Тема 1: Биосфера
Биосфера(Зюсс в кн. 19 – го века) – «сфера жизни всего живого» 1875г.
Первый автор учения обиосфере – В.И. Вернадский. Кот. считал, что жизнь не появилась откуда – то из«вне», она существовала на земле всегда.
Установлен закон всоотв. с кот. биосфера подчин. закону «константности». В соответствии с закономмасса живого вещества на планете составляет 1019 тонн. Количествоживой энергии сост. 4,171810 Дж. Химический состав на планетеостаётся стабильным.
Основа биосферы – живоевещество, 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. способностьбыстро наращивать массу вещества;
2. интенсивноразмножаться и осваивать всё живое пространство;
3. движениепод действием сил гравитации;
4. активноедвижение;
5. устойчивость,в течение жизни, и быстрое разложение;
6. способностьадаптации к любым условиям;
7. чрезвычайновысокая 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 определеннуюинформацию, закрепляет её в наследственности структуры и передаёт последующимпоколениям. Основное звено передачи информации – клетка.
Экосистема(1935г., автор Тенсли) – совокупность взаимосвязанных элементов.
Свойства экосистемы:целостна; открыта для обмена; способна поддерживать высший уровень внутреннейупорядоченности; способна предупреждать неконтролируемые процессы, способнаповышать суммарную энергию системы.
Энтропия– мера упорядоченности экосистем.
Функции экосистемы:
1. гомеостаз– механизм саморегуляции экосистемы;
2. обмен;
3. борьбаза выживание.
Основные микроэлементыЖО: H; O;C; Ca;Na; K;P; S.
Экосистема –единый природный или антроп. – природный комплекс, созд. живыми организмами, вкот. живые и неживые компоненты объединены между собой причинно – следственнымивзаимосвязями, обменом веществ и распределяются потоком энергии.
ТЕРМИНЫ.
Продуцент(автотроф) – организм, кот. создает (продуцирует) органическое вещество изводы, углекислого газа и минеральных солей, используя при этом солнечнуюэнергию. Всего зеленый покров Земли состоит из 350 тыс. видов.
Консумент(гетеротроф) – орг., который получает жизненную энергию, питаясь растениями илиживотными. 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 иконсументами до простых соединений (воды, углевода, минеральных солей), замыкаят.о. круговорот веществ в биосфере. Таких орг. на Земле ок. 75 тыс. видов (кним относятся микроорганизмы). Грибы, к прим., разрушают отмершую древесину,выполняя роль редуцентов.
Пищевая (трофическая)цепь – взаимосвязи между организмами, каждый из которых питается другими, и, всвою очередь, служит пищей третьему. В начале цепи расположены продуценты, онислужат пищей для консументов 1 – го порядка (травоядным животным), далееследуют консументы 2 – го порядка (хищники), замыкают цепь продуценты.
В современной науке обокружающей сущ. 2 системы взглядов на существование биосферы: 1)антропоцентрическая; 2) биоцентрическая.
Антропоцентрическаясистема взглядов – отмечает власть человека надприродой. Такой подход называют технологическим. При таком подходе законыприроды считают вторичными, они не могут мешать социальному прогрессу.
Биоцентризм– утв., что природа – это объект сосуществования видов, в т.ч. и человека.
По мере развитияобщества сформ. система связи между экономикой и биосферой (биоэкономика).
Производствомпотребляется 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;
· минеральноесырье – 100 Гт;
· биомасса– 10 Гт в год (используется не более 7,5%);
· энергоресурсы– исп. на 16%, повсеместно!
Показателемиспользования ресурсов служит ИИР (индивидуальное использованиересурсов) – коэффициент потери резерва за год – отношение общего кол. добытыхресурсов к численности населения региона (страны или мира).
По величине ИИР делятсяна 3 гр.:
1. ресурсысо 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 продуктыпроизводства► Отходы производства► Потребление.
Законы природы:развитие, целостность и функциональность.
Целостность– воздействие на один из элементов биосферы влечет за собой изменение во всейсистеме.
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 веществосущ. благодаря открытости биосферы. О2 производится ежегодно вобъёме 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 негативновоздействуют на экосистемы;
3. физические– изменяют параметры среды (температура, радиация, волновые колебания и т.п.);
Физические загрязнения:
1. тепловое– изменение температурного режима среды (причина – тепловые выбросыпредприятий!);
2. световое– нарушение природной освещенности (в сл. действия источников искусственногоосвещения, 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., чтонередко приводит к географическим аномалиям, изменения чувствительностибиологической среды;
5. радиационное– повышение уровня радионуклидного излучения, кот. влияет на биосферу.
Биологическое загрязнение:биотическое и микробиологическое.
Информационноезагрязнение: загрязнение генотипа (РНК и ДНК!)
Для оценки уровнязагрязнения используют показатели: ПДК, ПДУ; для оценки загрязнения экосистемы– ПДТН, ПДЕН, МТН.
МТН– это объем сточных вод и твердых промышленных отходов, отходов коммунальныхобъектов, кот. распределяется по административной территории (измеряется втыс.т/км2).
Расчёт МТН, пример:
Площадь = 520 кв.км.
Выбросы = 200 тыс.т.
МТН = 200 тыс.т./ 520кв.км. = 0,35 (тыс.т/кв.км).
Показателитехнологической и техногенной нагрузки используют для составления экологическихкарт с целью оценки ситуации и сравнения показателей территорий.
Основу выбросов помассе сост. выбросы от подвижных источников – автомобилей, с/х техники,самолёты, тепловозы.
На большие городаприходится всего от 30 до 70% всех выбросов.
На США приходится неменее 40% всей массы загрязнений.
Основные загрязнители: CO(177 – 200 млн.т/год), NO*(68млн.т/год), SO2 (99млн.т/год), CO2 (50млн.т/год). От стационарных источников поступает 57 млн.т/год. От подвижныхисточников – 80 млн.т/год.
Качество и количествохарактера загрязнения среды является ИЗ (индекс загрязнения):
/> где Ai= ai=/>
На основе этих данныхобязаны соблюдаться меры безопасности и предосторожности.
Санитарная защищеннаязона– защищенная полоса, отд. предприятия или загрязненный участок, от населенныхпунктов.
ПДК– это один из путей предупреждения загрязнения окружающей среды: воды, воздухаили продуктов питания и т.п.
ПДК– максимально допустимая концентрация вещества в среде источниковбиопотребления, кот. при более или менее длительном воздействии на организм неоказывает влияние на здоровье, не вызывая длительного эффекта (не сказываетсяна потомстве).
Существуют показателиПДК (мг/куб.м.): ПДКр.з. – рабочей зоны; ПДКмакс. –максимальный; ПДКс.с. – среднесуточное; ПДКн.п. –населенных пунктов.
Нормирование– деятельность по установлению предельно допустимых действий человека наокружающую среду.
Нормативы– определитель компромиссов между экологией и экономикой.
ЭТТ, ПДНТ, ПДЭТ– подзаконные нормативы, опред. качество окруж. среды.
Экологические стандартыи нормирование – установленный комплекс норм по охранеокружающей среды, использовании природных ресурсов и обеспечения экологическойбезопасности.
Экологическийменеджмент – отражение государственной политики в областиохраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности населения.
Технологии защитыатмосферы от промышленных загрязнений. Источником таковых есть: хозяйственнаядеятельность; эрозии; антропологические изменения.
ЗОС (загрязнителиокружающей среды):
1. выхлопы;
2. производство;
3. сгораниебытовых и промышленных отходов.
ЗОС:
1) тепловаяэнергетика – 30 – 31%;
2) автотранспорт– 23%;
3) чернаяметаллургия – 15 – 16%;
4) производственныестройматериалы – 15%;
5) цветнаяметаллургия – 7%;
6) нефтеперерабатывающаяпромышленность – 6%;
7) химическаяпромышленность – 5%.
Промышленная пыль– основной загрязнитель атмосферы, в сутки вырабатывается 1т/кв.км.
Факторы опасности:
1. количествовыбросов;
2. физико-химическиесвойства выбросов;
3. концентрация;
4. требуемаястепень защиты, необх. для среды.
Химические методыустранения 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 ► сжиганиеорганических веществ.
Задачи обеспеченияуменьшения количества полютантов: 1) минимизировать отходы производства; 2)выбор подходящего оборудования (экологизация). При выборе технологий очистки:1) замена токсичных материалов на нетоксичные; 2) не поддающихся утилизацииматериалов на поддающиеся такой.
Для оценки степени отходностипроизводства используют материальный индекс производства.
МИП = /> МИП > 1,
чем МИП меньше, тембезодходней производство.
ТЕРМИНЫ.
Процесс– совокупность всех внутренних взаимодействий элементов системы иливзаимодействий 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 икачеством, которое могло быть при данных условиях осуществления технологии.
Технологическийрегламент – основной технологический документ, определяющий рецептуру, режим ипорядок проведения операций технологического процесса.
Тема 3: Защитаокружающей среды
Мировой океан – всявода на планете Земля! Кладовая биомассы, которая способна прокормить 1,5 млрд.чел в год. Основной загрязнитель воды – нефтепродукты, кот. попадают в океанпри: 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 хозяйственнуюдеятельность расходуется: ЖКХ – 25% воды; с/х – 25% (1/2 от расходовпромышленности); промышленность – 49% общего количества воды.
Сточные воды какпродукт хозяйственной деятельности: изменяют свойства воды и её состав, цвет,вкус, запах.
Водоёмы (в случаезагрязнения) 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 состававод.
При этом необходимоналичие растворимого кислорода в воде в величине 4 мг/л.
По гостам нормируетсяколичество возбудителей инфекций. Наличие ядовитых веществ не допускается.
ПДК нахождения впитьевой 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 средыв Украине существует 420 нормативов!
Технологии очисткиводы:
1. методымеханический очистки:
1.1. процеживание;
1.2. всплывание;
1.3. отстой;
1.4. фильтрация;
1.5. центрифугирование.
2. методыхимической очистки:
2.1. добавлениеорганического вещества;
2.2. сорбция;
2.3. прямаяхимическая обработка;
2.4. мембраннаяочистка;
2.5. ионообменныепроцессы;
2.6. электролиз;
2.7. термолиз;
2.8. хлорированиеводы.
3. методыбиохимической очистки.
Экологическаябезопасность предприятия. Основное направлениеполитики – 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 задачявляется создание инструментов экономического регулирования с целью обеспеченияэкологизации производства. Базовым инструментом являются сборы (налоги),систематическое финансирование, создание механизма возмещения убытков.Существуют насущные проблемы, связанные с отсутствием механизма кредитованияпредприятий и частных лиц с целью экологизации производства и экономическихсубъектов.
Страхование– взаимная заинтересованность в предотвращении аварий на промышленных объектах.
Национальное хозяйство(Украина) имеет ряд негативных тенденций, которые ухудшают экологическуюситуацию:
1. экономикадвигается по пути ресурсе затратного производства;
2. растетэнерго и ресурсе ёмкость ВВП;
3. на1 ед. ВВП расходуется 1т. ресурсов;
4. на1 ед. ВВП энергопотребление в 3р. выше чем в России;
5. запоследних 10 лет энергопотребление на 1 ед. ВВП увеличилось в 2р.;
6. наращиваниемощностей выпуска продукции при «грязном» производстве вредит экологии;
7. ростэкспорта в Украине превышает уровень роста ресурсной базы, что ведет к дефицитутаковых и ухудшения экологической обстановки.
Негативные тенденции– рост техногенного давления на природу на 1 ед. отбросов. Удельный весвыбросов 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;
Внебюджетныеэкологические фонды – локальные природоохранные организации(например, Всеукраинский фонд возрождения Днепра).
Существуют 2 методаоценки ущерба: метод косвенных оценок и прямого счёта.
Сумма ущерба– денежное выражение потерь качества окружающей среды и экологических потерь.
В природоохраннойпрактике соблюдаются следующие величины:
Уа = M*у*σ*f
Экономический интересорганов власти и субъектов предпринимательства в экологическом сенце совпадают:жизнь в безопасности; здоровой среде обитания.
«Качество» жизнисогласно законодательства состоит в том, что:
1. увеличивается«качество» населения, увеличивается продолжительность жизни, сокращенияколичества разводов, повышение уровня квалификации и образованности;
2. увеличиваетсяблагосостояние (уровень жизни);
3. «качество»социальной сферы – трудовые условия, занятость, физическая и имущественнаябезопасность;
4. качествоокружающей 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 дляУкраины переоценить и пересмотреть своё экологическое законодательство.
Управление,организация и контроль за сохранностью окружающей среды. Передовыепредприятия = передовой менеджмент, межотраслевой центр качества (соответствиепродукции ДСТУ ISO 9001-2001).Этот подход реализован всего на нескольких предприятиях; ключевой объект такойконцепции – человек и его идеология!
Экстенсивноепроизводство – основанное на старых технологиях,эргономичное и материалоёмкое производство, экологически вредное. По оценкамООН ущерб от него составляет до 4% ВВП в год.
Экономичноепроизводство (интенсивное) – основанное на передовыхтехнологиях экономичное и экологически чистое производство.
Глобальное производство– строится на долгие годы на интенсивном методе производства.
Национальные затратысоставляют 8 – 10% от ВВП Украины для обеспечения безопасности ОС.
Экологическоенормирование – деятельность в результате которойпроисходит обоснование идеальной и ременной нормы, что способствует разработкеэкологических нормативов, при которых сохраняется нормальная функциональностьэкосистемы.
Временно согласованныенормативы – не ведут к сбалансированности действий по охранеокружающей среды. Из них существуют: 1) санитарно – гигиенические нормативы; 2)экологические нормативы; 3) вспомогательные.