Министерство образования и науки Краснодарского края Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края «Армавирский аграрно- технологический техникум» УТВЕРЖДЕНО Зам. директора по УНИР _________ О.А. Мартыненко «___» _____________ 2015г. Курс лекций по дисциплине ЕН.01. «Экологические основы природопользования» Для специальностей: 35.02.06. «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» 35.02.07. «Механизация сельского хозяйства» 35.02.15. «Кинология» 36.02.01. «Ветеринария» Рассмотрено на заседании ПЦК Естественно-математических дисциплин Председатель ПЦК - В.Н. Галицына Разработала преподаватель: Е.В. Шутемова Армавир,2016. Утверждено на заседании ПЦК Естественно-математических дисциплин Протокол № ____ от «__» _____ 2015г. Председатель ПЦК - ____ В.Н. Галицына Шутемова Е.В. Курс лекций по ЕН.01. «Экологические основы природопользования» составлен в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по специальностям 35.02.06. «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», 35.02.07. «Механизация сельского хозяйства», 35.02.15. «Кинология», 36.02.01. «Ветеринария». Данный курс предназначены для использования обучающимися с целью самостоятельного изучения учебной дисциплины, коррекции знаний, при повторении и подготовке к зачету. Курс лекций дополнен вопросами для самоконтроля, перечнем рефератов, глоссарием и дополнительным списком литературы. Рекомендован к использованию при изучении дисциплины «Экологические основы природопользования» в учреждениях НПО и СПО ,практических работников , а также для широкого круга читателей, интересующихся вопросами экологии. Рецензент: В,Н.Галицына -преподаватель, председатель ПЦК ГБПОУ КК ААТТ Е.Д. Христофорова – преподаватель географии и биологии ГБОУ СПО КК АМТ. 2 СОДЕРЖАНИЕ Раздел 1.Особенности взаимодействия общества и природы Тема 1.1. Закономерности взаимоотношений живых организмов с окружающей природной средой Лекция 1. Экологические основы природопользования и их роль в подготовке специалиста. Особенности взаимодействия общества и природы. ………………………..4 Лекция 2. Источники техногенного воздействия а окружающую среду. Концепции условий устойчивого развития экосистем…………………………………………………….6 Лекция 3. Круговороты веществ в природе и антропогенной деятельности……………….9 Лекция 4. Глобальные экологические проблемы……………………………………………12 Тема1.2. Природные ресурсы и рациональное природопользование Лекция 5. Классификация природных ресурсов. Ресурсообеспеченность…………………16 Лекция 6. Основные направления рационального природопользования. Принципы и методы рационального природопользования ……………………………………………….20 Лекция 7 Рационального использования и мониторинг атмосферного воздуха, водных ресурсов…………………………………………………………………………………………22 Лекция 8. Рациональное использование и мониторинги мониторинг недр, земельных ресурсов…………………………………………………………………………………………24 Лекция 9. Рациональное использование и мониторинг растительного и животного мира, ландшафтов……………………………………………………………………………………..28 Тема 1.3.Экологические кризисы и экологические катастрофы…………………………...30 Лекция 10. Загрязнение окружающей среды токсичными и радиоактивными веществами Лекция 11. Способы ликвидации последствий заражения окружающей среды токсичными и радиоактивными веществами……………………………………………………………….33 Лекция 12. Проведение классификации групп отходов, выявить их источники и масштабы образования……………………………………………………………………………………36 Лекция 13. Правила и порядка переработки, обезвреживания и захоронения промышленных отходов……………………………………………………………………...39 Раздел 2. Правовые и социальные вопросы природопользования Тема 2.1. Правовые и социальные вопросы природопользования…………….…………..44 Лекция 14. Понятие и принципы мониторинга окружающей среды, оценка качества природной среды и его нормирование………………………………………………………..47 Лекция 15. Анализ и классификация охраняемых природных территорий………………...49 Лекция 16. Нормативные документы , регламентирующих экологическую безопасность в профессиональной деятельности……………………………………………………………..51 Темы для выполнения рефератов…………………………………………………………..53 Глоссарий………………………………………………………………………………………54 Список литературы…………………………………………………………………………...61 Приложения………………………………………………………………...………………… 62 3 Раздел 1.Особенности взаимодействияобществаи природы Тема 1.1. Закономерности взаимоотношений живых организмов с окружающей природной средой. Лекция 1. Экологические основыприродопользования и их роль вподготовкеспециалиста. Особенности взаимодействия общества и природы. Основные вопросы: 1.Экология как наука. Законы экологии. 2.Отрасли экологии. 3.Экологические основы природопользования как учебная дисциплина. Существует образное выражение, что мы живём в эпоху трёх «Э»: экономика, энергетика, экология. Термин экология был введён в употребление немецким испытателем – Э. Геккелем (1866 г.). Экология в переводе с греческого – наука о доме или домоводстве. На протяжении прошлого века до 60-70 гг. экология рассматривалась как часть науки биологии. Человек в этих системах не рассматривался. Предполагалось, что его взаимодействие с окружающей средой подчинялось не биологическим, а социальным законам. В настоящее время термин экология существенно трансформировался, в связи с тем, что человек сильно влияет на окружающую среду. Поэтому возникла необходимость экологических знаний для всех специалистов. Экология – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Главная цель – вывести человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором достигается удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколений. Законы экологии (Б. Коммонер): 1. Всё связано со всем -- отражает всеобщую связь процессов и явлений в природе. 2. Всё должно куда-то деваться – базируется на положении сохранения вещества и энергии. 3. Природа «знает» лучше – ориентирует на действия, согласующиеся с природными процессами, сотрудничество с природой. 4. Ничто не даётся даром – всё, что извлечено из природы, должно быть возмещено. Основной задачей экологии как науки в настоящее время является консолидация ее разделов по единой системе, отражающей все стороны реальных взаимоотношений природы и общества. Это важно для понимания и объяснения экологических проблем, разработки методологии научной и практической деятельности, направленной на охрану окружающей среды и рациональное природопользование, обеспечение экологической безопасности. 4 Общая экология объединяет экологические знания на едином научном фундаменте. В ее основе лежит теоретическая экология, которая устанавливает общие закономерности функционирования экологических систем. Экологические процессы происходят очень медленно, обусловлены многими факторами, их исследование не может ограничиться только натуральным наблюдениями и нуждаются в эксперименте. Экспериментальные исследования дают фактический материал и обеспечивают методическим инструментом. Однако из-за ограниченных возможностей эксперимента в экологии более широко применяется математические моделирование, которое входит в раздел теоретической экологии. Биоэкология находится в основе всей экологии, ее главной частью является экология естественных биологических систем: аутоэкологии (представителей отдельных видов особей); популяционной экологии (популяций); синэкологии (многовидовых сообществ, биоцинозов); биогеоценологии (экологических систем). Кроме этого, к биоэкологии относится экология таксономических групп (бактерий, грибов, растений, животных) и эволюционная экология (учение о роли экологических факторов в эволюции). На основе изучения роли потоков веществ, энергии и информации в жизни сообществ организмов формируется представление об экологии как об экономике природы. Геоэкология исследует взаимоотношения организмов и среды обитания по отношению их к географической принадлежности и влияния географических факторов. В эту часть экологии входит экология обитателей разных сред, природно-климатических зон, ландшафтов, а также экологическое описание различных географических областей, регионов, континентов. На стыке биологии и геохимии Земли сформировалось учение о биосфере как глобальной экологической системе, исследование планетарных процессов позволяют рассматривать Землю как самоорганизующуюся климатоэкологическую систему. Экология человека исследует взаимодействие человека как индивида и личности, т.е. биологической особи и социального субъекта с окружающей его природной и социальной средой. Социальная экология является частью экологии человека и объединяет научные отрасли, изучающие связь общественных структур с природой и их социальной средой (например: экологические факторы цивилизации, экология человеческих популяций, экологическая демография, экология этносов). Прикладная экология представляет собой направления, связанные с разными областями человеческой деятельности и взаимоотношениями между обществом и природой. В состав прикладной экологии входят: инженерная, сельскохозяйственная, биоресурсная и промысловая, медицинская, рекреационная, коммунальная, экология населений, урбоэкология. Таким образом, экология связана с многими науками и сферами практической деятельности, происходит взаимное обогащение наук. Курс "Основы экологии и экономика природопользования" рассматривается как межотраслевая учебная дисциплина, которая синтезирует знания двух научных систем — 5 естественных и общественных. При таком подходе избран единый объект изучения — природопользование. Природопользование (в широком смысле понимается сейчас как) − особая сфера деятельности, направленная на взаимосвязанное решение задач ресурсообеспечения экономики, ресурсосбережения, сохранения среды жизни людей и охраны разнообразия природы. Основные направления природопользования: - ресурсопотребление; - конструктивное преобразование природы; - воспроизводство природных ресурсов; - охрана природы; - управление и мониторинг. Одна из главных задач эколого-экономического образования— формирование экологической культуры, в основе которой лежат знания об окружающей природе и практические действия по ее рациональному использованию и охране. Вопросы для самоконтроля: 1.Что исследует наука «экология»? какие направления изучает прикладная экология? 2. Раскройте понятие природопользование? 3. В чем отличие дисциплин «Экология» и «Экологические основы природопользования»? 4. Назовите основные цели и задачи «Экологических основ природопользования». 5.Приведите примеры действия основных законов экологии. Лекция 2. Источники техногенного воздействия а окружающую среду. Концепции условий устойчивого развития экосистем. Основные вопросы: 1.Этапы взаимодействия человека и природы 2. Антропогенное воздействие. Загрязнение и его виды 3. Закономерности и принципы природопользования Человек на протяжении всей своей истории тесно связан с природной средой, так как является непосредственной ее частью. Первый этап в истории взаимоотношений человека с природой, названный учеными древнекаменным веком, или палеолитом, длился более 3 млн лет.На первых порах определяющую роль в этих взаимоотношениях играл природный фактор, поскольку вся жизнь людей зависела от особенностей природной среды. Люди жили собирательством, охотой, рыболовством и не оказывали сколько-нибудь существенного влияния на природу. Второй этап— новокаменный век (неолит), наступление которого условно датируют временем около 10 тыс. лет назад, знаменуется появлением земледелия и скотоводства, переходом от присваивающих форм хозяйства к производящей экономике. В этот период начали интенсивно вырубать леса, строить различные ирригационные сооружения, каналы и т.п. Появились населенные пункты, а затем и города — центры торговли и мануфактуры. Однако еще в течение многих тысячелетий главной формой взаимодействия общества с природой оставалась сельскохозяйственная деятельность, зависящая от особенностей природной среды. 6 Третий этап (промышленный)данной периодизации связывают с промышленным переворотом на рубеже XVIII—XIX вв., ознаменовавшим переход от ремесленного производства к промышленному, от малопроизводительного ручного труда — к машинному. Промышленное производство увеличило возможности как преобразования окружающей среды в интересах человека, так и нарушения экологического баланса. Отношения между обществом и природой во многих странах мира, особенно в крупных индустриальных районах, стали приобретать критический характер. Разрушительные тенденции неизмеримо усилились с наступлением во второй половине XX в. эпохи научно-технической революции (НТР). Масштабы воздействия на окружающую среду стали превышать восстановительные способности природы. Четвертый этап (современный, постиндустриальный) Дальнейшее неконтролируемое, неуправляемое развитие производственной деятельности людей таит в себе опасность глобальной экологической катастрофы. Поэтому, современный этап развития характеризуется переходом от индустриальной к постиндустриальной фазе развития в общемировом масштабе, кот. предполагает переход к малоотходным, наукоемким, экологобезопасным производствам и технологиям, и от жестко централизованной экономике к рыночной — в Беларуси и других странах СНГ. На смену стихийному естественноисторическому процессу взаимодействия природы и общества должна прийти сознательная и планомерная его организация. Что же представляет собой антропогенной воздействие? Под антропогенным воздействием на природную среду понимают прямое или опосредованное влияние человеческого общества на природу, приводящее к точечным, локальным или глобальным ее изменениям. Антропогенное воздействие характеризуется понятием «антропогенная нагрузка» Это величина прямого или опосредованного антропогенного воздействия на природную среду в целом или на ее отдельные компоненты. По расчетам специалистов, антропогенная нагрузка на природную среду удваивается каждые 10—15 лет. Загрязнение природной среды— это поступление в природную среду веществ (твердых, жидких, газообразных), биологических агентов, различных видов энергии в количествах и концентрациях, превышающих естественный для живых организмов уровень. Существует несколько подходов к классификациизагрязнений. 1. По происхождению различают: - Природное загрязнение- это загрязнение окружающей среды, возникающее безучастия человека или как результат его отдаленного косвенного влияния на природу. - Антропогенное загрязнение- любое загрязнение, вызванное деятельностью человека. 2. По объектам загрязнения различают: - загрязнение вод, - атмосферы, - почвы, - ландшафта. 3.По продолжительности и масштабу распространения различают: - загрязнение временное и постоянное; - локальное, - региональное, - трансграничное и - глобальное. 4. По источникам и видам загрязнителей различают следующие виды загрязнения: - Физическое загрязнение- загрязнение, проявляющееся в отклонениях от нормы ее температурно-энергетических, волновых, радиационных и других физических свойств. 7 - Химическое загрязнение- загрязнение окружающей среды, формирующееся в результате изменения ее естественных химических свойств. - Биологическое загрязнение – это привнесение в экосистемы не характерных для них видов живых организмов, негативно влияющих на здоровье человека и его хозяйственную деятельность. - Биотическое загрязнение – это нежелательное с точки зрения человека превышение загрязняющих веществ в природе. - Механическое загрязнение – это загрязнение окружающей среды бытовыми и производственными отходами. Закономерности и принципы природопользования Взаимодействие природы и общества возникает в процессе трудовой деятельности и обусловлено тем, что природа: 1. необходимое условие жизни человека как биологического вида 2. основа материального производства и источник материальных благ. В развитии взаимоотношений природы и общества наблюдаются определенные закономерности, связанные с уровнем развития производительных сил и степенью воздействия их на окружающую среду. Различным этапам хозяйственной деятельности соответствовали свои принципы природопользования. 1. Экономический принцип. В то время природа рассматривалась как неограниченный источник используемых человеком ресурсов и экосистемыпринимались неистощимыми. До второй половины XX в. критерием эффективности экономики было получение максимума материальных благ (прибыли) при минимальных затратах. Основными факторами, лимитирующими экономическое развитие, считались труд и капитал. Такая модель экономикибыла названа "фронтальной экономикой". 2. Эколого-экономический принцип. (Экономическое развитие с учетом охраны природы). Резкое ухудшение качества окружающей среды и рост в связи с этим экономических издержек привели к появлению концепции "охраны природы". Ведущим принципом природопользования в развитых странах становится эколого-экономический. Согласно которому, критерием эффективности хозяйственной деятельности является получение максимальных экономических результатов при минимальных затратах и минимальных нарушениях природной среды. Однако при реализации данного принципа экономические интересы остаются все же на первом плане, 3. Социоэкологический принцип. (Развитие с учетом экологических ограничений). Основой формирования нового типа эколого-экономического взаимодействия, должно стать устойчивое развитие. Осознание тупикового характера сложившегося ныне пути «индустриального развития», при котором степень прогресса измеряется количеством потребляемых товаров, расходом энергии, а качество среды обитания людей постоянно ухудшается, потребовало действий мирового сообщества. В 1992 г. в Рио-де-Жанейро состоялась Всемирная конференция ООН по окружающей среде и развитию, на которой представители 180 государств мира, включая и Республику Беларусь, В результате обсуждения результатов многочисленных авторитетных исследований, приняли к руководству новую концепцию «устойчивого развития».Устойчивое развитиепредполагает такое развитие, которое удовлетворяет потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу удовлетворение потребностей будущих поколений. Важнейшей в понятии устойчивого развития является проблема учета долгосрочных экологических последствий принимаемых сегодня экономических решений. Главный акцент должен быть перенесен с мероприятий по ликвидации последствий загрязнения 8 окружающей среды на поиск путей по их предотвращению. Создаваемая концепция природопользования должна исходить из концепции экономического роста на основе ресурсосбережения. Необходимо сведение к минимуму экологических последствий для последующих поколений, нельзя растрачивать природное богатство только для себя. Вопросы для самоконтроля: 1.В чем заключается преобразующее влияние человека на природу?2.В связи с чем происходит видоизменение процесса эволюции? 3.Охарактеризовать последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности; 4.Привести примеры нарушения природных биогеохимических циклов. 5.Какием образом развитее человеческого общества влияет на его взаимодействие с природой? 6.Приведите примеры увеличения потребления природных ресурсов с развитием цивилизации. Лекция 3. Круговороты веществ в природе и антропогенной деятельности. Основные вопросы: 1.Что такое экосистема. Биоценоз и агроценоз. 2.Круговорот углерода. 3.Круговорот азота. 5.Круговорот фосфора. Элементы среды, воздействующие на живые организмы, называются экологическими факторами. По своему происхождению и специфике влияния экологические факторы делят на три основные группы: — абиотические факторы— это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы, определяя условия их существования (температура, свет и другая лучистая энергия, влажность и газовый состав воздуха, атмосферное давление, осадки, снежный покров, ветер, солевой состав воды, почвы, рельеф местности и т.п.); — биотические факторы— это все формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм испытывает прямое или косвенное влияние других особей, вступает во взаимоотношения с представителями своего или иных видов (растений, животных, микроорганизмов), зависит от них или сам оказывает воздействие; — антропогенные факторы— все формы деятельности человека, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на условиях их существования. К таким факторам относится воздействие промышленности, сельскохозяйственного производства, транспорта и всех других форм ведения хозяйства. Антропогенные воздействия на живой мир планеты продолжают возрастать. Любой из экологических факторов может то проявляться как непосредственная причина изменения обмена веществ, то действовать косвенно, влияя на жизнедеятельность организмов, изменяя среду обитания. Под воздействием экологических факторов живые организмы объединяются в определенные иерархические системы, которые представляют собой разные уровни организации живого вещества: популяции, сообщества и экосистемы. Популяцией называют группу особей одного вида, занимающую определенное пространство и обладающую необходимыми возможностями для поддержания своей 9 численности в постоянно изменяющихся условиях среды. Слово "популяция" происходит от латинского populus — народ, население. В природе популяции разных видов объединяются в системы более высокого ранга — сообщества.Сообщество (биотическое) — это совокупность популяций, населяющих определенную территорию. Сообщества организмов связаны энергетическими связями с неорганической средой. Наименьшей единицей, к которой может быть применен термин "сообщество", является биоценоз (термин введен К. Мёбиусом в 1877 г.). Биоценозами называют группировки совместно обитающих и взаимосвязанных организмов. Масштабы биоценозов различны — от сообществ нор, муравейников, листвы деревьев до населения целых ландшафтов — лесов, степей, пустынь и т.п. Биота (от греческого biote — жизнь) — совокупность видов растений, животных и микроорганизмов, объединенных общей областью распространения. В отличие от биоценоза, может характеризоваться отсутствием экологических связей между видами. Пространство, занимаемое биоценозом, называется биотопом. Биоценоз и его биотоп представляют собой два нераздельных элемента, образующих более или менее устойчивую систему, именуемую биогеоценозом. Экологическая система, или экосистема — это единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором все компоненты связаны между собой обменом вещества и энергии. Биогеоценоз и экосистема — понятия сходные, но не тождественные. Иными словами, биогеоценоз — это частный случай экосистемы, всегда явление естественное, даже в случае воздействия на него человека. Экосистема же может быть целиком искусственной (аквариум, космический аппарат и т.п.). Главным свойством экосистемыявляется кругооборот вещества и энергии. В процессе жизни на земле происходит круговорот биологически важных веществ и перенос энергии от ее источников (растений) через ряд организмов. Этот процесс называется трофической (пищевой) цепью. Каждая экосистема содержит совокупность животных и растительных организмов, которые по формам питания можно разделить на две группы: - автотрофы(кормящие себя сами) — зеленые растения, способные осуществлять фотосинтез и использующие минеральные элементы для роста и воспроизводства. Автотрофные растения — это продуцентыэкосистемы (от латинского producens — производящий), создающие органические вещества из неорганических. Из этих органических веществ и образуются ткани растений и животных. Фотосинтезирующие растения продуцируют пищу для всех остальных организмов экосистемы, поэтому их и называют продуцентами; - гетеротрофы(питающиеся другими) — организмы, которым для питания необходимы органические вещества. Эти организмы имеют значительно более сложный обмен веществ. В свою очередь все гетеротрофы подразделяются на организмыпотребители (консументы) и организмы, разлагающие органические вещества на исходные неорганические компоненты (редуценты). Консументы(от латинского consumo — потребляю) — это организмы, потребляющие органические вещества. К ним относятся как простейшие, черви, рыбы, моллюски, насекомые и другие членистоногие, пресмыкающиеся, птицы, так и млекопитающие, включая человека. Редуценты(от латинского reducens — возвращающий, восстанавливающий) — организмы, разлагающие мертвое органическое вещество. К ним относятся всевозможные сапрофитные бактерии, грибы и животные — детритофаги, питающиеся мертвым или частично разложившимся органическим веществом — детритом. В почве это мелкие беспозвоночные, питающиеся отбросами, например, мелкие клещи, земляные черви, многоножки; в водных экосистемах — моллюски, крабы и черви; при гниении — бактерии; при разложении растительного опада — грибы. 10 Очевидно, что ни один организм не существует вне связи с другими. Каждый может жить, только взаимодействуя с окружающей средой, в рамках определенной экосистемы. Наглядным примером в этом смысле является лес. В экологической системе все связи между организмами соединены между собой и образуют сложную цепь пищевых взаимоотношений, или трофические цепи (продуценты — консументы — редуценты), поскольку пища — важнейший фактор жизнедеятельности организмов. Особая трофическая связь в биоценозе — паразитизм, при котором один вид — хозяин — служит для другого — паразита — не только источником пищи, но и местом постоянного или временного обитания (например, фитофтора). Существуют и взаимополезные связи между видами (бобовые — клубеньковые бактерии), называемые симбиозом. Совокупность множества параметров среды, определяющих условия существования того или иного вида и его функциональные характеристики представляет собой экологическую нишу. Экологическая ниша включает не только положение вида в пространстве, но и функциональную роль его в сообществе (например, трофический уровень, или место в пищевой цепи) и его положение относительно абиотических условий существования (температура, влажность и т.п.). По Н.Ф. Реймерсу, экологическая ниша — это совокупность условий жизни внутри экологической системы, предъявляемых к среде видом или его популяцией Сукцессия(от латинского successio — преемственность) — последовательная смена одного биоценоза другим. Суть этого явления заключается в том, что под влиянием внутреннего развития биоценозов, их взаимодействия с окружающей средой они постепенно "стареют" и сменяются другими типами биоценозов. Так, озеро, зарастая, превращается в болото; болото, высыхая, трансформируется в луг; в лесу после пожара сменяются породы. Круговорот углерода в природе: Перемещение углекислого газа, содержащего углерод происходит в двух направлениях: 1.СО2 поглощается растенияи в процессе фотосинтеза , образуя растительную массу, которая со временем перемещается в литосферу в виде угля, торфа, нефти, газа, горючих сланцев, осадочных горных пород 2.растворяясь в водах Мирового океана, СО2 с помощью живых организмов либо химических реакций соединяется с кальцием и образует мощные толщи карбоатных пород. Во втором случае С накапливается в 4 раза больше, чем заложено его в продуктах фотосинтеза. В результате антропогенного воздействия содержание СО2 в атмосфере постоянно растет из-за сжигания горючих ископаемых, интесификации, расширения мастабов сельскохозяйственного производства и вырубки лесов. Это приводит к наииушению баланса в природе между атмосферой материками и океанами. Круговорот азота в природе. Атмосферный воздух содержит 78% азота, но азот химически малоактивен, и поэтому круговоротNкоторый происходит замедленно. Фиксация атмосферного азота осуществляется азотофиксирующими бактериями и некоторыми видами сине-зеленых водорослей. Образующиеся нитраты становятся доступными для других растений.(например на клубеньковых растениях). Погибшие растения и животные возвращают азот в почву, откуда он вновь поступает в последующие поколения растений ,а через них и в животных. Благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий азот постоянно поступает в атмосферу. 11 Круговорот фосфора в природе. Фосфор совершает свой круговорот в биосфере , переходя из органических веществ в фосфаты, доступные растениям. Круговорот фосфора происходит на суше и в океане. Фосфориты и апатиты – горные минералы, содержащие фосфор. Под действием выветривания, атмосферных физических и химических факторов горные породы разрушаются. Продукты разрушения перемещаются водой , льдом, ветром. Фосфор переносится в низины и далее природными водами- в Мировой океан. Здесь фосфор переходит в состав фитопланктона. По пищевым цепям происходит перемещение и накопление фосфора в тканях морских животных. Морские птицы,животные доставляют соединения фосфора на сушу. Определенное количество фосфора попадает на сушу благодаря рыболовству. Вопросы для самоконтроля: 1.Что такое экологический фактор? Какую реакцию вызывает экологический фактор у живых организмов? 2.Что такое продуценты, редуценты и консументы и их роль в круговороте веществ в природе? 3.Каким образом органические вещества переходят в неорганические и обратно? 4. Какими факторами определяются границы жизни в биосфере6 Какие факторы лежат за пределами приспособительных способностей ? 5. Как вы понимаете способность бактерий «фиксировать» азот? 6. Приведите примеры известных вам круговоротов веществ в природе, раскройте их сущность. Лекция 4. Глобальные экологические проблемы. Основные вопросы: 1.Загрязнение атмосферы. 2.Озоновые дыры. 3.Парниковый эффект 3.Кислотные дожди. 4.Загрязнение почвы. 5.Загрязнение воды. Непрерывный технический прогресс, продолжающееся порабощение природы человеком, индустриализация, до неузнаваемости изменившая поверхность Земли, стали причинами глобального экологического кризиса. В настоящее время перед населением планеты особенно остро стоят такие проблемы окружающей среды как загрязнение атмосферы, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение почвы, загрязнение вод мирового океана и перенаселение. Загрязнение атмосферы. Ежедневно среднестатистический человек вдыхает порядка 20 000 литров воздуха, содержащего, помимо жизненно важного кислорода, целый перечень вредных 12 взвешенных частиц и газов. Загрязнители атмосферы условно делятся на 2 типа: естественные и антропогенные. Последние превалируют. С химической промышленностью дела обстоят не лучшим образом. Заводы выбрасывают такие вредные вещества, как пыль, мазутная зола, различные химические соединения, окислы азота и многое другое. Замеры воздуха показали катастрофическое положение атмосферного слоя, загрязненный воздух становится причиной многих хронических заболеваний. Загрязнение атмосферы – экологическая проблема, не понаслышке знакомая жителям абсолютно всех уголков земли. Особенно остро её ощущают представители городов, в которых функционируют предприятия чёрной и цветной металлургии, энергетики, химической, нефтехимической, строительной и целлюлозно-бумажной промышленности. В некоторых городах атмосферу также сильно отравляют автотранспорт и котельные. Всё это примеры антропогенного загрязнения воздуха. Что же касается естественных источников химических элементов, загрязняющих атмосферу, то к ним относятся лесные пожары, извержения вулканов, ветровые эрозии (развеивание почв и частиц горных пород), распространение пыльцы, испарения органических соединений и естественная радиация Последствия загрязнения атмосферыАтмосферное загрязнение воздуха отрицательно сказывается на здоровье человека, способствуя развитию сердечных и лёгочных заболеваний (в частности, бронхита). Кроме того, такие загрязнители атмосферы как озон, оксиды азота и диоксид серы разрушают естественные экосистемы, уничтожая растения и вызывая смерть живых существ (в частности, речной рыбы). Решение экологической проблемыГлобальную экологическую проблему загрязнения атмосферы, по словам учёных и представителей власти, можно решить следующими путями: ограничение роста численности населения; сокращение объёмов использования энергии; повышение энергоэффективности; уменьшение отходов; переход на экологически чистые возобновляемые источники энергии; очистка воздуха на особо загрязнённых территориях. Озоновые дыры. Озоновый слой – тонкая полоска стратосферы, защищающая всё живое на Земле от губительных ультрафиолетовых лучей Солнца. Причины экологической проблемыЕщё в 1970-х гг. экологи обнаружили, что озоновый слой разрушается под воздействием хлорфторуглеродов. Эти химические вещества входят в состав охлаждающих жидкостей холодильников и кондиционеров, а также растворителей, аэрозолей/спреев и огнетушителей. В меньшей степени истончению озонового слоя способствуют и другие антропогенные воздействия: запуск космических ракет, полёты реактивных самолётов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного оружия, сокращение лесных угодий планеты. Существует также теория, согласно которой, истончению озонового слоя способствует глобальное потепление. 13 Последствия разрушения озонового слояВ результате разрушения озонового слоя ультрафиолетовое излучение беспрепятственно проходит через атмосферу и достигает поверхности земли. Воздействие прямых УФ-лучей пагубно сказывается на здоровье людей, ослабляя иммунную систему и вызывая такие заболевания как рак кожи и катаракта. Парниковый эффект. Подобно стеклянным стенам парника, углекислый газ, метан, окись азота и водяной пар позволяют солнцу нагревать нашу планету и одновременно препятствуют выходу в космос отражающегося от поверхности земли инфракрасного излучения. Все эти газы ответственны за поддержание температуры, приемлемой для жизни на земле. Однако повышение концентрации углекислого газа, метана, оксида азота и водяного пара в атмосфере – это очередная мировая экологическая проблема, именуемая глобальным потеплением (или парниковым эффектом). Причины глобального потепленияВ течение XX века средняя температура на земле выросла на 0,5 – 1 ?C. Главной причиной глобального потепления считается повышение концентрации углекислого газа в атмосфере вследствие увеличения объёмов сжигаемого людьми ископаемого топлива (уголь, нефть и их производные). Однако по заявлению Алексея Кокорина, руководителя климатических программ Всемирного фонда дикой природы (WWF) России, «наибольшее количество парниковых газов образуется в результате работы электростанций и выбросов метана в ходе добычи и доставки энергоресурсов, в то время как дорожный транспорт или сжигание попутного нефтяного газа в факелах наносят сравнительно небольшой вред окружающей среде». Другими предпосылками глобального потепления являются перенаселение планеты, сокращение площади лесных массивов, истощение озонового слоя и замусоривание. Однако не все экологи возлагают ответственность за повышение среднегодовых температур целиком на антропогенную деятельность. Некоторые считают, что глобальному потеплению способствует и естественное увеличение численности океанического планктона, приводящее к повышению концентрации всё того же углекислого газа в атмосфере. Последствия парникового эффекта.Если температура в течение XXI века увеличится ещё на 1 ?C – 3,5 ?C, как прогнозируют учёные, последствия будут весьма печальными: поднимется уровень мирового океана (вследствие таяния полярных льдов), возрастёт количество засух и усилится процесс опустынивания земель, исчезнут многие виды растений и животных, приспособленные к существованию в узком диапазоне температур и влажности, участятся ураганы. Решение экологической проблемыЗамедлить процесс глобального потепления, по словам экологов, помогут следующие меры: повышение цен на ископаемые виды топлива, замена ископаемого топлива экологически чистым (солнечная энергия, энергия ветра и морских течений), развитие энергосберегающих и безотходных технологий, налогообложение выбросов в окружающую среду, 14 минимизация потерь метана во время его добычи, транспортировки по трубопроводам, распределения в городах и сёлах и применения на станциях теплоснабжения и электростанциях, внедрение технологий поглощения и связывания углекислого газа, посадка деревьев, уменьшение размеров семей, экологическое просвещение, применение фитомелиорации в сельском хозяйстве. Кислотные дожди. Кислотные дожди, содержащие продукты сжигания топлива, также представляют опасность для окружающей среды, здоровья человека и даже для целостности памятников архитектуры. Последствия кислотных дождейСодержащиеся в загрязнённых осадках и тумане растворы серной и азотной кислот, соединения алюминия и кобальта загрязняют почву и водоёмы, пагубно воздействуют на растительность, вызывая суховершинность лиственных деревьев и угнетая хвойные. Из-за кислотных дождей падает урожайность сельскохозяйственных культур, люди пьют обогащённую токсичными металлами (ртутью, кадмием, свинцом) воду, мраморные памятники архитектуры превращаются в гипс и размываются. Решение экологической проблемыВо имя спасения природы и архитектуры от кислотных дождей, необходимо минимизировать выбросы окислов серы и азота в атмосферу. Загрязнение почвы Ежегодно люди загрязняют окружающую среду 85 млрд. тоннами отходов. Среди них твёрдые и жидкие отходы промышленных предприятий и транспорта, с/х отходы (в том числе ядохимикаты), бытовой мусор и атмосферные выпадения вредных веществ. Главную роль в загрязнении почвы играют такие компоненты техногенных отходов как тяжёлые металлы (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, таллий, висмут, олово, ванадий, сурьма), пестициды и нефтепродукты. Из почвы они проникают в растения и воду, даже родниковую. По цепочке токсичные металлы попадают в организм человека и не всегда быстро и полностью из него выводятся. Часть из них имеет свойство накапливаться в течение долгих лет, провоцируя развитие тяжёлых заболеваний. Загрязнение воды Загрязнение мирового океана, подземных и поверхностных вод суши – глобальная экологическая проблема, ответственность за которую целиком и полностью лежит на человеке. Причины экологической проблемыГлавными загрязнителями гидросферы на сегодняшний день являются нефть и нефтепродукты. В воды мирового океана эти вещества проникают в результате крушения танкеров и регулярных сбросов сточных вод промышленными предприятиями. 15 Помимо антропогенных нефтепродуктов, индустриальные и бытовые объекты загрязняют гидросферу тяжёлыми металлами и сложными органическими соединениями. Лидерами по отравлению вод мирового океана минеральными веществами и биогенными элементами признаются сельское хозяйство и пищевая промышленность. Не обходит стороной гидросферу и такая глобальная экологическая проблема как радиоактивное загрязнение. Предпосылкой её формирования послужило захоронение в водах мирового океана радиоактивных отходов. Многие державы, обладающие развитой атомной промышленностью и атомным флотом, с 49 по 70-й годы XX века целенаправленно складировали в моря и океаны вредные радиоактивные вещества. В местах захоронения радиоактивных контейнеров нередко и сегодня зашкаливает уровень цезия. Но «подводные полигоны» не единственный радиоактивный источник загрязнения гидросферы. Воды морей и океанов обогащаются радиацией и в результате подводных и надводных ядерных взрывов. Последствия радиоактивного загрязнения водыНефтяное загрязнение гидросферы приводит к разрушению естественной среды обитания сотен представителей океанической флоры и фауны, гибели планктона, морских птиц и млекопитающих. Для здоровья человека отравление вод мирового океана также представляет серьёзную опасность: «заражённая» радиацией рыба и прочие морепродукты могут запросто попасть к нему на стол. Вопросы для самоконтроля: 1.Перечислите глобальные экологические проблемы. Спровоцированные транспортом, промышленностью и сельским хозяйством? 2.Как связана между собой кислотные дожди и загрязнение почв? 3. Можно ли отказаться от всех факторов. Формирующих экологические проблемы? 4.Назовите на менее 4 общих для всех экологических проблем путей решения. Тема 1.2. Природные ресурсы и рациональное природопользование. Лекция 5. Классификация природных ресурсов. Ресурсообеспеченность. Основные вопросы: 1. Понятие «природные ресурсы» и классификации п.р. 2. Минералы- невозобновимый вид ресурсов. 3. Неисчерпаемые ресурсы - водные, климатические , ресурсы Мирового океана. 4.Возобновимые ресурсы: лесные и земельные Понятие «природные ресурсы» и классификации п.р. Природная среда служит естественным базисом хозяйственной деятельности людей. Вся производственная деятельность человека может быть представлена как процесс преобразования природы в формы, приемлемые для использования. С точки зрения потребностей общества все тела и силы природы могут быть условно подразделены на две группы: 1. Природные условия — это элементы природы, которые непосредственно не используются в процессе производства, но оказывают влияние на жизнедеятельность людей. 16 Особенно сильна зависимость от природных условий сельского хозяйства, добывающей промышленности, отдельных видов транспорта, рекреационной деятельности и т.п. Природные условия могут благоприятствовать (оптимальный температурный режим, достаточная увлажненность воздуха и т.п.) или негативно сказываться на хозяйственной деятельности человека. Высокогорный рельеф, суровый климат, вечная мерзлота, болота, пустыни затрудняют хозяйственное освоение территории. 2. Природные (или естественные) ресурсы — это тела и силы природы, которые при данном уровне развития производительных сил могут быть использованы как средства производства и предметы потребления, и составляют сырьевую и топливноэнергетическую базу страны. Критериями включения тех или иных элементов природы в состав ресурсов являются: - уровень изученности, - техническая возможность, - экономическая целесообразность их использования. Виды классификаций: 1) Природная, или естественная классификация, когдаестественные ресурсы, классифицируются по их происхождению (генезису), принадлежности к определенным компонентам природы. По указанному признаку выделяются следующие основные группы естественных ресурсов: - минеральные (полезные ископаемые); - водные; - земельные; - биологические (растительного и животного происхождения) и др. 2) Экологическая классификация, связана с проблемой ограниченности запасов природных ресурсов. С этих позиций ресурсы делятся на: неисчерпаемые (энергия солнца, ветра, движущейся воды,внутреннего тепла Земли и т.п. ); - исчерпаемые. В свою очередь исчерпаемые природные ресурсы подразделяются: — на возобновимые (земельные, водные, растительные, животные); — невозобновимые (минеральные). 3)Хозяйственная (экономическая) классификация. В ее основе заложено преимущественное использование ресурсов в различных подразделениях народного хозяйства. Выделяют: а) ресурсы материального производства: — промышленные — топливные, энергетические, металлические руды, агрохимические, водные, лесосырьевые и др.; — сельскохозяйственные — земельные, воды для орошения, климатические ресурсы и др.; — строительные — минеральные строительные материалы,вода, древесина и др.; б) ресурсы сферы услуг:— прямого потребления (питьевая вода, дикорастущие растения, промысловые животные и т.п.); 17 — косвенного использования (климатические ресурсы для отдыха и лечения, водоемы и леса для рекреационных и спортивных целей, эстетические ресурсы ландшафта и др.) Минералы- невозобновимый вид ресурсов. Минеральные ресурсы. К ним относят руды металлов и неметаллов, нефть, газ, уголь, подземные воды. Полезные ископаемые можно использовать один раз, после этого они иссякают. Темпы их образования неизмеримо медленнее, чем темпы добычи. Поэтому в будущем человечеству потребуется поиск средств и методов более эффективного использования невозобновимых ресурсов, в том числе методов переработки вторичного сырья. В настоящее время используются почти все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. Степень применения и переработки многочисленных видов минерального сырья определяет прогресс и благосостояние общества. Основными сырьевыми ресурсами служат металлы, вода, минеральное и органическое сырье. Некоторые минералы так же важны для жизни людей, как воздух и вода. Например, поваренная соль была объектом торгового обмена на протяжении многих веков. Это важнейшее промышленное сырье, запасы которого имеются в изобилии. Велики запасы и неметаллических полезных ископаемых: глины, извести, песка и гравия, фосфоритов, калийной соли, слюды. Иначе обстоит дело с минеральным топливом и металлами. Запасы многих из них довольно ограничены, поэтому должны находиться под охраной как исчерпаемые ресурсы. Неисчерпаемые ресурсы Бесконечные источники энергии. Солнце– бесконечный источник энергии (основа всего живого), дающий свет, тепло, обеспечивающий образование угля, сланцев, нефти, газа, гидроресурсов. Из всей энергии, посылаемой Солнцем на Землю, только половина достигает земной поверхности. Использование солнечной энергии связано с получением тепловой и химической энергии. Практическое использование солнечной энергии ограничивается уровнем развития инженерно-технических средств (улавливания, аккумулирования, преобразования, использования энергии). Ветер – движение масс воздуха относительно земной поверхности в результате разности температур в разных местах. Оптимальная скорость ветра для работы ВЭС 1015м/с. Первая в мире ВЭС была построена в СССР, в г. Курске (1929-1930гг) мощностью 8 кВТ. Перспективно использование энергии моря, связанное с различием температур водных слоёв. Подсчитано, что количество энергии, которую можно получить от преобразования тепловой энергии океана, в 300 раз превышает современный объём мирового использования энергии всех видов и эквивалентна потреблению 18 млрд. тонн нефти в год. Ресурсы геотермальной энергии очень большие, но используются мало. Для получения водяного пара с высокой температурой и давлением необходимо бурить скважины на большую глубину. В некоторых районах земного шара (Япония, Калифорния, Исландия) есть доступ к водяному пару с температурой 200-400 градусов, 18 необходимую для получения энергии. В основном большинство термальных вод имеют температуру 100-200 градусов. В процессе фотосинтеза солнечная энергия преобразуется в химическую энергию растений, которая затем может быть превращена в тепловую форму энергии. Например: Обще годовая мировая продукция фотосинтеза на Земле оценивается в 80 млрд. тонн, что примерно в 14 раз больше добываемого за год условного топлива. Водные ресурсы. Самое распространённое вещество, обеспечивающее существование людей на Земле. Входит в состав клеток любого животного и растения. Сложные биохимические реакции в животных и растительных организмах могут протекать только при наличии воды. Климат и погода на планете во многом определяется наличием водных ресурсов и содержанием водяного пара в атмосфере. Вода – это компонент большинства промышленных установок и технологий. Добыча нефти и подавляющее большинство нефтехимических процессов и переработок связанно с использованием больших объемов воды. Наибольший потребитель воды– сельское хозяйство. Водная среда – среда обитания морских животных и растений. Водные ресурсы состоят из стока рек, подземного стока и запасов почвенной влаги. Недостаток пресной воды: 1. географический фактор. 2. непрерывное увеличение потребления воды промышленностью и с/х. 3. снижение количества воды в реках (уменьшение годового стока) - следствие вырубки лесов и осушения болот, загрязнения водоемов сточными водами. Основной путь преодоления дефицита водных ресурсов: рациональное использование водных ресурсов (маловодные технологические процессы и замкнутое водопотребление) в с/х – сокращение потерь при транспортировке. Возобновимые ресурсы: лесные и земельные. Лесные ресурсы: Возобновляются под действием естественных сил природы, долговременное, хвойные леса восстанавливаются 80-100 лет. Последствия: 1. Усиление паводков; 2. Селевые потоки; 3. Обмеление в летний период; 4. Эрозия (разрушение почв); 5. Климат становится более сухим и континентальным; Возникновение суховеев, отрицательное влияние на сельское хозяйство. Земельные ресурсы: 19 восстановление Основное свойство почвы – Плодородие – это способность обеспечивать растения питательными веществами и водой. В почве непрерывно совершается кругооборот химических элементов. Происходит непрерывная миграция элементов по схеме: почва ->растение ->почва. Почва и ее плодородие – незаменимый источник пищевых ресурсов для человека, главное природное богатство, от которого зависит наша жизнь. Последствия: 1. городское, промышленное, транспортное строительство - изымаются земли из с/х оборота; 2. строительство гидростанций, заполнение водохранилищ -затопление ценных пойменных земель. 3. чрезмерный выпас скота – значительная часть пастбищ разрушается и постепенно превращается в бесплодные пустыни. Использование тяжёлой с/х техники, которые превращают плодородную почву в пыль. Лекция 6. Основныенаправления рациональногоприродопользования. Принципы рациональногоприродопользования Основные вопросы: 1. Роль природных условий и ресурсов в развитии и размещении производительных сил. 2. Принципы рационального природопользования Природные условия и ресурсы являются одним из важнейших факторов экономического развития. В зависимости от характера залегания и размещения природные условия и ресурсы могут ускорять или замедлять развитие производительных сил страны. Доступность и легкость освоения ресурсов способствует быстрому росту производства материальных благ. И наоборот, большая трудоемкость освоения природных ресурсов или их значительное удаление от хозяйственных центров затрудняет развитие производительных сил, снижает эффективность производства. Распределение природных ресурсов по территории отличается, как правило, чрезвычайно большой неравномерностью, что в значительной степени определяет территориальное разделение труда и хозяйственную специализацию тех или иных регионов. Часто природно-ресурсный фактор служит основой формирования хозяйственной структуры территории, определяет территориальную организацию производительных сил. Более того, природные ресурсы — это естественная база развития экономики страны, поэтому весьма существенной является экономическая оценка всего комплекса природных ресурсов. Она позволяет выявить ресурсообеспеченность территории и определить практические меры по обеспечению ее недостающими ресурсами на перспективу, что способствует совершенствованию межрайонных производственных 20 связей. С этих позиций важным является установление природно-ресурсного потенциала территории. Под природно-ресурсным потенциалом понимают совокупность природных ресурсов региона, которые используются или могут быть использованы в хозяйстве с учетом тенденций научно-технического прогресса. Величина природно-ресурсного потенциала может быть определена как сумма потенциалов отдельных видов природных ресурсов (минеральных, водных, лесных, земельных и др.) и зависит от целого ряда факторов. Важнейшими из них являются: 1)численность имеющихся в регионе природных ресурсов (чем больше ряд естественных ресурсов, вовлеченных и подлежащих использованию в процессе производства, тем больше величина природно-ресурсного потенциала), 2) их количественные и качественные характеристики содержание полезного вещества, мощность пластов и т.д.), (величина запасов, 3)комплексность использования каждого вида природных ресурсов. Принципы рационального природопользования. Совершенствование ресурсных циклов является магистральным путем перехода к рациональному природопользованию и базируется на нескольких общих правилах и принципах, которые можно использовать в любой области природопользования и производства. Эти принципы можно сформулировать следующим образом: Принцип системного подхода предусматривает всестороннюю комплексную оценку воздействия производства на окружающую среду и ее ответных реакций. С позиции системного подхода ни один ресурс не может использоваться или охраняться независимо от другого. •Принцип оптимизации природопользования заключается в применении наиболее целесообразных решений об использовании природных ресурсов и природных систем на основе одновременного экологического и экономического подхода, прогноза развития различных отраслей и регионов. •Принцип опережения темпов заготовки сырья темпами выхода конечной продукции основан на снижении количества образующихся в процессе производства отходов, т. е. на более полном использовании и уменьшении количества исходного сырья, затрачиваемого на единицу продукции. •Принцип гармонизации отношений природы и производства заключается в создании и эксплуатации природно-технических систем, обеспечивающих, с одной стороны, высокие производственные показатели, а с другой — поддержание в зоне своего влияния благоприятной экологической обстановки. • Принцип саморегуляции. При создании техногенных комплексов необходимо учитывать, что способностью к саморегуляции и саморазвитию могут обладать не только биологические, но отчасти и рационально созданные производственные и природно21 техногенные системы, что позволяет значительно снизить их негативное влияние на биосферу и затраты на поддержание устойчивости. •Принцип комплексного использования природных ресурсов и концентрации производства на базе имеющихся в регионе сырьевых, энергетических, демографических ресурсов заключается в создании территориальных производственных комплексов, которые позволяют более полно использовать природные ресурсы, тем самым снизив количество отходов и вредную нагрузку на окружающую среду. • Принцип безотходности. Отходы, образующиеся в результате использования одного природного ресурса, должны использоваться или служить сырьем для другого производства. Лекция 7 Рационального использования и мониторинг атмосферного воздуха, водных ресурсов. Основные вопросы: 1.Атмосфера и ее состав. 2.Экологическое состояние атмосферы. 3. Водные ресурсы Земли. 4.Загрязение и очистка водных ресурсов. Атмосфера, ее состав Условием появления и развития жизни на Земле является атмосфера — окружающая Землю газовая среда, воздушный бассейн. Атмосферный воздух — это механическая смесь газов со взвешенными каплями воды, частицами пыли, кристаллами льда и пр. Атмосферное давление и плотность с высотой убывают, и атмосфера без резкой границы постепенно переходит в космическое пространство. Различают несколько основных слоев атмосферы. Нижний, прилегающий к земной поверхности, называется тропосферой(высота 8—10 км у полюсов и 16—18 км — над экватором). Температура воздуха с высотой постепенно понижается — в среднем на 6 °С на каждый километр высоты, что заметно проявляется не только в горных районах, но и на возвышенностях. В тропосфере содержится до 80% всей массы воздуха, основное количество атмосферных примесей и практически весь водяной пар. Именно в этой части атмосферы на высоте 10—12 км образуются облака, возникают грозы, дожди, протекают другие физические процессы, формирующие погоду и определяющие климатические условия в разных областях планеты. Выше начинается стратосфера, которая простирается до высоты 50—55 км от поверхности океана или суши. Этот слой атмосферы значительно разрежен, количество кислорода и азота уменьшается, а водорода, гелия и других легких газов увеличивается. Образующийся здесь озоновый слой (экран) поглощает ультрафиолетовую радиацию и сильно влияет на тепловые условия поверхности Земли и физические процессы в тропосфере. 22 На высоте 55—80 км простирается мезосфера, между 80—800 км расположена термосфера, в составе которой преобладают гелий и водород; часть молекул разлагается космическим излучением на атомы и ионы, температура на высоте 400 км достигает 1500 °С. Мезосфера и термосфера вместе образуют мощный слой, называемый ионосферой(область заряженных частиц — ионов и электронов). Самая верхняя, сильно разреженная, часть атмосферы составляет экзосферу.В ней преобладают газы в атомарном состоянии, температура повышается до 2000 °С. Газы экзосферы постепенно рассеиваются в межпланетном пространстве. Эколого-экономическое значение атмосферы заключается в выполнении следующих функций: Эколого-экономические функции атмосферы: Экологические функции - Условия существования жизни - Терморегулирующая - Защитная - Среда распространения света и звука, инфекционных заболеваний - Переносчик влаги Экономические функции - Источник сырья (азот, аргон) - Источник электроэнергии - Транспортная. Наибольшее значение имеет тропосфера, где сосредоточено 80 % всей массы воздуха, основное количество примесей, весь водяной пар и происходят основные атмосферные процессы. Над территорией России атмосферный воздух особенно загрязнён в Европейской части России и в южных районах Сибири. В России мониторинг загрязнения воздуха осуществляется более чем в 250 городах, в большинстве из которых средние за год концентрации вредных веществ в воздухе превышают ПДК. Основные источники загрязнения: промышленность, ТЭС, АЭС (в случае аварии радиоактивное загрязнение), транспорт (47% от общего объёма выбросов), лесные пожары. Наши предприятия ещё недостаточно оснащены пылегазоулавливающими установками, часто они неисправны или эффективность функционирования занижена. Лишь 40% российских предприятий, загрязняющих атмосферу, оборудованы современными пылегазоочистными сооружениями. Загрязнение атмосферного воздуха является причиной выпадения кислотных дождей, возникновения озоновых дыр. Основной вклад в трансграничное загрязнение воздуха России вносят Украина, Польша, Беларусь, Румыния, Германия. Тридцать процентов заболевания горожан непосредственно связано с загрязнённостью воздуха выхлопными газами. Водные ресурсы. Ресурсы пресных вод составляют незначительную долю суммарного объема гидросферы, но именно они играют решающую роль в общей циркуляции воды, 23 функционировании экологических систем, в жизнедеятельности человека и существовании других живых существ, в развитии производства. На пресные воды приходится около 2,5% гидросферы, используемая часть (речной сток, озерная вода) составляет менее 1 % от общего объема вод гидросферы. Россия обладает одним из самых высоких водных потенциалов в мире (примерно 10% мировых). Преобладает водозабор из поверхностных источников (примерно 80%); подземные воды в основном используются на нужды ЖКХ (примерно 50% используемых подземных вод). Большая часть забранной воды (⅔) сбрасывается в поверхностные объекты в виде сточных вод, из которых треть составляют загрязнённые воды. Степень освоения подземных вод составляет 33%. Наблюдается не только загрязнение поверхностных и подземных вод, особенно в районах с высокой концентрацией промышленных предприятий и населения, но и их истощение (особенно на юге). Россия занимает второе место в мире по гидроэнергопотенциалу. Таким образом, в настоящее время из-за загрязнения около 70% рек и озёр и 30% подземных утратили свои качества как источника питьевого водоснабжения. Практически 70% населения РФ потребляют воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая». Основными источниками загрязнения являются: - сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, - крупных животноводческих комплексов и ферм, - ливневые стоки в городах и - смыв дождевыми потоками ядохимикатов и удобрений с полей. Разбавление сточных вод — это процесс перемешивания сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются, в итоге уменьшается концентрация примесей в сточных водах В процессе водоотведения — совокупности санитарных мероприятий и технических устройств — обеспечивается удаление сточных вод за пределы городов и других населенных мест или промышленных предприятий. Самоочищение в гидросфере связано с круговоротом веществ. В водоемах оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов. Вопросы для самоконтроля: 1.Перечислите компоненты атмосферного воздуха. 2.Как меняются свойства воздуха от нижних слоев атмосферы к нижним. 3.Основные загрязнители атмосферного воздуха и способ очистки . 4.Назовите способы очистки воды и их рентабельность Лекция 8. Рациональное использование и мониторинги мониторинг недр,земельных ресурсов. Основные вопрос: 24 1. Вид земельных ресурсов. 2. Последствия землепользования. 3. Рациональное использование земных недр. Россия занимает одно из ведущих мест мира по обеспеченности землёй. Земельный фонд России составляет 1 709,2 млн. га. Сельхозугодья (без оленьих пастбищ) составляют 13%, в том числе пашни – 7%, из которых 1222 млн. га – чернозёмы, на которых производится 80% сельхозпродукции. Земельные ресурсы— это часть мирового земельного фонда пригодная для хозяйственного использования. Земельный фонд планеты представляет собой сочетание разнообразных категорий земель. Наибольшие площади заняты сельскохозяйственными угодьями — более 35%, лесами и кустарниками — 30%, населенными пунктами, промышленностью и транспортом — свыше 3% от всего земельного фонда. Сельскохозяйственные угодья— это участки земли, используемые в сельскохозяйственном производстве. пашни − земли, систематически обрабатываемые и используемые для посева различных сельскохозяйственных культур, - многолетние насаждения − сады, ягодники, - залежи − пашня, не обрабатываемая в течение длительного времени, - сенокосы и пастбища − луга, используемые для сенокошения и выпаса сельскохозяйственных животных. Рациональное землепользование может повышать естественное плодородие почвы, улучшать состояние земельных ресурсов. Однако при неправильном, расточительном хозяйствовании происходят значительные потери продуктивных земель, проявляется деградация земель (почв). Деградация земельозначает снижение или потерю биологической и экологической продуктивности пахотных земель, орошаемых пахотных земель, лесов и лесных участков в результате землепользования или процессов ветровой и водной эрозии почв, ухудшения их физических, химических и биологических или экологических свойств, долгосрочной потери естественного растительного покрова. Основными причинами ухудшения качества земельных ресурсов являются: 1) Ускореннаяэрозия почвы(от лат. erosio— разъедание). Под термином «эрозия почвы» понимают разрушение верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающей почвообразующей породы поверхностными водами и ветром. Под влиянием хозяйственной деятельности человека возникает ускоренная эрозия, которая часто приводит к полному разрушению почвы. Эрозия почвы может быть водной и ветровой. 25 Водная эрозияпредставляет собой смыв почвы талой или ливневой водой. Неровности микрорельефа способствуют образованию промоин. При больших уклонах поверхности и на длинных склонах в результате водной эрозии почвы возникают овраги. Наибольших размеров эрозия почвы достигает на распахиваемых землях, особенно на почвах легкого механического состава. Ветровая эрозия − интенсивное перемещение частиц почвы и подстилающих ее пород по земной поверхности, обусловленное ветром. Она наблюдается в любое время года и при любой силе ветра, но наиболее интенсивно проявляется весной при сильных ветрах, когда почва взрыхлена и не покрыта растительностью. Ветровая эрозия проявляется в виде пыльных (черных) бурь и местной (повседневной) эрозии. Эрозия почвы приводит не только к разрушению почвенного покрова, но и к снижению урожайности сельскохозяйственных культур (от 5 до 60 %). (К сведению: Вследствие эрозии почвы на земном шаре в XX столетии из сельскохозяйственного оборота выбыло несколько десятков миллионов гектаров пахотных земель, а несколько сотен миллионов гектаров нуждаются в проведении противоэрозионных мероприятий. Наибольших размеров эрозия почвы достигла в США, Канаде, странах Средиземноморья, Ближнего Востока, Южной Азии, в Китае и Австралии. В странах СНГ водной и ветровой эрозии почвы подвержено по имеющимся оценкам около 475 млн га сельскохозяйственных угодий, в том числе 177 млн га пашни. Площадь оврагов превысила 10 млн га, а их общая протяженность составила более 1 млн км.) 2) Аридизация(снижение увлажненности) территорий, проявляется в увеличении площади пустынь. Под угрозой распространения пустынь находится '/5 часть суши. По подсчетам специалистов ООН, за вторую половину XX века площадь Сахары разрослась на 650 тыс. км2, край ее ежегодно продвигается на 1,5—10 км, а Ливийской пустыни — до 13 км в год. 3) Вторичное засоление почв — накопление в верхних горизонтах почвы вредных для растений солей. Засолению подвержено около 50% площади орошаемых земель мира. 4) Загрязнение — внесение химических загрязнителей в количествах концентрациях, превышающих восстановительную способность почвенных экосистем. и Основными источниками загрязнения являются: - промышленность, - сельскоеи жилищно-коммунальное хозяйства, - транспорт. Особенно опасными загрязнителями являются тяжелые металлы и радионуклиды, в первую очередь для человека и животных. 26 Процессы деградации сельхозугодий развиваются неравномерно, затрагивая прежде всего Поволжье, Северный Кавказ, Южный Урал. Увеличивается площадь земель, нарушенных в результате хозяйственной деятельности. Полезные ископаемые. Этот вид ресурсов стали использовать еще в каменном веке. Какие минеральные ресурсы вы знаете? Сегодня используется человеком около 200 минералов, невозобновимы.(студенты заполняют схему, работая с атласом) все они Минеральные ресурсы. Топливные (горючие) Уголь (Китай, Россия) Нефть ( Ближний Восток) Газ (Россия, Ближ. Восток) Уран( Австралия Канада) рудные нерудные (металлические) (неметаллы) Железо(Китай, фосфориты Россия, сера, соль Европа, аппатиты Канада) алмазы Медь (Канада. (ЮАР, Австралия) Сша, Чили, Перу) Алюминий (Россия) Интересно: В России идет утечка ½ нефти. В Татарстане экспериментом удалось увеличить добычу нефти, важно более точно вычислять толщину , пористость , сдвиги нефтяных залежей. Разведка полезных ископаемых из космоса. Видно до 3-10 км. Вглубь (О наличии ископаемых говорят резкие перепады температур, вибрации. Этот метод пока очень дорогой, но перспективный.) Проблемы использования недр земли: 1.Не добывают в руде сопутствующие минералы. 2.15-20% при добычи остается в недрах земли. 3.Не используется сопутствующий нефти газ. 4. нет достаточного оформления застройки площадок в недрах Вопрос для самоконтроля: 1.перечислите вид сельскохозяйственных угодий в порядке убывания их сельскохозяйственной значимости. 2.Отметьте основные вид экологических проблем почв. 3.Сделайте ввод об общих путях решения проблем деградации земель. 4.чем отличаются ветровая и водная эрозия? 27 5.как изменяется ландшафт после добычи полезных ископаемых. 6.Перечислите спектр проблем, связанных с добычей полезных ископаемых? Лекция 9. Рациональное использование и мониторинг растительного и животного мира, ландшафтов. Основные вопросы: 1.Рстительные ресурсы. 2.Ресурсы животного миар. Теоретическая часть. Растительные ресурсы. Значение растительности в природе и жизни человека велико и разнообразно. Зелёные растения благодаря фотосинтезу и выделению кислорода обеспечивают существование жизни на Земле. Из всех растительных ресурсов самое важное значение имеют леса. Они больше всего пострадали от хозяйственной деятельности и раньше всего стали объектами охраны. Лес – совокупность земли, древесной, кустарниковой и травяной растительности, животных, микроорганизмов и других компонентов окружающей среды, биологически взаимосвязанных и влияющих друг на друга в своём развитии. Значение ЛЕСа: 1. Древесина: продукты механической обработки (шпон, стройматериалы, пиломатериалы); продукты химической переработки (целлюлоза, вискоза, бумага,спирт, дрожжи, скипидар, канифоль); топливо. 1. Недревесные продукты: грибы, ягоды, плоды, живица, пастбища, продукция охоты, лекарственное сырьё, растительное сырьё. 2. Средообразующие функции: санитарно-гигиеническая, почвозащитная, водоохранная и водорегулирующая, климаторегулирующая, рекреационная. ГРУППЫ ЛЕСОВ: 1. Первая группа – леса с защитными экологическими функциями (водоохранные, полезащитные, санитарно-гигиенические, рекреационные) – лесопарки, заповедники, городские и пригородные леса, санитарно-защитные зоны). Разрешены только рубки ухода. 2. Вторая группа – леса районов с недостаточными лесосырьевыми ресурсами, а также леса районов, где наблюдается высокая концентрация населения, производства и транспортных путей. Разрешены рубки в размере годичного прироста, ухода. 3. Третья группа – леса многолесных районов, имеющие в основном эксплуатационное значение и предназначенные для удовлетворения потребностей народного хозяйства в древесине. Осуществляются промышленные рубки. Факторы воздействия человека на растительность: 28 1. Прямые: сплошная вырубка лесов, лесные пожары, уничтожение лесов при создании хозяйственных объектов. 2. Косвенные: изменение условий произрастания в результате антропогенного загрязнения воздуха, воды, применения пестицидов и минеральных удобрений. Лесами покрыто 28% суши. Леса планеты объединяют в 2 лесных пояса: 1. Северный (в сев.п.) – преобладают хвойные породы (Россия, Канада, США). 2. Южный (в юж.п.) – преобладают влажные субтропические и экваториальные леса (Бразилия, Индонезия, Конго). Сейчас интенсивно вырубаются леса южного пояса вследствие: 1) расчистки лесных земель для различных хозяйственных нужд, прежде всего, для ведения подсечно-огневого земледелия; 2) использования древесины в качестве топлива; 3) увеличения экспорта древесины в развитые страны. Экологические последствия сведения лесов: 1. Деградация почвенного покрова: обеднение почв, ускорение эрозионных процессов, опустынивание. 2. Изменение климатических условий: аридизация территорий вследствие уменьшения осадков; потепление климата (увеличение СО2). 3. Уменьшается видовое разнообразие. Мероприятия по охране лесных ресурсов (на примере лесов России): 1. Распределение лесосечного фонда и нормирование рубок. 2. Борьба с потерями древесины при заготовке, транспортировке и использовании. 3. Воспроизводство и повышение продуктивности лесов (содействие естественному возобновлению, лесопосадки, проведение мелиоративных работ). 4. Борьба с лесными пожарами: противопожарная пропаганда среди населения, дозорно-сторожевая служба, тушение. 5. Защита лесов от вредителей и болезней (насекомые, грибки, вирусы, грызуны…): прямой сбор и уничтожение, использование пестицидов, уничтожение вредителей их естественными врагами. 6. Защита лесов от химических загрязнений. Ресурсы животного мира. Животный мир – это совокупность всех видов и особей диких животных (млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, а также насекомых, моллюсков и других беспозвоночных), населяющих определённую территорию или среду обитания и находящихся в состоянии естественной свободы. Значение животного мира в природе и жизни человека. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ: средозащитная (сохранение экологического равновесия), участие в процессах биологического круговорота, содействие опылению, распространению растений, повышение плодородия почв, очищение воды от загрязнителей, санитарная функция, рекреационная функция. ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ: пищевые продукты, техническое сырьё, лекарственное сырьё, племенной материал для звероводства. 29 Факторы антропогенного воздействия на животный мир: 1. Прямые: массовое истребление и охота, браконьерство, интродукция. Интродукция – случайный или преднамеренный перенос особей какого-либо вида за пределы их ареала, в новые природно-климатические условия. 2. Косвенные: загрязнение окружающей среды (тяжёлые металлы, пестициды, нефтепродукты и т.п.), разрушение мест обитания (вырубка лесов, осушение болот, распашка, степей и т.п.). Сейчас преобладает косвенное воздействие. Главными в системе российского законодательства о животном мире являются законы «Об охране окружающей среды» (2002 год) и «О животном мире» (1995). Законом о животном мире предусмотрены порядок использования охотничьих животных; ведение мониторинга за популяциями диких животных; меры по охране и восстановлению редких и исчезающих видов. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Вопросы для самоконтроля: Значение лесных ресурсов в хозяйственной деятельности человека. Три группы лесов и их своеобразие. Раскройте прямые и косвенные факторы , влияющие на растительные ресурсы. Мероприятия по охране лесных ресурсов. Приведите примеры таких мероприятий на территории Краснодарского края, Армавира. Что составляет многообразие животного мира. Экологические функции ресурсов животного мира. Тема 1.3.Экологические кризисы и экологические катастрофы. Лекция 10. Загрязнение окружающей среды токсичными и радиоактивными веществами Основные вопросы: 1.Виды и источники загрязнения. 3.Зеленая революция и ее последствия. Виды и источники загрязнения. Это привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ Физическое (тепловое, шумовое, электромагнитно, световое, радиоактивное) Химическое (тяжелые металлы, пестициды, пластмассы и др. химические вещества) Биологическое (биогенное, микробиологическое, генетическое) Информационное (информационный шум, ложная информация, факторы беспокойства) Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду. 30 Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы. Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Оболочка Основные источники загрязнения Атмосфера Промышленность Транспорт Тепловые электростанции Гидросфера Сточные воды Утечки нефти Автотранспорт Литосфера Отходы промышленности и Сельского хозяйства Избыточное использование Удобрений Основные вредные вещества Оксиды углерода, серы, азота Органические соединения Промышленная пыль Тяжелые металлы Нефть Нефтепродукты Пластмассы Резина Тяжелые металлы Техногенное воздействие на окружающую среду может носить локальный (от единичного фактора) или комплексный (от группы различных факторов) характер. Эти воздействия, как правило, характеризуются различными коэффициентами экологической опасности в зависимости от вида воздействия и их характера, а также объекта воздействия. Основными путями миграции токсичных, радиоактивных и других веществ, опасных для человека, животных и растений, являются: 1) перенос воздушными течениями; 2) распространение по водным объектам, в том числе проникновение в подземные воды, с последующим попаданием в воды Мирового океана; 3) движение по трофическим цепям - ряду видов или их групп, каждое предыдущее звено в которых служит пищей для следующего. Загрязнение окружающей среды токсинами - металлами, хлорированными углеводородами, нитратами, нитритами и нитросоединениями, асбестом, диоксинами и пестицидами - представляет серьезную опасность для всех экосистем. Не 31 меньшую опасность несут канцерогенные вещества - бензапирен, промышленная пыль, диоксид азота и диоксид серы. Потенциальную опасность для водных экосистем и человека-водопользователя представляет аккумуляция радионуклидов водной биотой и донными осадками вследствие долгого периода распада изотопов стронция, цезия, циркония и ниобия. В организм человека, как и другие живые организмы, радиоактивные и химические загрязнения проникают через дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт с потребляемой пищей и водой. В ходе метаболизма загрязняющие вещества превращаются в неопасные продукты, выводимые затем из организма через выделительную систему. Ксенобиотики не перерабатываются ферментными системами организмов. Значительная часть канцерогенных веществ превращается в еще более опасные и токсичные вещества, чем до поступления в организм. Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения. К основным загрязнителям атмосферы относятся диоксид углерода, оксид углерода, оксид азота, фреоны, метан и тропосферный озон. Один из основных по массе загрязнителей атмосферы - СО2. Основной аэрозоль атмосферы - сернистый ангидрид (SO2), несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4-5 сут.). На практике для определения степени загрязнения атмосферного воздуха используют нормирование, а именно два вида нормативов: ПДКсс - среднесуточные - для оценки осредненных за продолжительный период (от суток до года) концентраций, и ПДКмр для оценки непосредственно измеренных максимальных разовых концентраций. На загрязнение воздушного бассейна большое влияние оказывает выпадение кислотных соединений: сернокислотные и азотные выпадения охватили значительные территории РФ. Одним из главных свойств воды как компонента эколого-географической среды является ее незаменимость. Около 50% населения России используют для питья воду, не соответствующую гигиеническим требованиям по различным показателям качества. Основными источниками загрязнения гидросферы являются: сточные воды промышленных предприятий объемом несколько млрд. км3 в год; городские сточные воды; канализационные воды животноводческих хозяйств; дождевые и талые воды с растворенными химическими веществами, образующиеся в городах и на полях; водный транспорт; естественные осадки из атмосферы. Радиоактивное загрязнение природных сред на территории РФ в настоящее время обусловлено следующими источниками: глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами - продуктами испытаний ядерного оружия; выбросом радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле - мае 1986 г.; плановыми и аварийными выбросами радиоактивных веществ в окружающую среду от предприятий атомной промышленности. Чрезвычайно опасными для человека являются параметрические загрязнения окружающей среды: повышенный радиационный фон, уровни шума и электромагнитных колебаний. Зеленая революция и ее последствия. 32 Термин «зеленая революция» появился в 1960-е гг. в связи с прорывом, произошедшим в сельском хозяйстве, который позволил увеличить урожаи в небывалой степени. Земледельцы пытались увеличить урожаи, улучшая сорт семян, с древнейших времен – они оставляли семена самых крупных, высоких и сильных растений. Современные посевы – это результаты тысяч лет экспериментальной селекции, плоды работы миллионов земледельцев со всего света. Зеленая революция – это производственный бум в сельском хозяйстве, произошедший благодаря использованию высокоурожайных сортов пшеницы и, несколько позднее, риса и кукурузы, которые были выведены в 1940-х гг. Чрезвычайной плодовитостью новые семена были обязаны повышенной способности усваивать нефтехимические удобрения. Для получения высоких урожаев, новым посевам требовалось намного больше удобрений, чем могли усвоить обычные семена. Удобрения, включая повышенный спрос на него, его поставки и обучение земледельцев применению удобрений – это один из ключей к Зеленой революции. Существует, также, и другое последствие Зеленой революции, которая крепко привязала сельское хозяйство к нефтехимической промышленности: разработав высокоурожайные сорта, земледельцы начали засеивать поля лишь ими. Поэтому, на протяжении нескольких десятилетий, выращивалось лишь несколько сортов. В Индии, например, до Зеленой революции, существовало около 30,000 сортов риса. Сейчас там высаживают только 10, и все они – высокоурожайные. По причине этой монотонности, растения были более подвержены болезням и атакам вредителей. Ограниченная генетическая база, также, делает семена более легкой целью для насекомых. Таким образом, сельское хозяйство стало неразрывно связано с нефтехимической промышленностью. Новые семена не будут расти без нефтехимических удобрений. Более того, они требуют и дополнительной работы. Эти семена существенно увеличивают расходы сельского хозяйства: выращивание высокоурожайных семян ИР-8 (рис) стоило в 4 раза дороже, чем выращивание обычного риса, из-за удобрений, пестицидов и дополнительной работы. Вот чем оборачивается для нас Зеленая революция и её последствия. Вопросы для самоконтроля: 1.Основные загрязнители, их классификация; 2.Перечислить основные пути миграции и накопления в биосфере токсичных и радиоактивных веществ; 3.Что такое «Зелёная» революция и каковы ее последствия? 4. Перечислить антропогенные и естественные загрязнения; Лекция 11. Способы ликвидации последствий заражения окружающей среды токсичными и радиоактивными веществами. Основные вопросы: 1.Основные последствия антропогенных загрязнений. 2. Методы ликвидации последствий загрязнений. 3. Способы ликвидации последствий токсичного и радиоактивного загрязнения. 33 Основные последствия антропогенных загрязнений. Разрушение озонового слоя Земли. Озоновый слой — это воздух на высотах 7-18 км с высокой концентрацией озона O3, поглощающего губительное для живого ультрафиолетовое излучение (УФИ) Солнца. При его истощении возрастает поток УФИ на поверхности Земли, что будет приводить к поражению глаз и подавлению иммунной системы людей, снижению урожайности растений. Основной причиной снижения концентрации озона считаются выбросы в атмосферу хлор- и фторсодержащих соединений: фреон из холодильной техники, распылители косметики (другая гипотеза — изменение магнитного поля Земли, обусловленное человеческой деятельностью). Реально наблюдаемый результат — “озоновые дыры” над Антарктидой (максимальное снижение концентрации озона — в 3 раза), над Арктикой, Восточной Сибирью и Казахстаном. В последнее время, по мере усиления технической мощи человечества, изменяется состав почвы, воды и воздуха. Эволюция видов переходит в эволюцию биосферы. Например, участились мощные землетрясения. За первую половину XX века было отмечено 15 землетрясений мощностью свыше 7 баллов (погибли 740 тыс. чел.), а во второй половине — 23 (погибли более миллиона человек). В последние десятки лет землетрясения техногенного характера отмечены в несейсмических районах (Татарстан, Ставрополье). Увеличивается число мощных ураганов, цунами, тайфунов, катастрофических разливов рек (Рейн, Лена) Парниковый эффект— это современный физико-химический процесс нарушения теплового баланса планеты с ускоряющимся ростом температуры на ней. Принято считать, что этот эффект вызван накоплением в атмосфере Земли “парниковых газов”, образующихся, в основном, в процессе сжигания органического топлива. Инфракрасное (тепловое) излучение поверхности Земли не уходит в космическое пространство, а поглощается молекулами этих газов, и его энергия остается в атмосфере Земли. За последние сто лет средняя температура поверхности Земли возросла на 0.8° С. Предполагается повышение уровня Мирового океана на 15-95 см с затоплением плотно населенных районов речных дельт в Западной Европе и Юго-Восточной Азии, сдвиг климатических поясов, изменение направления ветров, океанских течений (включая Гольфстрим) и количества осадков. Кислотные дожди — это следствие загрязнения воздуха. Дым, образующийся при сжигании угля, нефти и бензина, содержит газы — двуокись серы и двуокись азота. Эти газы попадают в атмосферу, где растворяются в капельках воды, образуя слабые растворы кислот, которые затем выпадают на землю с дождем. Кислотные дожди вызывают гибель рыбы и наносят ущерб лесам в Северной Америке и Европе. Они также портят посевы сельскохозяйственных культур и даже воду, которую мы пьем. Растениям, животным и зданиям кислотные дожди наносят вред. Воздействие их особенно ощутимо вблизи городов и промышленных зон. Ветер переносит облака с капельками воды, в которых растворены кислоты, на большие расстояния, поэтому кислотные дожди могут выпадать за тысячи километров от того места, где первоначально зародились СМОГ, густая смесь дыма с ТУМАНОМ и химическими парами, образующаяся в атмосфере над урбанизированными или промышленными районами. Смог возникает, как правило, там, где есть радиационный туман. В безветренную погоду туман становится гуще, и в воздухе накапливается больше промышленной грязи, т. к. она не может 34 рассеяться в атмосфере. Вокруг загрязняющего вещества конденсируются капельки воды, образуя густой смог. Одним из районов, где больше всего смога, является Лос-Анджелес, штат Калифорния. Методы ликвидации последствий загрязнений. Методы очистки сточных вод Очистка сточных вод основана по существу на принципах процессов самоочищения. Которые происходят в природе. Первая ступень – механическая очистка. Сначала с помощью решеток (сеток) подлежат отделению крупные, нерастворенные, плавающие загрязнения (бумага, тряпки и т.п.). После этого вода поступает в уловители – бетонированные емкости. Которых ток воды замедляется (до 0,2-0,3 м/сек), и твердые частицы осаждаются на дно (так называемые песколовки). Следующие уловители имеют перфорированное днище, через которое в медленно текущую воду нагнетается воздух. Пузырьки воздуха перехватывают жировые частицы, которые выносятся на поверхность, а затем осаждаются (жироловушки, нефтеловушки). Осадок время от времени сгребается и вывозится в места временного захоронения или на переработку. Отстойники представляют собой бетонные емкости больших размеров, в которых движение воды еще более замедляется (до 0,01 м/сек) и в них осаждают-ся мелкие частицы – менее 0,01 мм. Образующийся зернистый осадок удаляется и вывозится. В результате механической очистки из воды удаляется 40-70% и более взвешенных ней веществ, однако при этом не улавливается большинство взвешенных и растворенных в воде органических веществ. Следующая ступень –химическая очистка (представлена на рисунке 22). Она применяется при очистки питьевой воды. В воду добовляют вещества, вызывающие процессы коагуляции (различные хлористые соединения), в результате чего образуется осадок, содержащий и загрязнения. Время от времени осадок удаляют. Для очистки сточных вод применяются также методы биологической очистки. При этом используются микроорганизмы, которые черпают энергию для жизнедеятельности из органических веществ аэробно или анаэробно. Аэробные бактерии-аммонификаторы в аэротенках разлагают белки до аммония, а бактерии- нитрификаторы окисляют аммоний до нитратов и нитритов. Микроорганизмы находятся или в тонком слизистом слое не пористом ма-териале внутри так называемого биологического фильтра, или непосредственно добавляются в воду в качестве активационного материала. Для уменьшения площади очистных сооружений применяют активный ил – слой мягкого грунта на дне, насыщенный микроорганизмами. Биологический фильтр представляет собой башню. Наполненную пористым материалом (например, кирпичной крошкой), сквозь которую медленно стекает вода. В аэротенках приток кислорода обеспечивается перемешиванием воды и притоком в нее воздуха. При такой активации сточных вод скопления микроорганизмов бурно развиваются, о чем свидетельствует потребление кислорода, а также образование осадков в виде хлопьев. В отстойниках образовавшиеся хлоогромное количество ила, которое содержит много органических веществ и различных микроорганизмов. В нем с помощью анаэробных микроорганизмов начинают происходить процессы гниения. При этом образуется биогаз, содержащий главным образом метан (болотный газ). В метантенках метанообразующиеся бактерии сбраживают органические вещества, взвешенные или растворенные в сточных водах. В результате получают не только очищенную воду, но и биогаз. Осадок (выгнивающий материал), если он не содержит токсических веществ – тяжелых металлов, обезвоживают, брикетируют и используют как топливо или добавляют 35 к нему различные химически соединения (фосфаты и др.) и используют для производства органических удобрений. При биологическом способе очистки количество содержащихся в воде загрязняющих веществ уменьшается на 90-95%, и это вполне достаточно, чтобы ее можно было выпустить реки и водоемы, где доочистка происходит уже естественным (природным) путем. Промышленные сточные воды, стоки больниц и других специальных объектов должны проходить дополнительную специальную очистку и дезинфекцию в зависимости от характера загрязнений. На рисунке 22 упрощенно представлена технология механической и биологической очистки бытовых сточных вод. Методы очистки промышленных выбросов в атмосферу Основной физической характеристикой атмосферы является концентрация – масса (мг) вещества в единицу объема (м3) воздуха при нормальных условиях. Концентрация примесей служит основным параметром при нормировании со-держания примесей в атмосфере. Классификация пылеулавливающего оборудования основана на принципиальных особенностях механизма отделения твердых частиц от газовой фазы. Это оборудование можно разделить на 4 типа (смотрите рисунок 23). Широко используются и являются наиболее легкими аппараты сухой очи-стки. Аппараты мокрой очистки или скрубберы имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от частиц от частиц мелкозернистой пыли с размером более 0,3-1 мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. ( Смотрите рисунок 24). Аппараты фильтрационной очистки предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверхность пористых фильтрующих перегородок. Недостаток – большие габариты. (Смотрите рисунок 25). Аппараты электрофильтрационной очистки (смотрите рисунок 26) пред-назначены для очистки больших объемных расходов газа от пыли и тумана (масляного), в частности дымовых газов. Конструкции разнообразны, но основаны на осаждении частиц пыли в электрическом поле. Мероприятия по предотвращению выбросов в атмосферу можно разделить на группы: - усовершенствование технологических процессов; - применение более совершенных конструкций; - модернизация методов пылеулавливания; - герметизация агрегатов и материальных потоков; - предварительная термоподготовка топлива. Вопросы для самоконтроля: 1. Что такое СМОГ и особенности его токсичного влияния на биоту. 2. Кислотные дожди и парниковый эффект- сущность явления и масштабы проблемы. 3. Чем отличаются химический, физический, биологический и механический типы очистки гидросферы. 4.Самые эффективные мероприятия по очистке гидросферы. Лекция 12. Проведение классификации групп отходов, выявить их источники и масштабы образования 36 1.Что такое отходы. Виды отходов. 2.Бытовые отходы. 3.Промышленные отходы, 4.Классы опасности. Что такое отходы. Виды отходов. Основные термины и определения, используемые ниже, приведены в соответствии Законом Российской Федерации “Об отходах производства и потребления” № 89-Ф3 от 24 июня 1998 г. (в редакции на 01.02.1999 г.) и постатейным комментарием к Федеральному закону “Об отходах производства и потребления». Отходы – вещества (или смеси веществ), признанные непригодными для дальнейшего использования в рамках имеющихся технологий, или после бытового использования продукции. Отходы производства – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства; вновь образующиеся в процессе производства попутные вещества, не находящие применения. В отходы производства включаются вмещающие и вскрышные породы, образующиеся при добыче полезных ископаемых, побочные и попутные продукты, отходы сельского хозяйства. Классификация отходов осуществляется по следующим факторам: 1) по физическим свойствам; 2) по методам утилизации и ликвидации; 3) по методам обезвреживания и переработки; 4) по источнику образования. Классификация отходов по источнику образования. Отходы производства образуются: - при добыче и обогащении полезных ископаемых; - при переработке: а) механической; б) физико-химической; в) иных видах. Отходы потребления: а) производственного; б) бытового. Классификация отходов по методам утилизации или ликвидации. Различают следующие методы: - биологическая обработка; - химическая обработка; - извлечение компонентов; - разделение фаз; - ликвидация (удаление) отходов. Согласно стандарту "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности", все промышленные отходы (ПО) делятся на четыре класса опасности: Первый - чрезвычайно опасные; Второй - высоко опасные; Третий - умеренно опасные; Четвертый – малоопасные. По состоянию различаются отходы твердые, жидкие и газообразные. По месту возникновения отходы подразделяются на бытовые, промышленные и сельскохозяйственные. По составу основным показателем можно считать происхождение 37 отходов - органическое и неорганическое, а также сжигаемы отходы или нет. Особую группу представляют собой отходы в виде энергии, называемые энергетическими (тепло, шум, радиоактивное излучение и т.п.). Все виды промышленных и бытовых отходов делят на твердые и жидкие. Твердые — это отходы металлов, дерева, пластмасс и других материалов, пыли минерального и органического происхождения от очистных сооружении в системах очистки газовых выбросов промышленных предприятий, а также промышленный мусор, состоящий из различных органических и минеральных веществ (резина, бумага, ткань, песок, шлак и т. п.). К жидким отходам относят осадки сточных вод после их обработки, а также шламы пылей минерального и органического происхождения в системах мокрой очистки газов. Все виды отходов производства и потребления по возможности использования можно разделить, с одной стороны, на вторичные материальные ресурсы (BMP), которые уже перерабатываются или переработка которых планируется, и, с другой стороны, на отходы, которые на данном этапе развития экономики перерабатывать нецелесообразно и которые неизбежно образуют безвозвратные потери. Приведенная далее схема классифицирует отходы по сфере их использования (рис. 1). Отходы могут быть использованы до или после обработки. На используемость влияет не только их качество, но и количеств в данном месте, а также местные условия. Рис 1. Классификация отходов по утилизации. В настоящее время нет единой классификации отходов крупного промышленного города или региона, в которой наиболее полно рассматривался бы ряд взаимосвязанных элементов: количественный и качественный состав отходов, применяемые и предполагаемые методы обработки, санитарно-гигиенические, экологические, а также некоторые градостроительные аспекты Бытовые отходы Отходы потребления – изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа. К отходам потребления относятся и твёрдые бытовые отходы, образующиеся в результате жизнедеятельности людей. Количество твердых бытовых отходов неуклонно возрастает из-за изме-нения образа жизни (в основном от использования одноразовой посуды, различ-ных емкостей, оберточных и упаковочных материалов и т.д.), а так же увеличе-ние численности населения. Рост массы бытовых отходов можно увидеть на ри-сунке 17. Состав городских бытовых отходов примерно таков: бумага 41%, пище-вые отходы – 21%, стекло – 12%, железо и его сплавы - 10%, пластмассы – 5%, древесина – 5%, резина и кожа – 3%, текстиль – 2%, алюминий – 1%, другие ме-таллы – 0,3%. К бытовым отходам могут быть отнесены непригодные для последующего использования предметы быта, пищевые продукты, товары утратившие свои потребительское свойства. Также в данную категорию входят твердые бытовые отходы , классификация которых определена следующими элеменами:отбрсы и бытовой мусор. Состав данного вида отходов зависит от таких факторов: 38 1. 2. 3. 4. уровень развития региона и страны, 2.культурный уровень населения и его обычаи, –время года и т.д. Порядка трети всех тбо- упаковочный материал, количество которого постоянно увеличивается. Классификация бытовых отходов построена на многокомпонентоности и неоднородности состава, малой плотности и нестабильности (способность к загниванию).в качестве источников образования мусора принимаются жилые здания, а также торговые , спортивные и прочие предприятия и организации. В состав таких отходов входят следующие их виды: -картон, -крупногабаритные материалы, -пищевые отходы, -металлы и пластик, -кожа и резина, -стекло, текстиль, дерево. Такова обобщенная классификация отходов. 3. Промышленные отходы, Классы опасности отходов. Согласно стандарту "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности", все промышленные отходы (ПО) делятся на четыре класса опасности: Первый - чрезвычайно опасные; Второй - высоко опасные; Третий - умеренно опасные; Четвертый – малоопасные. Принадлежность к классу опасности иных по химическому составу отходов можно определить расчетным методом как по летальной дозе ЛД50, так и по ПДК для данного химического вещества в почве, пользуясь математической формулой, справочной литературой (физико-химические константы, их токсичность по ЛД50 и утвержденными Минздравом России гигиеническими нормативами для химических веществ в почве. Лекция 13. Правила и порядка переработки, обезвреживания и захоронения промышленных отходов Основные вопросы: 39 1.Основные этапы переработки отходов. 2.Сортировка отходов. 3.Обезвреживание отходов. 4.Сжигание как основной метод. 5.Захоронение отходов. 6. Компотстирование и пиролиз. В отечественной и мировой практике наибольшее распространение получили следующие методы переработки твердых бытовых отходов (ТБО): — строительство полигонов для захоронения и частичной их переработки; — сжигание отходов на мусоросжигательных заводах; — компостирование (с получением ценного азотного удобрения или биотоплива); — ферментация (получение биогаза из животноводческих стоков, и др.); — предварительная сортировка, утилизация и реутилизация ценных компонентов; — пиролиз (высокомолекулярный нагрев без доступа воздуха) ТБО при температуре 1700 °С. Наиболее рациональным способом защиты литосферы от отходов производства и быта является освоение специальных технологий по сбору и переработке отходов. Переработка отходов — технологическая операция или совокупность технологических операций, в результате которых из отходов производится один или несколько видов товарной продукции. Утилизация – технологический процесс обработки отходов с целью повторного использования их компонентов в различных отраслях народного хозяйства. Утилизация отходов более широкое понятие, чем переработка, так как включает все виды их использования, в том числе в качестве топлива для получения тепла и энергии, а также для полива земель в сельском хозяйстве, закладки выработанного горного пространства и т.д. Обезвреживание отходов — технологическая операция или совокупность операций, в результате которых первичное токсичное вещество или группа веществ превращаются в нейтральные нетоксичные и неразлагающиеся соединения. Централизованная переработка отходов представляет собой совокупность операций по сбору, транспортированию и переработке отходов на специализированном производственном участке. Локальная переработка отходов представляет собой совокупность операций по переработке отходов, осуществляемых в зоне действия производственной установки, на которой образуются отходы. Технологии переработки всех видов отходов основываются на механических, гидродинамических, тепловых, диффузионных, химических и биохимических процессах. Механические процессы применяются при подготовке отходов к переработке. К ним относятся измельчение, агрегирование, сепарация и т.д. Гидродинамические методы используются для разделения и перемещения смесей отходов. Основаны на отстаивании под действием силы тяжести (гравитационном) в отстойниках и флотаторах. Тепловые процессы являются неотъемлемой частью многих способов переработки отходов (сжигания), а также различных процессов, связанных с выделением и утилизацией тепла. Диффузионными методами осуществляется перенос массы веществ путем дистилляции, сорбции, сушки, кристаллизации и т.д. Применяется в комплексе с тепловыми, механическими, иногда и химическими методами. 40 Химические методы обработки используются для окисления и восстановления отходов, переводы материала из одного физического состояния в другое и т.п. (растворение, экстрагирование щелочью, кристаллизация). Биохимические методы – это утилизация отходов с помощью микроорганизмов. В настоящее время существует ряд способов хранения и переработки твердых бытовых отходов, а именно: предварительная сортировка, санитарная земляная засыпка, сжигание, биотермическое компостирование, низкотемпературный пиролиз, высокотемпературный пиролиз. Предварительная сортировка. Этот технологический процесс предусматривает разделение твердых бытовых отходов на фракции на мусороперерабатывающих заводах вручную или с помощью автоматизированных конвейеров. Сюда входит процесс уменьшения размеров мусорных компонентов путем их измельчения и просеивания, а также извлечение более или менее крупных металлических предметов, например консервных банок. Отбор их как наиболее ценного вторичного сырья предшествует дальнейшей утилизации ТБО (например, сжиганию). Поскольку сортировка ТБО — одна из составных частей утилизации мусора, то имеются специальные заводы для решения этой задачи, т. е. выделения из мусора фракций различных веществ: металлов, пластмасс, стекла, костей, бумаги и других материалов с целью дальнейшей их раздельной переработки. Санитарная земляная засыпка. Такой технологический подход к обезвреживанию твердых бытовых отходов связан с получением биогаза и последующим использованием его в качестве топлива. С этой целью бытовой мусор засыпают по определенной технологии слоем грунта толщиной 0,6-0,8 м в уплотненном виде. Биогазовые полигоны снабжены вентиляционными трубами, газодувками и емкостями для сбора биогаза. Наличие в толщах мусора на свалках пористости и органических компонентов создаст предпосылки для активного развития микробиологических процессов. Толщу свалки условно можно разделить на несколько зон (аэробную, переходную и анаэробную), различающихся характером микробиологических процессов. В самом верхнем слое, аэробном (до 1—1,5 м), бытовой мусор благодаря микробному окислению постепенно минерализуется до двуокиси углерода, воды, нитратов, сульфатов и ряда других простых соединений. В переходной зоне происходит восстановление нитратов и нитритов до газообразного азота и его оксидов, т. е. процесс денитрификации. Наибольший объем занимает нижняя анаэробная зона, в которой интенсивные микробиологические процессы протекают при малом (ниже 2%) содержании кислорода. Сжигание - широко распространенный способ уничтожения твердых бытовых отходов, который широко применяется с конца XIX в. Сложность непосредственной утилизации ТБО обусловлена, с одной стороны, их исключительной многокомпонентностью, с другой — повышенными санитарными требованиями к процессу их переработки. В связи с этим сжигание до сих пор остается наиболее распространенным способом первичной обработки бытовых отходов. Сжигание бытового мусора, помимо снижения объема и массы, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, которые могут быть использованы для централизованного отопления и производства электроэнергии. К числу недостатков этого способа относится выделение в атмосферу вредных веществ, а также уничтожение ценных органических и других компонентов, содержащихся в составе бытового мусора. Для повышения экологической безопасности необходимым условием при сжигании мусора является соблюдение ряда принципов. К основным из них относятся: - температура сжигания, которая зависит от вида сжигаемых веществ; - продолжительность высокотемпературного сжигания, зависящая также от вида сжигаемых отходов; 41 - создание турбулентных воздушных потоков для полноты сжигания отходов. Различие отходов по источникам образования и физико-химическим свойствам предопределяет многообразие технических средств и оборудования для сжигания. В последние годы ведутся исследования по совершенствованию процессов сжигания, что связано с изменением состава бытовых отходов, ужесточением экологических норм. К модернизированным способам сжигания отходов можно отнести замену воздуха, подаваемого к месту сжигания отходов для ускорения процесса, на кислород. Это позволяет снизить объем горючих отходов, изменить их состав, получить стеклообразный шлак и полностью исключить фильтрационную пыль, подлежащую подземному складированию. Биотермическое компостирование. Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60 °С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ. Способ утилизации бытовых отходов пиролизом известен достаточно мало, особенно в нашей стране, из-за своей дороговизны. Он может стать дешевым и не отравляющим окружающую среду приемом обеззараживания отходов. Технология пиролиза заключается в необратимом химическом изменении мусора под действием температуры без доступа кислорода. По степени температурного воздействия на вещество мусора пиролиз как процесс условно разделяется на низкотемпературный (до 900°С) и высокотемпературный (свыше 900° С). Низкотемпературный пиролиз - это процесс, при котором размельченный материал мусора подвергается термическому разложению. При этом процесс пиролиза бытовых отходов имеет несколько вариантов: - пиролиз органической части отходов под действием температуры в отсутствии воздуха; - пиролиз в присутствии воздуха, обеспечивающего неполное сгорание отходов при температуре 760 °С; 42 - пиролиз с использованием кислорода вместо воздуха для получения более высокой теплоты сгорания газа; - пиролиз без разделения отходов на органическую и неорганическую фракции при температуре 850 °С и др. Повышение температуры приводит к увеличению выхода газа и уменьшению выхода жидких и твердых продуктов. Преимущество пиролиза по сравнению с непосредственным сжиганием отходов заключается, прежде всего, в его эффективности с точки зрения предотвращения загрязнения окружающей среды. С помощью пиролиза можно перерабатывать составляющие отходов, неподдающиеся утилизации, такие как автопокрышки, пластмассы, отработанные масла, отстойные вещества. После пиролиза не остается биологически активных веществ, поэтому подземное складирование пиролизных отходов не наносит вреда природной среде. Образующийся пепел имеет высокую плотность, что резко уменьшает объем отходов, подвергающийся подземному складированию. При пиролизе не происходит восстановления (выплавки) тяжелых металлов. К преимуществам пиролиза относятся и легкость хранения и транспортировки получаемых продуктов, а, также то, что оборудование имеет небольшую мощность. Высокотемпературный пиролиз. Этот способ утилизации ТБО, по существу, есть не что иное, как газификация мусора. Технологическая схема этого способа предполагает получение из биологической составляющей (биомассы) отходов вторичного синтез-газа с целью использования его для получения пара, горячей воды, электроэнергии. Составной частью процесса высокотемпературного пиролиза являются твердые продукты в виде шлака, т. е. непиролизуемые остатки. Технологическая цепь этого способа утилизации состоит из четырех последовательных этапов: - отбор из мусора крупногабаритных предметов, цветных и черных металлов с помощью электромагнита и путем индукционного сепарирования; - переработка подготовленных отходов в газофикаторе для получения синтез-газа и побочных химических соединений — хлора, азота, фтора, а также шкала при расплавлении металлов, стекла, керамики; - очистка синтез-газа с целью повышения его экологических свойств и энергоемкости, охлаждение и поступление его в скруббер для очистки щелочным раствором от загрязняющих веществ соединений хлора, фтора, серы, цианидов; - сжигание очищенного синтез-газа в котлах-утилизаторах для получения пара, горячей воды или электроэнергии. Высокотемпературный пиролиз является одним из самых перспективных направлений переработки твердых бытовых отходов с точки зрения как экологической безопасности, так и получения вторичных полезных продуктов синтез -газа, шлака, металлов и других материалов, которые могут найти широкое применение в народном хозяйстве. Высокотемпературная газификация дает возможность экономически выгодно, экологически чисто и технически относительно просто перерабатывать твердые бытовые отходы без их предварительной подготовки, т. е. сортировки, сушки и т. д. Вопросы для самоконтроля: 43 1.Чем отличается утилизация от переработки отходов. 2.Что такое предварительная сортировка отходов. Как ее осуществить. 3.Что такое пиролиз и его основные виды. 4.Когда уместно применять компостирование отходов. 5.Принципы работы мусоросжигательных заводов и их экономическая эффективность. 6.Земельная засыпка отходов и правила ее организации. Лекция 14. Понятие и принципы мониторинга окружающей среды, оценка качества природной среды и его нормирование Основные вопросы: 1.Что такое мониторинг, основные цели мониторинга. 2.Структура мониторинга 3. Нормирование. Сам термин «мониторинг» впервые появился в рекомендациях специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) при ЮНЕСКО в 1971 году, а в 1972 году уже появились первые предложения по Глобальной системе мониторинга окружающей среды (Стокгольмская конференция ООН по окружающей среде). Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие выделить их состояния и происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности. Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей природной среды, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.), а также оценка состояния и функциональной ценности экосистем, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих воздействий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются. В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры: · выделение (определение) объекта наблюдения; · обследование выделенного объекта наблюдения; · составление информационной модели для объекта наблюдения; · планирование измерений; · оценка состояния объекта наблюдения и идентификации его информационной модели; · прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения; · представление информации в удобной для пользователя форме и доведение ее до потребителя. Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности и экологической безопасности своевременной и достоверной информацией, позволяющей: · оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека; · выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются; 44 · создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб. Исходя из этих трех основных целей экологический мониторинг должен быть ориентирован на ряд показателей трех общих видов: соблюдения, диагностики и раннего предупреждения. Кроме приведенных выше основных целей экологический мониторинг может быть ориентирован на достижение специальных программных целей, связанных с обеспечением необходимой информацией организационных и других мер по выполнению конкретных природоохранительных мероприятий, проектов, международных соглашений и обязательств государств в соответствующих областях. Основные задачи мониторинга: · наблюдение за источниками антропогенного воздействия; · наблюдение за факторами антропогенного воздействия; · наблюдение за состоянием природной седы и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия; · оценка фактического состояния природной среды; · прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды. В зоне влияния источников эмиссии организуется систематическое наблюдение за следующими объектами и параметрами окружающей природной среды. 1. Атмосфера: химический и радионуклидный состав газовой и аэрозольной фазы воздушной сферы; твердые и жидкие осадки (снег, дождь) и их химический и радионуклидный состав; 2. Гидросфера: химический и радионуклидный состав среды поверхностных вод (реки, озера, водохранилища и т. д.), грунтовых вод, взвесей и данных отложений в природных водостоках и водоемах; 3. Почва: химический и радионуклидный состав деятельного слоя почвы. 4. Биота: химическое и радиоактивное загрязнение сельскохозяйственных угодий, растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ, домашних и диких животных, птиц, насекомых, водных растений, планктона, рыб. Ступени мониторинга 1 Локальный (санитарно-гигиенический, иоэкологичсекий) Структура мониторинга. Объекты мониторинга 2 Приземной слой возду-ха Поверхностные и грун-товые воды, промыш-ленные и бытовые сто-ки и различные выбро-сы Радиоактивные излу-чения Региональный (геосис-темы, природнохозяйст-венный) Характеризуе мые показатели 3 ПДК токсичных веществ Физические и биоло-гические раздрожите-ли (шумы,аллергены и др.) Предельная степень радиоизлучения. Исчезающие виды жи-вотных и Популяционное растений со-стояние видов Природные экосисте-мы Агроэкосистемы Их структура и нару-шения Урожайность сель-скохозяйственных культур 45 Лесные экосистемы Глобальный (биосфер-ный,фоновый) Атмосфера Гидросфера Растительный и поч-венный покровы, жи-вотное население. Продуктивность на-саждений. Радиационный баланс, тепловой пере-грев, состав и запы-ление Загрязнение рек и во-доемов, водные бас-сейны, круговорот воды на континентах. Глобальный характе-ристики состояния почв, растительного покрова и животных. Глобальные круговороты и баланс СО2,О2 и др. веществ Нормирование. Нормирование- деятельность по установлению нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий на окружающую среду.При этом учитывается наиболее распространенный и ктому же опасный вид отрицательного воздействия загрязнения ОПС. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух, установлена ПДК, количественно характеризующая такое содержание вредного вещества, при котором на человека и окружающую среду не оказывается ни прямого, ни косвенного вредного воздействия. Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух, установлены два норматива ПДК: максимально разовый (ПДКмр) и среднесуточный (ПДКСС Атмосферный воздух населенных мест одновременно загрязняется многими веществами, при этом совместное присутствие ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность. Такие вещества называются вредными веществами однонаправленного действия. Все водные объекты относятся к 2 категориям: первая- источники хозяйственнопитьевого водоснабжения, а также водоснабжения предприятий пищевой промышленности; вторая- объекты для спорта, купания и отдыха населения. Требования к качеству вод в водоемах, которые испльзуются для рыбохозяйственных целей, в большинстве случаев более жестки, нежели таковые для водных объектов хоз-быт назначения. Это связано с тем, что они при переходе вредных веществ по пищевой цепи гидробионтов происходит их биологическое накопление до опасных для жизни качеств. В силу этого рыбохозяйственные ПДК для ряда моющих веществ в три раза ниже санитарных норм , нефтепродукты -в 6 раз, тяжелых металлов(цинка)-даже в 100раз. Нормирование почв. прямое поступление вредных веществ через почву в организм человека невелико, оно ограничено немногими случаями прямого контакта с ней (игра детей в песочницах, употребление в пищу немытых овощей и т.д.). Вредные химические вещества, попавшие в почву, поступают в организм человека в основном через контактирующие с почвой среды: воду (миграционный водный показатель вредности), воздух (миграционный воздушный показатель вредности) и растения (транслокационный показатель вредности. 46 Нормативы и допустимые уровни шума. Образец техники, эксплуатация которого сопровождается повышенным уровнем шума 9( с максимальным уровнем звука более 85 дБа),не должен создавать шум на территории, непосредственно прилегающий к жилым даниям, выше уровня, приведенного Нормативы и Допустимые уровни шума. Образец техники, эксплуатация которого сопровождается повышенным уровнем шума (с максимальным уровнем звука более 85 дБа), не должен создавать шум на территории, непосредственно прилегающей к жилым зданиям, выше уровня, приведенного в согласно ОТТ 1.1.10-99. ПДК вредных веществ дают оценку состояния окружающей природной среды, но не указывают на источник вредного воздействия и не регулируют его функционирование. Этот пробел восполняют нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС) вредных веществ. На одном предприятии может быть не один, а несколько источников выбросов и сбросов. Поэтому ПДВ и ПДС устанавливаются для каждого источника загрязнения. Вопросы для самоконтроля: 1.Что такое мониторинг? Назовите его виды и целевое назначение. 2.Что такое качество окружающей природной среды? Какой смысл вкладывается в понятие «нормирование качества ОПС»? 3. На какие группы подразделяются нормативы качества ОПС? Охарактеризуйте их. 4. Каковы роль и значение экологического нормирования? 5. Что означают аббревиатуры ПДС, ПДВ, ВСВ и ПДН? 6. Какова связь между ПДК и ПДС, ПДВ? Лекция 15. Анализ и классификация охраняемых природных территорий Основные вопросы: 1. Красная книга. 2. Природно-заповедный фонд. Красная книга содержит сведения о редких, исчезающих под угрозой исчезновения видов растений, животных и других организмов с целью введения режима их особой охраны и воспроизводства. Существует несколько вариантов Красных книг: международная, федеральная и республиканская (областная). Международная Красная книга. Международным союзом охраны природы и природных ресурсов (МСОП) выпущены тома: «Млекопитающие» (310 видов), «Птицы» (320 видов), «Земноводные и пресмыкающиеся» (162 вида), «Рыбы» (40 видов) и том о редких растениях. В Международной Красной книге выделено пять видов растений и животных в соответствии с классификацией МСОП: 47 1. Ех – по-видимому, исчез; 2. Е – под угрозой исчезновения. Спасение вида невозможно без прове- дения специальных мер по охране. 3. V – сохраняющейся в численности вид пока еще встречается в коли- чествах, достаточных для выживания. 4. R –редкий. Прямая угроза выживания отсутствует, но из-за незначи- тельной численности при неблагоприятных условиях возможны сокращения чис- ленности и угроза исчезновения. 5. Восстановленные виды. Ранее относились к категориям Е, V или R, теперь благодаря мерам по охране и эксплуатации восстановлены. Нуждаются в постоянном контроле. Ежегодно в Международную Красную книгу вносятся изменения и новые виды, нуждающиеся в особой заботе. Красная книга России. Содержит разделы, аналогичные Международной Красной книге. В книгу включено 562 вида растений и 246 видов животных. В том числе: уссурийсуий тигр, белобрюхий тюлень, белый медведь, пятнистый олень (аборигенная популяция), журавли – белый, черный и маньжурский, дрофа, дальневосточный аист,, белый кречет – редчайший на Земле сокол, кувшинка белоснежная, купальница европейская и др. Решение о включении конкрутного вида в Красную книгу (или исключение из нее) принимает Правительство РФ по представлению Межведомственной комиссии, состоящей из специалистов различных ведомств. Особо охраняемые природные территории (ООПТ) – это участки суши, водной поверхности и воздушного пространства, которые в силу своего особенного природоохранного и иного значения, полностью или частично изъяты из хо- зяйственного пользования и для которых установлен режим особой охраны. Главной их задачей является сохранение биологического разнообразия для поддержания устойчивости природных систем. Согласно закону об охраняемых территориях, принятому Думой 15 февраля 1995 г., различают следующие основные категории природно-заповедного фонда: 44 государственные природные заповедники, в том числе биосферные; - национальные парки; - государственные природные заказники; - природные парки; - памятники природы; - дендрологические парки и ботанические сады. Заповедник- особо охраняемая территория, на которой полностью запрещена любая хозяйственная деятельность, включая туризм целях сохранения природных растений а также слежение за происходящими в природе процессами. С помощью заповедников решаются три главных задачи: -охрана флоры и фауны и ландшафтов со строго ограниченным прибыванием или запрещенным. - исследование и контроль за состоянием экосистем, - восстановление редких и исчезающих видов. Один из последних Уссурийский заповедник и также «Дружба-2» на границе с Финляндией, много заповедников с иностранцами открыто(с Монголией, Китаем, Норвегией и т.д.) Но этих мер недостаточно. 48 Важнейшие- биосферные заповедники. Они содержаться в первозданном виде, по требованию ЮНЕСКО, в мире таких около 500, в России 16. В них функционируют станции комплексного мониторинга, в ряде заповедников есть питомники с ценнейшим генофондом. (зубров, журавлей, хищных птиц). Заказники- это временно охраняемые природные комплексы, предназначенные для сохранения и воспроизводства одних природных ресурсов в сочетании с ограниченным , регламентированным использованием других. В России 1500 заказников (3% всей территории) .Они бывают: -зоологические , -ботанические, -ландшафтные. -гидрологические -геологические. Это динамичная форма охраны природных объектов. после восстановления популяции заказники ликвидируются., наибольший эффект достигается в комплексных заказниках. Земля Франца и Иосифа -самый северный заказник. Охраняет моржей и белых медведей. Национальные парки используют в природоохранных, рекреационных, научных и культурных целях. Это уникальные прир. Объекты, неповторимые ландшафты, исторические памятники, достопримечательности. Там етсь туризм и лецензированная охота, рыбалка и т.д. , возможен умеренный выпас скота, вырубка деревьев,. В России 35 парков, крупнейший Валдайский между Питером и Москвой. Памятники природы- это образцы ценнейших ландшафтов. Это микро заповедники местного значения. В России 8000 памятников природы. Но они недостаточно финансируются. В 1997г. в России насчитывалось 95 заповедников с общей площадью 310,27 тыс. км2, что составляет 1,53 % всей территории России. Самые крупные из них: Таймырский т Усть-Ленский – площадь каждого более 1,5 млн га. Уникальны по биоразнообразию нетронутые человеком уголки природы в Тебердинском, Алтайском, Кроноцком (Камчатка) и другие заповедники нашей страны. (Таблица 8). На 1 ноября 1997 г. в России насчитывалось 33 национальных парка об- щей площадью свыше 66 тыс. км2, что составляет незначительную часть от всей ее территории. К самым известным природным национальным паркам России относятся «Лосиный остров», «Сочинский», «Приэльбрусье», «Валдайский» и др. Лекция 16. Нормативные документы , регламентирующих экологическую безопасность в профессиональной деятельности Основные вопросы: 1. Государственные и общественные мероприятия по прекращению разрушающих воздействий на природу. 2. Правовая и юридическая ответственность предприятий за нарушение экологии окружающей среды. 3. Природоохранный надзор. 49 В настоящее время для защиты среды обитания в каждой стране разрабатывается природоохранное законодательство, в котором присутствует раздел международного права и правовой охраны природы внутри государства, содержащий юридические основы сохранения природных pecypсов и среды существования жизни. Организация Объединенных Наций (ООН) в декларации Конференции по окружающей среде и развитию (г. Рио-де-Жанейро, июнь 1992 г.) юридически закрепила два основных принципа правового подхода к охране природы: 1. Государствам следует ввести эффективное законодательство в области охраны окружающей среды. Нормы, связанные с охраной окружающей среды, выдвигаемые зада и приоритеты должны отражать реальную ситуацию во властях охраны окружающей среды и ее развития, в которой они будут реализовываться. 2. Государство должно разработать национальное законодательство, касающееся ответственности за загрязнение окружающей среды и нанесение другого экологического ущерба и компенсации тем, кто пострадал от этого. Система природоохранного законодательства в России имеет четыре уровня: законы, правительственные нормативные акты, нормативные акты министерств и ведомств, нормативные решения органов местного самоуправления. Вершиной этой пирамиды является Конституция, в которой декларируются права человека на благоприятную окружающую среду, отражаются положения об охра- не природы и рациональном использовании природных ресурсов. Ключевым экологическим законом России является Закон РФ "Об охране окружающей среды", вступивший в действие 3 марта 1992 г. В его 15 разделах отражены основные вопросы взаимодействия человека с природой на территории Российской Федерации. Из 94 статей Закона главные положения явились основой для других нормативных природоохранных актов. Впервые четко выражен приоритет охраны жизни и здоровья человека, обеспечения благоприятных условий для жизни, труда и отдыха населения при осуществлении любой деятельности, оказывающей воздействие на природу. Согласно этому разделу Закона объектами охраны являются естественные экологические системы, технологические трубопроводы" и др.). В некоторых они сформулированы так, что не имеют юридической силы. Например: По возможности следует давать оценку предполагаемого воздействия объекта строительства на окружающую среду. Порядок действий в чрезвычайных экологических ситуациях и на особо охраняемых природных территориях узаконен в ЧШ— IX разделах. Зоны чрезвычайной экологической ситуации, Экологического бедствия устанавливают высшие органы власти РФ по представлению специально уполномоченных государственных органов. По их же представлению образуются и государственные природные заповедники, заказники, национальные парки, на чьих территориях запрещается хозяйственная и иная деятельность, противоречащая целям их создания. Правовая и юридическая ответственность предприятий за нарушение экологии окружающей среды. Под юридической ответственностью за экологические правонарушения понимается применение государством в лице специально уполномоченных органов в области охраны окружающей среды, правоохранительных органов, иными уполномоченными субъектами к лицу (физическому, должностному или юридическому), совершившему экологическое правонарушение, соответствующего взыскания. Ответственность за экологические правонарушения выполняет ряд основных функций: 50 - стимулирующую к соблюдению норм права окружающей среды; - компенсационную, направленную на возмещение потерь в природной среде и возмещение вреда здоровью человека; - превентивную, обеспечивающую предупреждение новых правонарушений; - карательную, заключающуюся в наказании лица, виновного в совершении экологического правонарушения. Законодательством РФ выделяются 5 уровней ответственности (наказания) за экологические правонарушения: 1. Дисциплинарная ответственность за экологический проступок регламентируется в ст. 82 Закона РСФСР «Об охране окружающей природной среды» и Кодексом законов о труде РФ. Она выражается в наложении администрацией предприятия, организации или вышестоящей в порядке подчиненности организацией на виновного работника дисциплинарного взыскания за невыполнение им его служебных обязанностей или взятых на себя по договору, связанных с охраной окружающей среды. 2. Материальная ответственность заключается в обязанности работника возместить в установленном порядке и в определенных размерах имущественный ущерб, причиненный по его вине предприятию, организации в результате ненадлежащего исполнения им своих обязанностей. В частности, материальную ответственность несут должностные лица и иные работники, по вине которых предприятие понесло расходы по возмещению вреда, причиненного экологическим правонарушением. 3. Административная ответственность выражается в применении компетентным органом государства мер административного взыскания за совершение экологического правонарушения. «Субъектами административной ответственности являются не только должностные лица и граждане, но и юридические лица»1. Например, административная ответственность несется за такие правонарушения, как: - порча сельскохозяйственных и других земель (ст. 51) ; - несвоевременный возврат временно занимаемых земель или неприведение их в состояние, пригодное для использования по назначению (ст.52); - уничтожение или повреждение подроста в лесах (ст.64); - засорение лесов бытовыми отходами и отбросами (ст.72); - нарушение требований пожарной безопасности в лесах (ст.76); - несоблюдение требований по охране атмосферного воздуха при складировании и сжигании промышленных и бытовых отходов (ст.82); - уничтожение редких и находящихся под угрозой исчезновения животных или совершение иных действий, которые могут привести к гибели, сокращению численности или нарушению среды обитания таких животных (ст.84.4); - другие правонарушения. 4. Согласно Уголовному кодексу РФ его задачей наряду с охраной прав и свобод человека и гражданина, собственности и общественного порядка является охрана окружающей среды. Состояние здоровья человека в значительной степени зависит от чистоты воздуха, воды, качества продуктов, которыми он питается, и соответственно от чистоты почвы. За совершение экологических преступлений предусматриваются следующие виды наказаний: штраф; лишение права занимать определенные должности или заниматься определенной деятельностью; обязательные работы; исправительные работы; ограничение свободы; арест; лишение свободы на определенный срок. 5. Гражданско-правовая ответственность в сфере взаимодействия общества и природы заключается главным образом в возложении на правонарушителя обязанности возместить потерпевшей стороне имущественный или моральный вред, причиненный в результате нарушения правовых экологических требований. Природоохранный надзор. Государственную службу природоохранного надзора представляют Минэкоресурсов, Министерство по вопросам чрезвычайных ситуаций и по делам защиты 51 населения от последствий Чернобыльской катастрофы, Министерство аграрной политики, Министерство здравоохранения, Госкомлесхоз, Госком-водхоз, Госкомзем, их органы на местах, а также предприятия, учреждения и организации, относящиеся к сфере их управления, и являются субъектами системы мониторинга по общегосударственным и региональным (местным) программам, программ реализации соответствующих природоохранных мероприятий, оценки и прогнозирования состояния окружающей среды в результате реализации хозяйственной деятельности. Указанные органы осуществляют, в пределах своей компетенции, государственный геологический контроль за геологическим изучением, рациональным использованием и охраной недр и водных объектов; ведут наблюдение за состоянием недр и мониторинг водных объектов; обеспечивают контроль за использованием недр пользователями и водопользователями за выполнением условий лицензий и пресекают самовольное использование недр и водных объектов; осуществляют государственную экспертизу запасов полезных ископаемых, проектно-сметной документации на проведение работ по геологическому изучению недр; осуществляют надзор за безопасной эксплуатацией гидротехнических сооружений водохранилищ, накопителей сточных вод; обеспечивают контроль за уровнем загрязнения подземных вод; ведут государственный мониторинг водных объектов, а также государственную экспертизу предпроектной и проектной документации на строительство и реконструкцию хозяйственных объектов; участвуют в организации проведения государственной экологической экспертизы по объектам, связанным с использованием природных ресурсов и влиянием на природную среду; проводят государственный надзор за состоянием ядерной и радиационной безопасности в государстве. Госкомзем организует работу по ведению мониторинга земель и государственного земельного кадастра, проведению землеустройства и осуществлению государственного контроля за использованием и охраной земельных ресурсов, проводит государственную землеустроительную экспертизу программ, проверяет на предприятиях, в учреждениях и организациях соблюдение требований земельного законодательства по охране земель. Контрольные вопросы: 1.Перечислить государственные и общественные мероприятия по прекращению разрушающих воздействий на природу. 2.Каковы задачи природоохранного надзора? 3.Перечислить природоохранные постановления; 4.Привести нормативные акты по рациональному природопользованию окружающей среды. 52 Темы рефератов. 1) Состояние водных объектов в г. Москве. 2) Состояние поверхностных вод в черте города. 3) Истощение и загрязнение подземных вод. 4) Загрязнение грунтовых вод. 5) Влияние снего свалок на водные объекты. 6) Состояние малых рек Москвы и Подмосковья. 7) Катастрофическое состояние Волги и Волжского бассейна, «Чистая Обь». 8) Основные методы очистки сточных вод. 9) Проблема загрязнения мирового океана. 10) Нефть и нефтепродукты. 11) Пестициды. 12) Синтетические поверхностно-активные вещества. 13) Соединения с канцерогенными свойствами. 14) Тяжелые металлы. 15) Сброс отходов в море с целью захоронения (дампинг). 16) Тепловое загрязнение. 17) Изменение качества природных вод вследствие антропогенного воздействия. 18) Применение сорбционных методов для очистки сточных вод. 19) Активные угли в процессах водоподготовки. 20) Неуглеродные сорбенты в процессах водоочистки. 53 Глоссарий Автотрофы - организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических соединений (как правило, из СО2 и Н2О). Это растения и бактерии. Агроэкосистема (агроценоз) – искусственная экосистема (биогеоценоз), основные функции (прежде всего продуктивность) которой поддерживаются системой агрохимических мероприятий (вспашка, внесение удобрений, ядохимикатов и т.д.). Без поддержки человека агроэкосистема быстро распадается, возвращается к естественному состоянию. Антропогенная экосистема – экосистема, искусственно созданная человеком, где человек вступает центральным элементом, определяющим структуру и функции экосистемы. Антропогенная энергия – энергия, получаемая человеком, как правило, из исчерпаемых источников и затрачиваемая на поддержание состава и структуры экосистемы. Антропогенная загрязнение – загрязнение окружающей среды, возникающее в результате деятельности людей, в том числе их прямого или косвенного влияния на интенсивность естественного загрязнения. Ареал – область распространения организмов определённого вида, рода, семейства или другой систематической категории. Бактериальное удобрение – препараты, содержащие полезные для растений бактерии. Они способны улучшать питание сельскохозяйственных культур и не содержат питательных веществ. Биоценоз – совокупность животных, растений и микроорганизмов, населяющих участок среды обитания с более или менее однородными условиями жизни. Примеры: животные, растения и микроорганизмы того или иного озера, луга, береговой полосы. Биоциды – собирательное название всех веществ, способных уничтожать или повреждать живые организмы. Болото – избыточно увлажненный участок поверхности Земли, характеризующийся накоплением в верхних горизонтах мертвых неразложившихся растительных остатков, превращающихся затем в торф. Бывают низинные и верховые болота. Биогеоциноз – совокупность на определенной территории компонентов живой и не живой природы. Для которой характерна своя специфика взаимодействия слагающих её компонентов и определенные типы обмена веществом между ними и с другими явлениями природы. Биосфера – область распространения жизни на земле, включающая нижний слой атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы, не испытывающих техногенного воздействия. Биота – 1) исторически сложившийся комплекс живых организмов, обитающих на какойнибудь крупной территории, изолированной любыми барьерами распространения; 2) 54 совокупность организмов, населяющих какой-либо крупный регион. Вне зависимости от функциональной и исторической связи между собой. Биотоп – однородный по условиям жизни для определенных видов растений или животных либо для формирования определенного биоценоза участок территории. Например: склон оврага. Городской лесопарк, небольшое озеро. Основные биотопы Земли: моря и океаны- 71%, горы и пустыни – 16% ледники, джунгли, леса – 8%, земли, пригодные для обработки – 5%. Выброс – кратковременное (или за определенное время) поступление в окружающую среду любых загрязняющих веществ или избыточного тепла с отходящими газами. Различают выбросы от отдельного источника загрязнения и суммарные выбросы – на площадь города, области, государства или мира в целом. Гало – ксерофиты – растения, приспособленные к обитанию на засоленных почвах в засушливых условиях, способные переносить продолжительную атмосферу и почвенную засуху, оставаясь физиологически активными (тамарикс, солерос и т.д.). Гидробиоиты - постоянные обитатели воды . Гумус – органическое вещество почвы, образующееся за счет разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов. Синоним – перегной. ДДТ – дихлордифенилтрихлорметилметан, пестицид, применявшийся для борьбы против вредных насекомых . Снят с производства ввиду высокой токсичности для человека. Деградация почвы – постепенное ухудшение свойств почвы, вызванное изменением условий почвообразования в результате естественных причин или хозяйственной деятельности человека и сопровождающееся уменьшением содержания гумуса. Разрушением почвенной структуры и снижением плодородия. Дефляция – выдувание, обтачивание, шлифование горных пород и почв минеральными частицами, переносимыми ветром, в результате которых происходит эрозия и абиотический перенос веществ в ландшафтах. Древостой – основной биологический компонент лесного сообщества. Загрязнители энергетические – см. Загрязнители химические. Загрязнения физические – привнесенные в экосистему источники энергии. Заказник – временно охраняемая природная территория, создаваемая для восстановления популяции одного или нескольких видов животных. Те виды растений и животных, которые не входят в число охраняемых, могут использоваться в соответствии с экологическими нормативами. Заповедник – особо охраняемое законом пространство, пребывание, в пределах которого очень строго ограничено или полностью запрещено. Зеленое удобрение - зеленная масса растений – сидератов, запахиваемая в почву с целью обогащения почвы питательными веществами, главным образом азотом, улучшения водного, воздушного и теплого режимов 55 . Инверсия температурная – распределение температуры в зависимости от высоты над поверхностью земли. Интродукция – искусственное распространение животных и растений за пределы естественных мест обитания. Колки – небольшие участки лесной растительной среды степи, например дубовые колки. Компост – органическое удобрение, получаемое в результате микробного разложения бытовых отходов, сельскохозяйственных отбросов. Культуры лесные – лесопосадки, выращиваемые человеком в хозяйственных целях. Лесовосстановление – проведения мероприятий по восстановлению лесов на вырубках, гарях, пустырях и иных бывших под лесом площадях. Лидары – автоматизированные приборы для дистанционного анализа загрязнений атмосферы, сочетающие лазер и локатор. Мониторинг – наблюдения за изменениями состояния окружающей среды, вызванными антропогенными причинами. Мониторинг экологический – система наблюдения, оценки и прогноза изменения состояний окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия. Монокультура – длительное непрерывное выращивание растений одного вида на одном и том же участке земли без соблюдения севооборота приводит к ухудшению свойств почв. Моральный вред – физические или нравственные страдания, причиненные гражданину действиями, нарушающими его личные неимущественные права, либо посягающие на принадлежащие гражданину нематериальные блага. Нарушенные земли – земли, утратившие в связи с хозяйственной деятельностью первоначальную ценность и являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающею среду. Ноосфера – сфера разума. Нормативно-чистые сточные воды – стоки, отведение которых без очистки в водные объекты не приводит к нарушению норм и качества во в контролируемом створе или пункте водопользования . Нормативно-очищенные сточные воды – стоки, которые прошли очистку на соответствующих сооружениях и отведение которых после очистки в водные объекты не приводит к нарушению норм качества воды и контролируемом створе или пункте водопользования, т.е содержание (кол-во) загрязняющих веществ в этих сточных водах, не должно превышать удержанные нормы предельно допустимого сброса (ПДС) 56 Обезвреживание отходов – обработка отходов, в том числе сжигание отходов на специализированных установках, в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека, и окружающую природную среду. Область аридная – сухие области пустынь или полупустынь, где широко распространенны золовые формы рельефа при недостаточном атмосферном увлажнении и высокой температурой воздуха с большими суточными колебаниями. Отбросы – отходы производства и потребления, которые в настоящее время не могут быть использованы по каким –либо (экономическим, экологическим и др.) причинам. Отработанные земли – земли, надобность в которых у предприятия отпала в связи с завершением разработки ( полностью или частично) месторождений полезных ископаемых, а так же окончанием строительных, геологоразведочных и иных работ, связанных с нарушением почвенного покрова. Отходы – остатки сырья, материалов, некондиционные и побочные продукты, использованная и(или) потерявшая свои изначальные качества готовая продукция, размещаемая в определённых местах по определённым правилам, с последующем обязательным использованием, переработкой или ликвидацией, захоронением. Пестициды (ядохимикаты) – химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.п. Пестициды, в зависимости от объекта воздействия, подразделяются на: гербициды – для уничтожения сорной растительности; инсектициды – для уничтожения вредных насекомых; зооциды – для борьбы с грызунами; фунгициды – против возбудителей грибковых заболеваний; дефолианты для удаления листьев; дефлоранты – для удаления цветков. Пиролиз – разложение органических веществ без доступа воздуха при высоких температурах. Плодородие почвы – Это способность почвы обеспечивать растения необходимым количеством необходимых питательных элементов, воды и воздуха. Полезные ископаемые – минеральные образования земной коры, физический состав и химические свойства которых позволяют эффективно использовать их в сфере материального производства. Польдер – осушенный участок низменных заболоченных морских побережий – маршей. Часто располагается ниже уровня моря. Польдеры являются высокопроизводительными сельскохозяйственными ландшафтами – культурные луга, возделанные поля, сады. Страна классических польдеров – Нидерланды. Природопользование – использование человеком полезных свойств окружающей среды – экологических, экономических, культурных и оздоровительных. Природные заповедники – уникальные или наиболее типичные для географических зон участки территории, изъятые из хозяйственного пользования для сохранения и изучения природного комплекса. Целью заповедников служит также восстановление ценных животных, и растений. 57 Природные ресурсы – совокупность естественных тел. Веществ и явлений природы, которое человек использует для поддержания своего существования (солнце, ветер, вода). Предельно допустимые концентрации – норматив, устанавливающий критерии качества компонентов окружающей среды, окружающий предельно допустимое содержание вредных веществ и при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Порядок нормирования качества и установления ПДК вредных веществ урегулирован федеральными законами «Об охране окружающей среды», «О санитарно эпидемиологическом благополучии населения». Положением о государственном санитарно – эпидемиологическом нормировании, утверждённым Правительством РФ 24 июля 2000 г. № 554 Предельно допустимые уровни – норматив отражающий предельно допустимые максимальный уровень физического воздействия на атмосферу и при котором отсутствует вредное вредное воздействие на здоровье человека и окружающею среду. Вредное физическое воздействие на состояние атмосферного воздуха оказывают шумы, вибрации, температурные и другие физические факторы, изменяющие физические свойства атмосферного воздуха. Равнина древнеаллювиальная – перенесенными в данное место водой. равнина, созданная древними отложениями, Радионуклиды – изотопы химических элементов, обладающие радиоактивностью. Радиоактивность – способность атомных ядер некоторых химических элементов распадаться с испусканием ионизирующего излучения. Наиболее опасно гамма-излучение –коротковолновое электромагнитное излучение, обладающее наибольшей проникающей способностью, для защиты от которого необходимы многометровые толщи бетона или мощные свинцовые экраны. Радиоактивные изотопы – см., Радионуклиды. Редины антропогенные – редколесье, возникающее в результате хозяйственной деятельности человека. Рекреация – отдых населения, сопровождающийся воздействием населения на экосистемы. Ректификация – метод разделения многокомпонентных жидких смесей, когда смеси разделяются на отдельные компоненты или фракции с близкими точками кипения путем испарения жидкости из последующей конденсацией образовавшихся паров. Рекультивация земель – комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Сапропель – пресноводный ил, смесь земли с полуразложившимися растительными и животными остатками. Сбросы – загрязняющие вещества или избыточное тело, поступающее в окружающею среду со сточными водами. 58 Сомкнутость леса – древостой называют сомкнутым, если просветов в пологе леса мало и разреженными, если просветов много. Сукцессия – смена одних сообществ другими. Техносфера – регион биосферы, в прошлом преобразованный людьми с помощью прямого или косвенного воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия своим материальным и социально-экономическим потребностям. Токсиканты – отравляющее вещества. Торф – скопление не полностью разложившихся остатков болотных растений, образующееся в условиях избыточной влажности и недостаточной аэрации; состоит из органических веществ и золы. Трофические цепи (пищевая цепь, цепь питания) – взаимоотношения между организмами, через которых в экосистеме происходит трансформация вещества и энергии; группы особей; связанные друг с другом отношением «пища – потребитель». Тугай (лес, лесные заросли) – пойменный ландшафт с древесной растительностью в засушливых регионах (лиственные леса и кустарники). Удобрения – органические и неорганические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыболовстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов. Бывают: минеральные (или химические), органические и бактериальные ( искусственное внесение микроорганизмов с целью повышения плодородия почв). Фотонциды – выделяемые растениями летучи или растворимые в воде вещества, играющие важную роль во взаимных отношения медну различными биоценозами. Фитофаги – растениеядные животные. Фотохимические реакции – реакции которые вызываются световыми излучениями (видимым или УФ-излучением), приблизительно от 200 до 700 нм. Шелюгование песков – посадка шелюги – ивы желтой, красной, каспийской. Штаммы болезнетворных организмов – чистая культура болезнетворных организмов или вирусов одного чётко выделенного вида, отличающаяся от других культур того же вида организмов рядом физиолого – биохимических свойств (например , чувствительность к антибиотикам). Экзотермические химические реакции – реакции, идущие с выделением тепла. Экологический риск – вероятность деградации окружающей природной среды или перехода ее в неустойчивое состояние в результате текущей или планируемой хозяйственной деятельности; возможность потери контроля за происходящими экологическими событиями. 59 Экосистема –совокупность организмов и окружающей среды, в которой они обитают; экосистема – безранговое понятие; к числу экосистем могут быть отнесены муравейник, участок леса, озеро, город, ферма, кабина космического корабля. Экстракция – метод разделения многокомпонентных жидких смесей, когда смеси разделяются с помощью растворителей, обладающих специфической (селективной)растворяющей способностью относительно подлежащую разделению компонентов. Эндотермические химические реакции – реакции, идущие с поглощением тепла. Энтомофаги – насекомые, истребители других(обычно вредные для человека) насекомых. Эоловые процессы –разнообразные ландшафтообразующие процессы в природе, связанные с деятельностью ветра. Эрозия почвенная – разрушение верхнего плодородного слоя почвы, изменение целостности ей поверхности, обычно сопровождается переносом частиц с одного места на другое. Различают ветровую и водную эрозию. Этнос – естественно-историческая сложившаяся устойчивая общность людей, основными признаками является общность языка, территории и происхождения. 60 Библиографический список. Основная литература: 1. Арустамов Э.В., Левакова И.В. Экологические основы природопользования: 5-е издание переработанное и дополненное, М.: Издательский Дом «Дашков и К»,2012г. 2. Вильчинская О.В., Воробьев А.Е., Дьяченко В.В., Корчагина А.В. Основы природопользования: экологические, экономические и правовые аспекты. 2-е изд. М.: Феникс, 2009г. 3. Козачек А.В. Экологические основы природопользования.- М.: Феникс,2008г. 4. Константинов В.М. Экологические основы природопользования. – М.; Академия, НМЦ СПО, 2013г. 5.Трушина Т.П. Экологические основы природопользования, учебник для колледжей и средне- специальных учебных заведений, 5-е издание переработанное, Ростов на Дону: «Феникс»,2009г. Дополнительная литература: 1. Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. Высшая школа, 2007г. 2. Рубан Э. Д., Крымская И. Г. Гигиена и основы экологии человека.- М.: Феникс,2009г. 3. Цветкова Л.И., Алексеев М.И. Экология, ученик для вузов , М. 2008г Интернет-ресурсы: Интернет-ресурс Экология, курс лекций. Форма доступа: ispu.ru Интернет-ресурс Словарь по прикладной экологии, рациональному природопользованию и природообустройству (on-Iine версия).Форма доступа: msuee.ru. Интернет-ресурс Информационно-аналитический сайт о природе России и экологии. Форма доступа: biodat.ru.- BioDat. Журналы: 1."Экология», периодический журнал, Россия, Екатеринбург. 2. "Экология и жизнь», научно-популярный и образовательный журнал, Россия, Москва. 3.«Экология производства», ежемесячный научно-практический журнал, Россия, Москва. 4.«Экология и жизнь» периодический журнал, Россия, Москва. 61 Приложения. Прил.1 Экосистема леса. Прил 2. Круговорот солнечной энергии в экосистеме. 62 Прил 3. Круговорот фосфора. Прил 4. Круговорот углерода. 63 Прил.5 Круговорот углерода. Прил 6. Использование солнечной энергии 64 Прил 7. Загрязнение атмосферы Прил 8. Истощение озонового слоя 65 Прил 9. Парниковый эффект Прил.10. Загрязнение поверхностных вод. 66 Прил. 11.Загрязнение почвы Прил.12.Комплексная очистка воды 67 Прил 13. Рециклинг - переработка вторичного сырья. Прил.14 График роста бытовых отходов в ХХ веке. 68 Прил.15. Список национальных парков Название Площадь Расположение 1 2 3 1.«Алания» 1998 Республика Северная Осетия – Алания 2.«Башкирия» 1986 Республика Башкортостан 3.«Валдайский» 1990 Новгородская область 4.«Водлозерский» 1991 Республика Карелия, Архангельская обл. 5.«Забайкальский» 1986 Республика Бурятия 6.«Зюраткуль» 1993 Челябинская область 7.«Кенозерский» 1991 Архангельская область 8.«Куршская коса» 1987 Калининградская область 9.«Лосиный остров» 1983 Москва и Московская область 10.«Марий Чодра» 1985 Республика Марий Эл 11.«Мещера» 1992 Владимирская область 12.«Мещерский» 1992 Рязанская область 13.«Нечкинский» 1997 Удмуртская Республика 14.«Нижняя Кама» 1991 Республика Татарстан 15.«Орловское полесье» 1994 Орловская область 16.«Паанаярви» 1992 Республика Карелия 17.«Переславский» 1988 Ярославская область 18.«Прибайкальский» 1986 Иркутская область 19.«Припышминские боры» 1993 Свердловская область 20.«Приэльбрусье» 1986 Кабардино-Балкарская Республика 21.«Русский север» 1992 Вологодская область 22.«Самарская Лука» 1984 Самарская область 23.«Себежский» 1996 Псковская область 24.«Смоленское поозерье» 1992 Смоленская область 25.«Смольный» 1995 Республика Мордовия 26.«Сочинский» 1983 Краснодарский край 27.«Таганай» 1991 Челябинская область 28.«Тункинский» 1991 Республика Бурятия 69 70
