Тема 1: Биосфера
Биосфера
(Зюсс в кн. 19 – го века) – «сфера жизни всего живого» 1875г.
Первый автор учения о биосфере – В.И. Вернадский. Кот. считал, что жизнь не появилась откуда – то из «вне», она существовала на земле всегда.
Установлен закон в соотв. с кот. биосфера подчин. закону «константности». В соответствии с законом масса живого вещества на планете составляет 1019
тонн. Количество живой энергии сост. 4,171810
Дж. Химический состав на планете остаётся стабильным.
Основа биосферы – живое вещество, кот. охватывает и перераспределяет химические вещества и т.п. Сущ. также абиотическое
(неживое) вещество. Радиоактивное
вещество – электронные и др. виды полей излучений, вкл. космическое вещество.
Особенности биосферы:
1. способность быстро наращивать массу вещества;
2. интенсивно размножаться и осваивать всё живое пространство;
3. движение под действием сил гравитации;
4. активное движение;
5. устойчивость, в течение жизни, и быстрое разложение;
6. способность адаптации к любым условиям;
7. чрезвычайно высокая скорость реакции.
Функции биосферы:
1. энергетическая:
1.1. фотосинтез;
1.2. поглощение.
2. концентрационная – живое вещество концентрирует в массе тела избранные хим. элементы;
3. деструктивная – сост. в том, чтоб разрушать;
4. средообразующая;
5. газообразующая;
6. транспортная – перенос веществ и энергии в результате активного движения организма;
7. информационная – выражается в том, что организмы и их колонии накапливают определенную информацию, закрепляет её в наследственности структуры и передаёт последующим поколениям. Основное звено передачи информации – клетка.
Экосистема
(1935г., автор Тенсли) – совокупность взаимосвязанных элементов.
Свойства экосистемы: целостна; открыта для обмена; способна поддерживать высший уровень внутренней упорядоченности; способна предупреждать неконтролируемые процессы, способна повышать суммарную энергию системы.
Энтропия
– мера упорядоченности экосистем.
Функции экосистемы:
1. гомеостаз – механизм саморегуляции экосистемы;
2. обмен;
3. борьба за выживание.
Основные микроэлементы ЖО: H; O; C; Ca; Na; K; P; S.
Экосистема
– единый природный или антроп. – природный комплекс, созд. живыми организмами, в кот. живые и неживые компоненты объединены между собой причинно – следственными взаимосвязями, обменом веществ и распределяются потоком энергии.
ТЕРМИНЫ.
Продуцент
(автотроф) – организм, кот. создает (продуцирует) органическое вещество из воды, углекислого газа и минеральных солей, используя при этом солнечную энергию. Всего зеленый покров Земли состоит из 350 тыс. видов.
Консумент
(гетеротроф) – орг., который получает жизненную энергию, питаясь растениями или животными. Среди них: травоядные животные, хищники, паразиты, хищные растения (росянка, прим.), грибы. Таких орг. ок. 1,5 млн. видов.
Редуцент
– орг., кот. расщепляют органическое вещество вырабатываемое продуцентами и консументами до простых соединений (воды, углевода, минеральных солей), замыкая т.о. круговорот веществ в биосфере. Таких орг. на Земле ок. 75 тыс. видов (к ним относятся микроорганизмы). Грибы, к прим., разрушают отмершую древесину, выполняя роль редуцентов.
Пищевая (трофическая) цепь – взаимосвязи между организмами, каждый из которых питается другими, и ,в свою очередь, служит пищей третьему. В начале цепи расположены продуценты, они служат пищей для консументов 1 – го порядка (травоядным животным), далее следуют консументы 2 – го порядка (хищники), замыкают цепь продуценты.
В современной науке об окружающей сущ. 2 системы взглядов на существование биосферы: 1) антропоцентрическая; 2) биоцентрическая.
Антропоцентрическая система взглядов
– отмечает власть человека над природой. Такой подход называют технологическим. При таком подходе законы природы считают вторичными, они не могут мешать социальному прогрессу.
Биоцентризм
– утв., что природа – это объект сосуществования видов, в т.ч. и человека.
По мере развития общества сформ. система связи между экономикой и биосферой (биоэкономика).
Производством потребляется ежегодно:
· гидросфера – 5,3 тыс. гГт воды, отходы составляют 5013±4 Гт;
· атмосфера – производство потребляет 28 Гт, человек 1,2 Гт, отходы в атмосферу сост. 35±1,6 Гт;
· минеральное сырье – 100 Гт;
· биомасса – 10 Гт в год (используется не более 7,5%);
· энергоресурсы – исп. на 16%, повсеместно!
Показателем использования ресурсов служит ИИР
(индивидуальное использование ресурсов) – коэффициент потери резерва за год – отношение общего кол. добытых ресурсов к численности населения региона (страны или мира).
По величине ИИР делятся на 3 гр.:
1. ресурсы со степенью истощения более 1,7% (золото, ртуть и др.);
2. ИИР ≤ 1,3% (молибден, железо, никель, алюминий и др.);
3. ост. ИИР, в кот. резерв сост. 0,4 – 0,6%.
Структура (схема) использования ресурсной базы:
Потребление► Производство► Продукты производства► Потребление продукты производства► Отходы производства► Потребление.
Законы природы: развитие, целостность и функциональность.
Целостность
– воздействие на один из элементов биосферы влечет за собой изменение во всей системе.
Функциональность
– круговорот веществ и энергии в природе, многократная повторяемость процессов, обеспечит их высокую суммарную эффективность, при ограниченном объеме вещества, что учитыв. в этих процессах.
Развитие системы
- сост. в непрерывном изменении биосферы.
Круговорот веществ осущ. благодаря открытости биосферы. О2
производится ежегодно в объёме 1,5×108
т; при этом потребляется 2×1010
т.
Палютанты – вещество – загрязнитель биосферы, влияющие на биоценоз.
Тема 2: Загрязнение ОС
Материальные полютанты
– имеют всевозможное агрегатное состояние и хим. состав. Осн. их виды:
1. механические (без хим. примесей!);
2. химические – полютанты, кот. вызывают изменение хим. особенностей среды и негативно воздействуют на экосистемы;
3. физические – изменяют параметры среды (температура, радиация, волновые колебания и т.п.);
Физические загрязнения:
1. тепловое – изменение температурного режима среды (причина – тепловые выбросы предприятий!);
2. световое – нарушение природной освещенности (в сл. действия источников искусственного освещения, что созд. аномалию в жизни растений и животных);
3. шумовое – увеличение интенсивности звука свыше природного уровня.
4. электромагнитное – излучение исх. от электросетей, работы промышленных устройств и т.п., что нередко приводит к географическим аномалиям, изменения чувствительности биологической среды;
5. радиационное – повышение уровня радионуклидного излучения, кот. влияет на биосферу.
Биологическое загрязнение: биотическое и микробиологическое.
Информационное загрязнение: загрязнение генотипа (РНК и ДНК!)
Для оценки уровня загрязнения используют показатели: ПДК, ПДУ; для оценки загрязнения экосистемы – ПДТН, ПДЕН, МТН.
МТН
– это объем сточных вод и твердых промышленных отходов, отходов коммунальных объектов, кот. распределяется по административной территории (измеряется в тыс.т/км2
).
Расчёт МТН, пример:
Площадь = 520 кв.км.
Выбросы = 200 тыс.т.
МТН = 200 тыс.т./ 520 кв.км. = 0,35 (тыс.т/кв.км).
Показатели технологической и техногенной нагрузки используют для составления экологических карт с целью оценки ситуации и сравнения показателей территорий.
Основу выбросов по массе сост. выбросы от подвижных источников – автомобилей, с/х техники, самолёты, тепловозы.
На большие города приходится всего от 30 до 70% всех выбросов.
На США приходится не менее 40% всей массы загрязнений.
Основные загрязнители: CO (177 – 200 млн.т/год), NO*
(68 млн.т/год), SO2
(99 млн.т/год), CO2
(50 млн.т/год). От стационарных источников поступает 57 млн.т/год. От подвижных источников – 80 млн.т/год.
Качество и количество характера загрязнения среды является ИЗ
(индекс загрязнения):
где Ai
= ai
=
На основе этих данных обязаны соблюдаться меры безопасности и предосторожности.
Санитарная защищенная зона
– защищенная полоса, отд. предприятия или загрязненный участок, от населенных пунктов.
ПДК
– это один из путей предупреждения загрязнения окружающей среды: воды, воздуха или продуктов питания и т.п.
ПДК
– максимально допустимая концентрация вещества в среде источников биопотребления, кот. при более или менее длительном воздействии на организм не оказывает влияние на здоровье, не вызывая длительного эффекта (не сказывается на потомстве).
Существуют показатели ПДК (мг/куб.м.): ПДКр.з.
– рабочей зоны; ПДКмакс.
– максимальный; ПДКс.с.
– среднесуточное; ПДКн.п.
– населенных пунктов.
Нормирование
– деятельность по установлению предельно допустимых действий человека на окружающую среду.
Нормативы
– определитель компромиссов между экологией и экономикой.
ЭТТ, ПДНТ, ПДЭТ
– подзаконные нормативы, опред. качество окруж. среды.
Экологичес
– установленный комплекс норм по охране окружающей среды, использовании природных ресурсов и обеспечения экологической безопасности.
Экологический менеджмент
– отражение государственной политики в области охраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности населения.
Технологии защиты атмосферы от промышленных загрязнений. Источником таковых есть: хозяйственная деятельность; эрозии; антропологические изменения.
ЗОС (загрязнители окружающей среды):
1. выхлопы;
2. производство;
3. сгорание бытовых и промышленных отходов.
ЗОС:
1) тепловая энергетика – 30 – 31%;
2) автотранспорт – 23%;
3) черная металлургия – 15 – 16%;
4) производственные стройматериалы – 15%;
5) цветная металлургия – 7%;
6) нефтеперерабатывающая промышленность – 6%;
7) химическая промышленность – 5%.
Промышленная пыль
– основной загрязнитель атмосферы, в сутки вырабатывается 1т/кв.км.
Факторы опасности:
1. количество выбросов;
2. физико-химические свойства выбросов;
3. концентрация;
4. требуемая степень защиты, необх. для среды.
Химические методы устранения загрязнителей: сорбция (осадок!); нейтрализация.
Биохимические методы: очистка сточных вод микроорганизмами.
Физические методы: электромагнитная очистка (облучение магнитными полями определенного «состава»); ультрафиолетовое излучение; ультразвуковая обработка; инфразвуковая обработка.
Термические методы: окисление органических веществ, при наличии кислорода ► сжигание органических веществ.
Задачи обеспечения уменьшения количества полютантов: 1) минимизировать отходы производства; 2) выбор подходящего оборудования (экологизация). При выборе технологий очистки: 1) замена токсичных материалов на нетоксичные; 2) не поддающихся утилизации материалов на поддающиеся такой.
Для оценки степени отходности производства используют материальный индекс производства
.
МИП = МИП > 1,
чем МИП меньше, тем безодходней производство.
ТЕРМИНЫ.
Процесс
– совокупность всех внутренних взаимодействий элементов системы или взаимодействий системы с окружающей средой.
Технологический процесс
– сложная система сост. из единичных, связанных между собой, процессов (элементов) взаимодействующих с окружающей средой.
Технологическая схема
– отдельное устройство, заключенное в последовательности.
Технология
– совокупность способов достижения цели (в определенной последовательности).
Технологический режим
– совокупность условий определяющие режим роботы аппаратов и установок.
Выход продукта
– отношение отдельно полученного продукта с максимально возможным количеством и качеством, которое могло быть при данных условиях осуществления технологии.
Технологический регламент – основной технологический документ, определяющий рецептуру, режим и порядок проведения операций технологического процесса.
Тема 3: Защита окружающей среды
Мировой океан – вся вода на планете Земля! Кладовая биомассы, которая способна прокормить 1,5 млрд. чел в год. Основной загрязнитель воды – нефтепродукты, кот. попадают в океан при: 1) транспортировка; 2) разработка шельфов; 3) загрязнение через атмосферу, грунт и т.п.
Проблема пресной воды: нехватка и возрастающий дефицит.
Задача защиты ОС: эффективное использование водных ресурсов.
На хозяйственную деятельность расходуется: ЖКХ – 25% воды; с/х – 25% (1/2 от расходов промышленности); промышленность – 49% общего количества воды.
Сточные воды как продукт хозяйственной деятельности: изменяют свойства воды и её состав, цвет, вкус, запах.
Водоёмы (в случае загрязнения) попадают под контроль при наявности: 1) взвешиваемых веществ; 2) плавающих примесей; 3) окраски воды; 4) запаха; 5) РН – показателя кислотности, который может отойти от нормального (5,5); 6) изменение минерального состава вод.
При этом необходимо наличие растворимого кислорода в воде в величине 4 мг/л.
По гостам нормируется количество возбудителей инфекций. Наличие ядовитых веществ не допускается.
ПДК нахождения в питьевой воде примесей: аммиак – 20 мг/л (0,05 мг/л для рыбного хозяйства!); медь – 1 мг/л (0,01 мг/л для рыбного хозяйства!); свинец – 0,1 мг/л.
Для охраны водной среды в Украине существует 420 нормативов!
Технологии очистки воды:
1. методы механический очистки:
1.1. процеживание;
1.2. всплывание;
1.3. отстой;
1.4. фильтрация;
1.5. центрифугирование.
2. методы химической очистки:
2.1. добавление органического вещества;
2.2. сорбция;
2.3. прямая химическая обработка;
2.4. мембранная очистка;
2.5. ионообменные процессы;
2.6. электролиз;
2.7. термолиз;
2.8. хлорирование воды.
3. методы биохимической очистки.
Экологическая безопасность предприятия.
Основное направление политики – охрана окружающей среды, концепция принята ВРУ 5 марта 1998г., которая определила 3 основных приоритета: реализация экологизации предприятия, достижение баланса между уровнями загрязнения и их уменьшение. Одной из задач является создание инструментов экономического регулирования с целью обеспечения экологизации производства. Базовым инструментом являются сборы (налоги), систематическое финансирование, создание механизма возмещения убытков. Существуют насущные проблемы, связанные с отсутствием механизма кредитования предприятий и частных лиц с целью экологизации производства и экономических субъектов.
Страхование
– взаимная заинтересованность в предотвращении аварий на промышленных объектах.
Национальное хозяйство (Украина) имеет ряд негативных тенденций, которые ухудшают экологическую ситуацию:
1. экономика двигается по пути ресурсе затратного производства;
2. растет энерго и ресурсе ёмкость ВВП;
3. на 1 ед. ВВП расходуется 1т. ресурсов;
4. на 1 ед. ВВП энергопотребление в 3р. выше чем в России;
5. за последних 10 лет энергопотребление на 1 ед. ВВП увеличилось в 2р.;
6. наращивание мощностей выпуска продукции при «грязном» производстве вредит экологии;
7. рост экспорта в Украине превышает уровень роста ресурсной базы, что ведет к дефициту таковых и ухудшения экологической обстановки.
Негативные тенденции
– рост техногенного давления на природу на 1 ед. отбросов. Удельный вес выбросов на 1 ед. ВВП возрос в 3 – 4 раза, при этом уровень платежей, поступающих в государственную казну, не соответствует уровню ущерба.
Существующие проблемы, которые требуют безотлагательного решения:
1) финансирование, кредитование экологизации предприятий и субъектов экономической деятельности;
Внебюджетные экологические фонды
– локальные природоохранные организации (например, Всеукраинский фонд возрождения Днепра).
Существуют 2 метода оценки ущерба: метод косвенных оценок и прямого счёта.
Сумма ущерба
– денежное выражение потерь качества окружающей среды и экологических потерь.
В природоохранной практике соблюдаются следующие величины:
Уа
= M*у*σ* f
Экономический интерес органов власти и субъектов предпринимательства в экологическом сенце совпадают: жизнь в безопасности; здоровой среде обитания.
«Качество» жизни согласно законодательства состоит в том, что:
1. увеличивается «качество» населения, увеличивается продолжительность жизни, сокращения количества разводов, повышение уровня квалификации и образованности;
2. увеличивается благосостояние (уровень жизни);
3. «качество» социальной сферы – трудовые условия, занятость, физическая и имущественная безопасность;
4. качество окружающей среды – аккумуляция данных об атмосферных и водных загрязнителях, капитальные вложения и мероприятия по охране окружающей среды;
5. «качество» природы – климатических ресурсов, состояние и объем природы, сырьевых ресурсов.
ВТО установило для Украины переоценить и пересмотреть своё экологическое законодательство.
Управление, организация и контроль за сохранностью окружающей среды.
Передовые предприятия = передовой менеджмент, межотраслевой центр качества (соответствие продукции ДСТУ ISO 9001-2001). Этот подход реализован всего на нескольких предприятиях; ключевой объект такой концепции – человек и его идеология!
Экстенсивное производство
– основанное на старых технологиях, эргономичное и материалоёмкое производство, экологически вредное. По оценкам ООН ущерб от него составляет до 4% ВВП в год.
Экономичное производство (интенсивное)
– основанное на передовых технологиях экономичное и экологически чистое производство.
Глобальное производство
– строится на долгие годы на интенсивном методе производства.
Национальные затраты составляют 8 – 10% от ВВП Украины для обеспечения безопасности ОС.
Экологическое нормирование
– деятельность в результате которой происходит обоснование идеальной и ременной нормы, что способствует разработке экологических нормативов, при которых сохраняется нормальная функциональность экосистемы.
Временно согласованные нормативы
– не ведут к сбалансированности действий по охране окружающей среды. Из них существуют: 1) санитарно – гигиенические нормативы; 2) экологические нормативы; 3) вспомогательные.