Адаптация - привыкание к ядам.
5.1.3. Экспозиция – длительность воздействия загрязняющего вещества.
5.1.4. Пороговый уровень – такая концентрация вещества, ниже которой отрицательные реакции не наблюдаются. Очевидно, чем больше экспозиция, тем ниже пороговый уровень.
5.1.5. Доза Дi = Ci
· .
5..2. Физические (энергетические) воздействия
5.2.1. Тепловое воздействие проявляется в повышении температуры окружающей среды.
5.2.2. Акустическое - шум (на городских магистралях – 70-80 дБА, а для сна требуется 45дБА), естественные инфра- и ультразвуки, антропогенные (подвижные механизмы с большими поверхностями, виброплощадки, ракетные двигатели, транспорт), вибрации.
5.2.3. Электро-магнитные поля (ЭМП) – комплекс электро-магнитного и электро-статического полей: промышленные источники, телестанции, радиолокационные станции, термические цехи машиностроительной отрасли, высоковольтные линии электропередач, промышленные предприятия как таковые, бытовые ЭМП (телевизоры, печи СВЧ, дисплеи).
5.3. Химические загрязнения
Природные химические вещества: газы из минеральных источников; почвенная пыль; извержения вулканов;
Химические вещества антропогенного происхождения:
Хлор (Cl2 )– газ, в 2,5 раза тяжелее воздуха, желто-зеленого цвета, вызывает раздражение слизистых оболочек, удушье.
аммиак (NH3 ) - газ с резким запахом, в 0,6 раза легче воздуха, менее токсичен, чем Cl2, при попадании в глаза и на кожу приводит к ожогу,
фосген (COCl2 ) – тяжелый газ или летучая жидкость, в 3,5 раза тяжелее воздуха, имеет запах горелого сена, через несколько часов вызывает отек легких.
Угарный газ (СО) – бесцветный и безвкусный газ, воздействующий на гемоглобин и ухудшающий переносимость кислорода кровью
Углеводороды и их производные (СхНу) - задерживает рост растений, ароматические углеводороды являются канцерогенами.
сернистый ангидрид (SO2 )– бесцветный газ с резким запахом, негорючий, невзрывоопасный, канцероген, раздражает слизистые оболочки, угнетает окислительную способность мозга, печени, мышц.
Оксиды серы (SOх ) - затрудняют дыхание, провоцируют бронхоспазмы,
Диоксины – примерно 210 индивидуальных веществ, хорошо растворяются в жировых тканях приводят к поражению печени, поджелудочной железы, являются канцерогенами.
Хлорфторуглероды (ХФУ) - применяются в кондиционерах, холодильниках, производстве пористых пластмасс, попадание в организм приводит к флюорозу, болезням кишечника, разрушению зубов.
оксиды азота (NxOy )– раздражают слизистые, при длительном воздействии возможен отек легких, разрушение зубов, нервная слабость. Закись азота N2O – “веселящий газ” имеет сладкий запах, является наркотическим веществом, вызывает немотивированную эйфорию, моноксид азота NO – переводит гемоглобин крови в метагемоглобин, нарушая таким образом процессы кроветворения, диоксид азота NO2 – бурый газ с удушающим действием, вызывает бронхит у детей.
Токсичные металлы (Pb, Ni, Zn) - быстро выводятся из крови, но накапливаются в печени и почках. Приводят к заболеваниям нервной системы.

Тема 6. загразнение и охрана атмосферы
6.1. Источники загрязнения атмосферы
6.1.1 Характеристика атмосферы
Толщина атмосферы
·20(30 км (до озонового слоя). Химический состав воздуха примерно одинаков во всех частях Земли следствии постоянного перемешивания воздушных масс: азот – 75 – 78 %, кислород – 20 %, водяные пары – до 3 %, инертные газы – около 1 %.
Чистый воздух, лишенный пылевидных и газообразных загрязнений, является идеалом, не встречающимся в природе из-за постоянного динамического обмена между атмосферой, литосферой и гидросферой. Загрязнения атмосферы – результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников.
6.1.2. Естественное загрязнение атмосферы происходит за счет пыли (животного, растительного, вулканического, почвенного, космического происхождения), тумана, дымов, газов от лесных и степных пожаров. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяющимся во времени, к тому же биота способна удалять, рециклизировать, ассимилировать эти загрязнения, биота адаптирована к ним. Естественные загрязнения являются биодеградирующими.
6.1.3. Характеристика антропогенных загрязнений атмосферы. Наибольший вклад в антропогенное загрязнение атмосферы вносят подвижные источники ( 51-52 %), котельные (18 %), неконтролируемые источники (9 %), топливная промышленность (5 %).
Основными загрязняющими атмосферу веществами являются : твердые частицы (пыль), оксиды серы, азота, углерода, углеводороды, фотохимические оксиданты (озон О3 , пероксиацетил нитрат (ПАН), пероксибензол нитрат (ПБН). Всего около 500 веществ.

6.2. Результаты воздействия загрязнений
на атмосферу
6.2.1. Вторичное загрязнение. Непосредственное поступление загрязняющих веществ в атмосферу иногда называют первичным загрязнением. Оно в свою очередь приводит к химическим изменениям в атмосфере, т.е. вторичному загрязнению. Наиболее часто в атмосфере происходят следующие физико-химические процессы:
Изменение степени агрегирования частиц (конденсация, превращение газообразных веществ и паров в твердые)
Основные химические реакции (окисление, восстановление)
Цепные фотохимические реакции
6.2.2. Вторичные продукты горения. Процесс сгорания углеводородного топлива:
С + О2 = СО – неполное окисление, при недостатке кислорода
СО + О2 = СО2 – полное сжигание
Непосредственные продукты горения в атмосфере могут вступать в дальнейшие реакции, образуя вторичные продукты горения.
6.2.3. Образование неорганических кислот (H2SO4, HNO3 ):
S2O5 ( SOX + H2O ( H2SO4
NOX + H2O ( HNO3
6.2.4.Смоги (от «smoke» (англ) - дым, «fog» (англ) – туман) – это состояние атмосферы, когда видимость понижена, а уровень загрязнений и продуктов их реакций весьма высок. В настоящее время различают 2 вида смогов: восстановительный (смесь дыма, сажи и диоксида серы, максимума достигает рано утром при Т=0(С и высокой влажности, дополняется состоянием инверсии в атмосфере (отражательная или поверхностная инверсия), раздражает бронхи и дыхательные пути, фотоокислительный (достигает максимума около полудня при Т=24-32(С и низкой влажности, вызывает раздражения глаз, снижает уровень зрения, нарушает процессы вегетации, окисляет резину, приводит ее к старению). Смоговая ситуация появляется при определенных условиях: повышенное содержание в атмосфере оксидов азота N(XOY), углеводородов, интенсивная инсоляция, безветрие.
Последствия смогов: респираторные заболевания (астма), головные боли, тошнота, повышенная смертность, вымирание растительности, коррозия металла.
Общая схема реакций образования фотохимических смогов сложна и в упрощенном виде может быть представлена следующими реакциями:
солнечная радиация
NO2 ( NO +O*
O* + O2 = O3
6.2.5. Кислотные осадки. Кислотность обусловлена ионами H+.. Кислотными могут быть туман, дождь, снег, роса. Кислотными называются осадки, кислотность (pH) которых больше нормальной (pH
· 5,5). У нормального дождя pH=5,6, т.е. он – слабокислый. Такую среду обеспечивает постоянное наличие CO2 даже в чистой атмосфере. Реакция углекислого газа с водой дает кислую среду:
CO2 + H2O ( H2CO3 ( HCO3- + H+
Источником кислотных дождей являются газы, содержащие S и N. Химические реакции с их участием приводят к образованию кислот и кислотных ионов. Основные реакции, приводящие в атмосфере к возникновению кислотных осадков:

1. (I) SO2 + OH- ( HSO3
HSO3 + OH- ( H2SO4

(II) SO2 + hV ( SO2*
SO2 + O2 ( SO4
SO4 + H2O ( H2SO4
В атмосфере (I) и (II) этапы идут одновременно.
2. NO2 + O2 ( NO2
NO2 + OH- ( HNO3
Кислоты могут выпадать и без воды с частицами пыли, что приводит к выпадению сухих кислотных осадков. При выпадении росы сухие осадки смачиваются небольшим количеством влаги, образуя сильные кислоты (кислотная роса).
Попадая в почву, кислотные осадки выщелачивают алюминий и тяжелые металлы, мобилизуют токсичные ядохимикаты, вымывают биогены из почвы. От кислотных осадков страдают водные экосистемы, особенно икринки и молодь рыб, леса - нарушается защитный восковой покров деревьев.
Прямое воздействие кислотных осадков на организм человека не опасно (кроме детей и астматиков), т.к. концентрация этих кислот не превышает ПДК. Но косвенное воздействие через попадание в почву и повышение кислотности корнеплодов вызывает проникновение в организм человека алюминия, ртути, свинца и других тяжелых металлов.
Борьба с кислотными осадками заключается в создание буферной емкости. Буфер – вещество, способное поглощать или высвобождать ионы H+ при данном значении кислотности. Создание буферной емкости осуществляется путем внесения измельченного известняка (CaCO3), который нейтрализует почву, расходуясь при этом.
CaCO3 + H+ ( Ca2+ + CO2 +H2O
6.2.6. Парниковый эффект –повышение средней температуры Земли. Происходит за счет выброса парниковых газов - CO2 , фторхлоруглеродов, оксидов азота. Парниковый эффект приводит к потеплению климата, таянию горных ледников, полярных льдов, снижению циркуляция воздушных масс, климатическим сдвигам.
6.2.7. Разрушение озонового слоя («озоновые дыры»). Большая часть жесткого ультрафиолетового излучения поглощается слоем озона в стратосфере на высоте
· 25 км от Земли. Веществами, разрушающими озоновый экран являются хлорфторуглероды (ХФУ), оксиды азота, соединения хлора.
6.3. Защита атмосферы от загрязнений
6.3.1. Для атмосферы характерно самоочищение в процессе седиментации (осаждения частиц), диффузии (самопроизвольное выравнивание концентраций), коагуляции (слипание мелких частиц в крупные), испарения, вымывание вредных веществ осадками, растворение вредных веществ в воде рек, морей, океанов, рассеяние в пространстве.
6.3.2.Нормирование вредных веществ. Нормативные документы, регламентирующие воздействие на атмосферу:
Закон РСФСР «Об охране окружающей среды», 1992 г.
Закон РФ– «Об охране атмосферного воздуха», 1999 г.
Госстандарты: ГОСТ 17.2.3.01-77, ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана природы. Атмосфера»
ГОСТ 17.2.3.1-78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями».
«Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий»: СН 245-71
Выбросы в атмосферу при неблагоприятных метеорологических условиях нормируются ГД 52.04.52-85 «Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ)»,
НМУ способствуют накоплению вредных веществ в приземном слое, предприятия в периоды НМУ должны регулировать выбросы вредных веществ. Дается предупреждение, если ожидается уровень загрязнения воздуха, превышающий максимальную разовую ПДК:
I степени – если предсказан один из комплексов НМУ, ожидается превышение ПДК одного или нескольких вредных веществ,
II степени – два таких комплекса НМУ одновременно (опасная скорость ветра + приподнятая инверсия + неблагоприятное направление ветра). Превышение одним или несколькими веществами 3ПДК.
III степени – если вторая степень информации не обеспечивает необходимую чистоту атмосферы при сохраняющихся НМУ; ожидаемое превышение веществом ПДК более, чем в 5 раз.
Мероприятия при предупреждениях:
I степени - запрет работы предприятий в форсированном режиме, рассредоточение технологических агрегатов, которые не участвуют в непрерывном технологическом процессе, запрет продувки и чистки оборудования, ремонт агрегатов, интенсификация влажной уборки помещений,
II степени, то же, что и первой, и дополнительно незначительное снижение производительности, запрет сжигания отходов и мусора; запрет обкатки оборудования,
III степени – то же, что и второй, и дополнительно запрет погрузочно-разгрузочных агрегатов, остановка пусковых агрегатов.
6.3.3. Показатели для оценки санитарного состояния:
Предельно-допустимые концентрации (ПДК) - такие максимальные концентрации различных химических веществ, которые не влияют отрицательно на живые организмы. Определяют ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест, ПДК максимальная разовая (устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека при кратковременном воздействии (30 секунд), ПДК среднесуточная (допустимая степень загрязнения воздуха в течении длительного периода без фиксирования по времени; предупреждает общетоксичное, канцерогенное, мутагенное и др. влияние на организм человека), ПДК рабочей зоны.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) - нормативы на воздействия, при которых отсутствует отрицательное влияние на здоровье человека и окружающую среду
Предельно допустимые выбросы (ПДВ) - количество загрязнителя от стационарного источника, загрязняющего атмосферу, которое может выбрасываться в атмосферу, при условии что в сумме с другими источниками в приземном слое концентрация вредных веществ не превышает ПДК
временно согласованный выброс (ВСВ) – количество выбросов, которое устанавливается на срок не более 5 лет, если предприятие вследствие объективных причин не может достичь ПДВ,
Временно-допустимый выброс (ВДВ) - устанавливается специальной проблемной комиссией на 2(3 года
ориентированный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) устанавливается для тех веществ, у которых не определено ПДК.
6.3.4. Санитарно-защитная зона
Защитная зона – часть естественного (земельного, водного, недренного) пространства, наделенная по закону режимом особой охраны в целях предупреждения его загрязнения, засорения, истощения. Виды ЗЗ –зеленая, курортная, лечебно-оздоровительная, рекреационная (восстановительная), санитарно-защитная - территория вокруг предприятия и между границей предприятия и жилого района.
Размер зоны зависит от токсичности выбросов, мощности предприятия, условий ведения технологических процессов, количества выбросов. Территория санитарно-защитной зоны должна быть озеленена и благоустроена. Ее нельзя использовать для нужд предприятия.
Ширина полосы древесно-кустарниковых насаждений со стороны жилого массива должна быть не менее:
50 м для предприятия I-IV классов
20 м для предприятия V класса (классы предприятий приведены в Практической работе по проектированию мероприятий по охране атмосферного воздуха)
6.3.5. Средства промышленной защиты атмосферы – локализация, рассеивание, аппараты очистки в выпускной системе предприятия. В технологических и вентиляционных системах предприятий применяются пылеуловители (сухие, мокрые, электрические), фильтры, туманоуловители (низковысотные, высоковысотные), аппараты многоступенчатой очистки.
6.3.6. Контроль за охраной воздушного бассейна:
государственный (санэпидстанции, органы природоохранной прокуратуры, государственная инспекция по охране атмосферного воздуха) - предупредительный (при проектировании, строительстве, реконструкции), текущий (при эксплуатации),
ведомственный - учреждения и отделы по охране природы при министерствах, службы охраны на предприятиях, промышленно-санитарные лаборатории,
общественный

Тема 7. загразнение и охрана гидросферы
7.1. Характеристика водных ресурсов
7.1.1. Гидросфера - прерывистая водная оболочка земного шара, расположенная на поверхности и в толще земной коры; совокупность океанов, морей, водных объектов суши, воды в твердой фазе (ледники). Около 70 % поверхности Земли покрыто морями и океанами. Но это – соленая вода. А все основные экосистемы (в том числе экосистема человека) зависят от наличия пресной воды, то есть воды, в которой не более 0,01% солей. Ее – не более 1% всего мирового запаса воды.
7.1.2. Классификация загрязнений водных объектов по Кульскому Л.А. устанавливает строгую зависимость метода очистки воды от фазово-дисперсного состояния присутствующих в них примесей. По этой классификации все примеси делятся на 2 группы: гетерогенные и гомогенные. Гетерогенные – связаны с содержанием в воде взвесей и коллоидных частиц, т.е. наблюдается раздел поверхности с водой. Гомогенные – межмолекулярные и ионные растворы, поверхность раздела «загрязнитель – среда» отсутствует.
7.2. Охрана гидросферы от загрязнений
7.3.1. Мониторинг загрязнений сточными водами
Качество воды – характеристика состава и свойств, определяющая пригодность ее для конкретных видов водоиспользования. Критерий качества воды – признак, по которому производится оценка качества воды по видам водоиспользования. Пригодность состава, свойств поверхностных вод, используемых для водоснабжения определяется «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Нормативы содержат: общие показатели (наличие взвесей, плавающих примесей, запах, цвет, привкус, температура, минеральный состав) и показатели для вредных и ядовитых веществ (БПК – биологическое потребление кислорода, т.е. такое его количествово, которое требется редуцентам, чтобы разложить поступившее вещество, возбудители заболеваний). Для вредных веществ устанавливаются ПДК. В настоящее время таких веществ 420.
7.3.2. Методы очистки сточных вод:
Физико-химическая очистка - нейтрализация (известь, аммиачная вода, NaOH, едкий натр), окисление (хлором, озоном), термоокисление (окисление примесей при высокой температуре), электрохимическое окисление, коагулирование (удаление коллоидно-дисперсных частиц), адсорбция и ионный обмен (для глубокой очистки)
Биологическая очистка применяется для хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. На этом этапе микроорганизмы используют органические и неорганические вещества для питания, превращая их в минеральные (CO2, H2O, SO42-, NO2-). Аэробный метод очистки – нужен постоянный приток O2, анаэробный – без присутствия кислорода.
При выборе степени очистки необходимо, чтобы:
СО(СВ+nПДК
СО – допустимая концентрация загрязнителя в очищенных сточных водах, кг/м3
СВ - концентрация загрязнителя сброса в в него сточных вод
n – кратность разбавления
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Ссб - концентрация загрязнителя в сточных водах водоема
Св и С - концентрация загрязнителя в воде водоема до и после сброса.
7.3.3. Стандратная очистка сточных вод. Стоки разделяются на ливневые и канализационные стоки. Стоки содержат мусор и песок, коллоиды (органические вещества) – патогены и непатогены, неживую органику, растворенные вещества – биогены (N, P, K, фосфаты).
Этапы очистки :
Предочистка – удаление мусора и песка спомощью стержневых решеток (стержни через 2,5 см), песколовок, пескоотстойников (бассейнов, где оседает песок),
Первичная очистка – в баках оседают тяжелые частицы, маслянистые и жирные всплывают,
3. Вторичная очистка – биологическая, участвуют живые естественные редуценты и детритофаги. Они потребляют органические вещества и в процессе дыхания превращают их в CO2 и H2O.Иногда используется метод активного ила, когда вода после первичной очистки поступает в резервуар с детритофагами, которые уничтожают патогены.
4. Дезинфекция газообразным хлором, озонирование О3, ультрафиолетовое облучение.
7.3.4. Водное законодательство
«Основы водного законодательства СССР» - запрещается ввод в эксплуатацию и использование предприятий, цехов и других объектов, которые не обеспечены устройствами, предотвращающими загрязнение и засорение водных объектов.
закон РФ «Об охране окружающей среды» 19.12.91
ГОСТ 17.1.1.01-87 «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод»
ГОСТ 17.1.1.02-77 «Охрана природы. Классификация водных объектов»
ГОСТ 17.1.1.03-86 «Гидросфера. Классификация водных объектов»
ГОСТ 17.1.3.13-86 «Охрана природы. Классификация водных объектов. Общие требования по охране поверхностных вод от загрязнения»
ГОСТ 17.1.5.02-80 «Охрана природы. Гидросфера. Гигиенические требования к зонам рекреации водных объектов»правила охраны поверхностных вод»
ГОСТ 19178-73 «Гидросфера суши»
санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения № 4630-88

Тема 8. нарушение и защита литосферы
8.1. Литосфера как часть биосферы
Литосфера – верхний покров земли толщиной 30-40 км. Состав: - почва – верхний слой литосферы (глубина от 30 см в тундре до 160 см в зоне чернозема), и недра – верхняя доступная часть литосферы, кроме почвы.
8.1.1. Характеристика ресурсов. Природные ресурсы - в широком смысле - все природные блага, предназначенные для удовлетворения физиологических, экономических, культурно - оздоровительных потребностей человека и общества, в узком – естественные источники удовлетворения потребностей материального производства. Природными ресурсами являются :почва, вода, солнечная энергия, полезные ископаемые, энергия приливов и отливов, животный мир, растительность.
8.1.2. Характеристика почвы. В состав почвы входят минеральные элементы питания, гумус и механические компоненты. Почва характеризуется
ионообменной емкостью – способностью удерживать биогены. Выщелачивание – вымывание биогенов водой из почвы, что уменьшает плодородие,
водоудерживающая способность. Инфильтрация – способность почвы впитывать воду, а не стекать по ее поверхности.
аэрация – это обмен O2 и CO2 почвы и атмосферы
кислотность
засоленность и осмотическое давление. Осмос – процесс диффузии воды через полупроницаемую мембрану в направлении большей концентрации растворенного вещества.
Плодородие почвы – ее способность обеспечивать растения питательными веществами, водой и воздухом.
8.2. Разрушение литосферы
8.2.1. Подземные и открытые разработки полезных ископаемых
8.2.2. Внесение ядохимикатов (пестициды, гербициды, инсектициды) 8.2.3.Эрозия (erodere (лат.) – разъедаю) – процесс захватывания частиц почвы и выноса их водой или ветром. Виды эрозии: капельная (при ударе капель дождя об обнаженную землю), геологическая (нормальная), ветровая (перемещение частиц почвы под действием ветра), водная (смыв почвы струйками воды, ливневой и талой водой).
8.2.4. Выпахивание
8.2.5.Сведение лесов
8.2.6. Орошение – искусственное снабжение водой пахотных земель
8.2.7. Засоление – повышение солености почвы до уровня, не переносимого растениями,
8.2.8. Захоронение отходов и бытового мусора
8.3. Недра и их защита
8.3.1. Использование недр - получение полезных ископаемых, размещение сооружений, прокладка транспортных, бытовых коммуникаций, захоронение токсичных и радиоактивных веществ, сброс сточных вод.
8.3.2. Рекультивация - восстановление недр, поврежденных или разрушенных при добыче полезных ископаемых открытым способом. Этапы рекультивации:
горнотехнический - подготовка территории: планировка отвалов, насыпка плодородного грунта, создание подъездных путей
биологический: посадка древесных пород, сельско-хозяйственное окультуривание, лесоразведение
8.3.3. Охрана недр не ставит задачу ограничить разработку полезных ископаемых, наоборот – разработка должна вестись до полного исчерпания запасов месторождения. Нет и задачи восстановления запасов. Защита недр – это комплексное использование месторождения, комплексное использование сырья (отходов), использование малоотходных и безотходных технологий
.Литература:
Основная:
Одум Ю. Экология., т.т 1-2, М., Мир, 1986г.
Харлампович Г.Д. Охрана и рациональное использование окружающей среды: учебное пособие. – Екатеринбург: Изд. Урал. ун-та. – 1993г.– 184 с.
Охрана окружающей среды. Под ред. Белова С.В., М., Высшая школа, 1991г.
Бродский А.К. Краткий курс ОЭ.:-С-Пб.-1999г.
Мазур И.И. Курс инженерной экологии 1999
Дополнительная литература:
1. Реймерс И.Ф. Экология. Теория, законы, правила, принципы и гипотезы. М., Россия молодая, 1994г.
2. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир.М., Мысль, 1993г. (т.1,2).
3. Вернадский В.И. Биосфера, М., Мысль, 1967г.
4. Петров В.В. Экологическое право России. – М.: - 1998г.

Вопросы зачета

Экология – определение, значение термина, разделы экологии, актуальность
Глобальный экологический кризис. Модели развития мировой системы
Биосфера – определение, состав по В.И.Вернадскому
Законы и принципы экологии: закон сохранения массы и энергии, динамическое равновесие экосистем, фотосинтез, сукцессия
Биогеохимические циклы ( углерода, азота, воды, энергии, фосфора и биогенов) – определение, примеры, антропогенное вмешательство
Трофическая цепь. Закон трофических цепей
Биота – понятие, состав, характеристика компонентов
Радиоактивный распад - понятие, источники ионизирующего излучения, влияние ни организмы, единицы измерения, нормирование радиации
Радон
Социальная экология: демографический взрыв, урбанизация, демографический коллапс
Техносфера и ноосфера
Мониторинг окружающей среды
Загрязнение окружающей среды – определение, классификация загрязняющих веществ
Совместное действие загрязняющих веществ – аддитивность, синергизм, биоаккумуляция, сенсибилизация
Виды вторичных загрязнений атмосферы –смоги, парниковый эффект, озоновые дыры
Кислотность – определение, источники, снижение кислотности
Нормирование загрязнений атмосферы – документы, ПДК, ПДВ, ВСВ, ОБУВ
Защитные зоны – определение, виды, размеры, характеристика
Классификация загрязнений по Л.А.Кульскому
Нормирование загрязнений водных объектов
Методы очистки сточных вод
Водное законодательство
Природные ресурсы. Характеристика почв. Рекультивация земель









13 EMBED Equation.3 1415сульфат)









Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 5209730
    Размер файла: 174 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий