Вопросы о экологии

На модерации Отложенный

1.Термин «Экология»

2.Экология и инженерная охрана природы

3.Жизнь как термодинамический процесс

4.Абиотические факторы наземной среды.

5.Адаптация живых организмов к экологическим факторам.

6.Схема потребления ресурсов городом с населением более 1 миллиона человек.

7.Загрязнение атмосферы.Структура и состав атмосферы.

8.Источники загрязнения атмосферы.

9.Классификация промышленных выбросов в атмосферу.

10.Классификация источников загрязнений воздушной среды.

11.Классификация загрязнений окружающей среды.

12.Употребление воды.

13.Последствия загрязнения атмосферы.

14.Источники загрязнения гидросферы.

15.Загрязнения литосферы.

16.Ущерб от загрязнения окружающей среды

17.Стандартизация и охрана окружающей природной среды.

18.Круговорот воды .

19.Контроль и управление качеством воды в водных объектах.

20.Контроль загрязнения почв.

21.Природные ресурсы и их рациональное использование.Природные ресурсы и их классификация.

22.Очистка сточных вод.

23.Механические методы очистки сточных вод.

24.Фильтрование.

25.Захоронение и утилизация твёрдых отходов.

26.Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей

27.Выбросы полиграфических предприятий и их очистка

28.Отчистка Гидросферы

1.Термин «Экология» впервые был введён в 1869 году Геккелем. По определению Геккеля «Экология» - наука об экономии природы (наука о жилище – греч.).

Экология – наука об отношении организма или групп организмов к окружающей среде в соответствии с уровнем организации окружающей жизни.

Существует два вида экологии:

Аутэкология – взаимоотношение со средой отдельного организма.

Синэкология – комплексное изучение групп организмов, составляющих определённое единство.

Структура экологии Экология Прикладная Земная Космическая Чел-ка Жив-х Растений

Микр-ов

Клетки Организма

Сообщества

Водоёмов Суши Воздушной среды Тропиков Умеренной зоны Полярной зоны Незагрязнённых систем Измен-х природных систем Антропогенных систем Неизменённых природных систем

Загрязнён

ных систем

Экология быстро развивается на стыке с другими науками.

Существует эерографическая, химическая, математическая экологии.

Задачи экологии как науки:

Исследование закономерности организации жизни, в т.ч. и в связи с антропогенным воздействием на отдельные экологические системы и всю биосферу в целом.

Создание научной основы рационального использования природных ресурсов.

Восстановление нарушенных природных систем.

Регулирование численности популяции живых организмов.

Сохранение эталонных участков биосферы.

2.Экология и инженерная охрана природы.

Инженерная экология – это система инженерно-химических предприятий, направленных на сохранение качества природной среды в условиях растущего промышленного производства.

Понятие охраны природы имеет двоякий смысл:

Комплексная научная дисциплина, разрабатывающая общественные принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов.

Система мероприятий, направленных на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей его природы.

Понятие окружающей среды также имеет два смысла:

Это внешняя, но находящаяся в непосредственном контакте с субъектом или объектом среда.

Это совокупность абиотической (неживой), биотической (живой) и социальных сред, совместно оказывающих влияние на человека и его хозяйство.

Охрана окружающей природной среды – это комплекс государственных, международных, региональных, административно-хозяйственных, политических и общественных мероприятий, направленных на поддержание химических, физических и биологических параметров функционирования природных систем в пределах необходимых с точки зрения здоровья и благосостояния человека.

Основы общей экологии:

Учение о биосфере и её эволюции (В.И.Вернадский)

Согласно В.И.Вернадскому биосфера – это оболочка земли, включающая как область распространения живого вещества, так и само живое существо. На Земле жизнь сосредоточена в гидросфере, литосфере и тропосфере. Нижняя граница атмосферы расположена на 2-3 км ниже поверхности материков и на 1-2 км ниже дна океана.

Верхняя граница биосферы – озоновый слой, который расположен в стратосфере на 20-25 км от поверхности Земли.

За несколько миллиардов лет своего существования биосфера прошла сложную эволюцию.

Основным этапом было возникновение жизни из неживой материи. Этому предшествовало образование сложных органических веществ из водорода, аммиака, углекислого газа, метана и воды под воздействием высоких температур, электроразрядов, солнечного излучения и вулканической деятельности. Из-за этого образовывались молекулы аминокислот, азотистых оснований, т.е. вещества, из которых состоят белки, нуклеиновые кислоты и вещества-носители энергии АДФ, АТФ.

Важнейшим этапом эволюции было то, что органические вещества подвергались процессам распада и синтеза, причём продукты распада одних молекул являлись источником синтеза для других молекул. Так возник первичный водоворот органических веществ. Концентрация органических веществ в толще воды была неравномерной. В результате возникали калоидные сгущения, получившие название коацерват. Характерная особенность – наличие границы с окружающей средой. Коацерваты рассматривались в качестве первой биоструктуры. Эти капли разрушались, образовывались вновь, делились. В конечном итоге получилось, что сохраняться могли лишь те капли, которые при делении не теряли в дочерних каплях свои признаки, химический состав и структуру, т.е. приобрели способность к самовоспроизводству. Важной особенностью коацерватов было то, что они могли избирательно поглощать из окружающей среды необходимые им вещества и избавляться от ненужных веществ. Этот момент даёт начало обмену веществ, процессам переноса энергии и информации. Согласно существующей сейчас теории также и появились первые живые организмы. Дальнейшее усложнение жизни связано с возникновением многоклеточных организмов. Наиболее развитой и признанной сейчас является колониальная гипотеза возникновения многоклеточных организмов. Согласно этой гипотезе произошло следующее: клетка разделилась, но её дочерние составляющие не разошлись, а стали существовать вместе. Причём сначала обе клетки были абсолютно одинаковыми, а потом стали возникать различия в химическом составе и структуре, что соответственно привело к функциональной специализации. Одни клетки стали отвечать за поглощение, другие – за движение, третьи – за размножение. В течение миллионов лет многоклеточные организмы эволюционировали и в конце концов появился человек, который сейчас преобразовывает биосферу в ноосферу.

3.Жизнь как термодинамический процесс.

Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является непрерывный обмен веществ с окружающей средой.

Белковое тело – это организованная макромолекулярная совокупность ряда специфических веществ: нуклеиновых кислот, аминокислот, соединение азота и фосфора. Рассмотрим простейшую физическую систему, состоящую из нагретого тела т окружающей среды.

Градиент – это вектор, направленный из точки с минимальным значением параметра в точку с максимальным значением параметра.

В связи с тем, что в рассматриваемой системе существует градиент температур, то согласно второму закону термодинамики эта система будет стремиться к состоянию теплового равновесия, т.е. к такому состоянию, когда ТТЕЛА=ТОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, т.е. вся энергия тела будет рассеяна в виде тепла и при наступившем термодинамическом равновесии любые энергетические процессы станут невозможны. Система, находящаяся в состоянии термодинамического равновесия имеет максимальную энтропию, так, обратно второму закону термодинамики можно сформулировать следующее обращение: любая система стремится к расстоянию с максимальной энтропией. Считается, что чем больше энтропия, тем больше хаос в системе. Непрерывный поток солнечной энергии воспринимается молекулами афтотрофных живых организмов и преобразуется в энергию химических связей, т.е. живые организмы вносят в систему структуру, порядок, и в связи с этим, в отличие от всех других физических и химических систем с живыми организмами, могут двигаться против градиента энтропии, т.е. в сторону уменьшения энтропии. Говорят, что живые организмы вырабатывают отрицательную энтропию или негтропию. Энергию для этого они естественно получают от солнца.

4.Абиотические факторы наземной среды.

Климатические факторы.

Поступающая от Солнца лучистая энергия это 99% электромагнитного излучения с длиной волны от 0,17 до 4 микрон. Причём 48% поступает на видимую часть спектра, а 45% на инфракрасную часть спектра.

Количество солнечной энергии, поступающей к Земле постоянно, однако, разные районы земного шара получают разное количество энергии, что связано с наклоном земной оси. Так, например, в умеренной зоне на единицу площади приходится в 6 раз больше энергии, чем в Полярной зоне. Часть солнечной энергии отражается земной поверхностью. Чистый снег отражает до 95% энергии, загрязнённый снег до 50%, хвойные леса до 15%, чернозём до 5%. Освещённость земной поверхности связано с вращением Земли вокруг своей оси, в результате чего у всех организмов существуют суточные ритмы деятельности.

Влажность – это количество водяного пара, растворённого в атмосферном воздухе.

Большинство водяного пара содержится в нижних слоях атмосферы (до 2км). Влажность существенно зависит от температуры. Чем температура больше, тем больше водяного пара может содержать атмосфера. Разность между максимально возможной и текущей влажностью называется дефицитом влажности. Это важный экологический параметр, который характеризует сразу два фактора – температуру и влажность. Чем больше дефицит влажности, тем суше и теплее.

Атмосферное давление.

В атмосфере существует два типа зон, зависящих от давления.

Зоны пониженного давления (циклоны), которые характеризуются неустойчивой погодой, с большим количеством осадков.

Зоны повышенного атмосферного давления (антициклоны), которые характеризуются устойчивой погодой без осадков.

Движение воздуха.

В этом случае, движущей сило процесса является разность атмосферных давлений в двух точках земного шара. Воздух движется из точки с повышенным давлением в точку с пониженным давлением.

Почвенно-грунтовые факторы.

Почва – это рыхлый поверхностный горизонт суши, способный производить урожай растений. Почва – это трёхфазная среда, включающая в себя жидкие, твёрдые и газообразные компоненты. По вертикали почва разделяется на отдельные слои горизонта. Все горизонты представляют собой смесь органических и неорганических веществ. Минеральный состав почвы: 50% - оксид кремния, 25% - глинозём или оксид алюминия, 10% - оксид железа, а также оксиды калия, фосфора, кальция и магния – каждый до 5%. В числе органических веществ, находящихся в почве, можно выделить белки, жиры, воск, смолу и т.д. Одно из наиболее важных свойств почвы – это её механический состав, т.е. размер частиц, из которых почва состоит. Чем меньше размер частиц, тем ближе почва к глинистой. Чем больше размер частиц, тем больше почва к песчаной.

Плотность почвы.

Группа тепловых факторов (теплоёмкость, теплопроводность).

Группа водных факторов (влагоёмкость, влагопроницаемость).

Аэрация (насыщенность почвы воздухом).

Кислотность или показатель рН.

5.Адаптация живых организмов к экологическим факторам.

Одни организмы могут существовать в широких интервалах изменения экологических факторов, другие – в узких.

Рассмотрим график зависимости активности организмов от температуры (рис. №2).

Первый и третий вид существуют в узком интервале температур, причём первый при низких, а третий при высоких температурах. Второй вид может существовать в широких интервалах изменения температуры.

Адаптацией называется эволюционно выработанная и наследственно закреплённая способность живых организмов, позволяющая им существовать в условиях динамически изменяющихся экологических факторов.

Существуют следующие формы адаптации:

Морфологическая адаптация – это приспособление внешней формы организма к окружающей среде.

Физиологическая адаптация – это приспособление внутреннего строения организма к окружающей среде, например, животные пустынь могут получать воду за счёт биохимического расщепления жиров.

Поведенческая адаптация – это, например, сезонные кочёвки птиц или спячка у животных.

6.Схема потребления ресурсов городом с населением более 1 миллиона человек. Вода - 626000 тонн/сутки

Сточные воды - 500000 тонн/сутки

Топливо:

1) Уголь – 4000 тонн/сутки

2) Нефть – 2800 тонн/сутки

3) Газ – 2700 тонн/сутки

Загрязнение воздуха:

1) СО – 450 тонн/сутки

2) Пыль – 150 тонн/сутки

3) SOx – 150 тонн/сутки

4) CxHy – 100 тонн/сутки

5) NOx – 100 тонн/сутки

Воздействие человека на биосферу сводится к четырём главным формам:

Изменение структуры земной поверхности (строительство водохранилищ, осушение болот и т.д.).

Изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагаемых её веществ (изъятие полезных ископаемых, выброс различных загрязнений и т.д.).

Изменение энергетического, в частности, теплового баланса отдельных регионов земного шара и биосферы в целом.

Изменения, вносимые в совокупность живых организмов (уничтожение одних видов и создание новых видов).

7.Загрязнение атмосферы.

Структура и состав атмосферы.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, состоящая из нескольких слоёв, между которыми находятся переходные слои – паузы.

Наиболее плотная – нижняя часть атмосферы – тропосфера. Она содержит 80% всего воздуха. Протяжённость тропосферы - 7-10 километров на полюсах и 16-18 километров по экватору. Температурный интервал тропосферы – от 40оС до –50оС.

За тропосферой следует стратосфера, а между ними – тропопауза. Протяжённость стратосферы примерно 40 километров. До высоты 30 километров температура стратосферы примерно –50оС, а затем начинает расти и на высоте 50 километров составляет 10оС. Это связано с наличием в стратосфере озонового слоя, расположенного на высоте 25-40 километров.

За стратосферой следует стратопауза, а далее – мезосфера. Т.к. озона в мезосфере существенно меньше, то и ниже температура. На высоте 80 километров температура примерно равна –70оС.

За мезосферой следует мезопауза, а потом – термосфера или ионосфера. Для неё характерно существенное повышение ткмпературы с высотой. На высоте 600 киломеров температура равна 1500оС, однако тела в ионосфере нагреваются примерно до 200оС.

После ионосферы следует ионопауза, а за ионопаузой – экзосфера. Её высота – более 800 километров от Земли.

До высоты 100 километров состав воздуха практически не меняется. Выше – газы переходят в атомарное состояние. Выше 600 километров в атмосфере преобладает гелий, а выше 2000 километров – водород.

8.Источники загрязнения атмосферы.

Существуют два разных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

От естественных источников в атмосферу поступает: пыль космическая (до 5 миллионов тонн в год), пыль вулканическая, пыль растительная, пыль от эрозий почвы, морская соль, дымы от пожаров, вулканические газы, газы от разложения растений и животных, газы от жизнедеятельности растений и животных. Естественные загрязнители носят распределённый характер. Уровень загрязнения одних является фоновым и мало изменяется. Особую роль играет атмосферная пыль. Она способствует конденсации паров воды и образованию осадков. Пыль и капли воды поглощают жёсткое ультрафиолетовое излучение и защищает живые организмы от излучения.

Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность, нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия. Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды. В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения.

9.Классификация промышленных выбросов в атмосферу.

Промышленные выбросы можно классифицировать:

По организации отвода и контроля.

Организованный (выброс через специально созданные газоходы, воздуховоды и шахты).

Неорганизованный.

По температуре.

Нагретые выбросы (когда температура выбросов больше температуры окружающей среды).

Холодные выбросы (когда температура выбросов равна температуре окружающей среды).

По признаку очистки.

Выбросы без очистки (организованные или неорганизованные).

Выбросы после очистки (организованные).

Выбросы делятся на первичные и вторичные.

Первичные (поступают непосредственно от источника выброса).