Этапы фотосинтеза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фотосинтез. Этапы фотосинтеза. Основные группы фотосинтезирующих организмов.

ФОТОСИНТЕЗ -- уникальный физико-химический процесс, осуществляемый на Земле всеми зелеными растениями и некоторыми бактериями и обеспечивающий преобразование электромагнитной энергии солнечных лучей в энергию химических связей различных органических соединений. Основа фотосинтеза -- последовательная цепь окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых осуществляется перенос электронов от донора -- восстановителя (вода, водород) к акцептору -- окислителю (СО2, ацетат) с образованием восстановленных соединений (углеводов) и выделением O2, если окисляется вода.

Фотосинтез играет ведущую роль в биосферных процессах, приводя в глобальных масштабах к образованию органического вещества из неорганического. Фотосинтезирующие организмы, используя солнечную энергию в реакциях фотосинтеза, осуществляют связь жизни на Земле со Вселенной и определяют в конечном итоге всю ее сложность и разнообразие. Гетеротрофные организмы -- животные, грибы, большинство бактерий, а также бесхлорофилльные растения и водоросли -- обязаны своим существованием автотрофным организмам -- растениям-фотосинтетикам, создающим на Земле органическое вещество и восполняющим убыль кислорода в атмосфере. Человечество все более осознает очевидную истину, впервые научно обоснованную К.А. Тимирязевым и В.И. Вернадским: экологическое благополучие биосферы и существование самого человечества зависит от состояния растительного покрова нашей планеты.

Этапы фотосинтеза

Процесс фотосинтеза состоит из двух последовательных и взаимосвязанных этапов: светового (фотохимического) и темнового (метаболического). На первой стадии происходит преобразование поглощенной фотосинтетическими пигментами энергии квантов света в энергию химических связей высокоэнергетического соединения АТФ и универсального восстановителя НАДФН -- собственно первичных продуктов фотосинтеза, или так называемой «ассимиляционной силы». В темновых реакциях фотосинтеза происходит использование образовавшихся на свету АТФ и НАДФН в цикле фиксации углекислоты и ее последующего восстановления до углеводов.

У всех фотосинтезирующих организмов фотохимические процессы световой стадии фотосинтеза происходят в особых энергопреобразующих мембранах, называемых тилакоидными, и организованы в так называемую электрон-транспортную цепь. Темновые реакции фотосинтеза осуществляются вне тилакоидных мембран (в цитоплазме у прокариот и в строме хлоропласта у растений). Таким образом, световая и темновая стадии фотосинтеза разделены в пространстве и во времени.

Фотосинтезирующие организмы

Самый примитивный тип фотосинтеза осуществляют галобактерии, живущие в средах с высоким (до30%) содержанием хлорида натрия. Простейшими организмами, способными осуществлять фотосинтез, являются также пурпурные и зеленые серобактерии, а также несерные пурпурные бактерии. Фотосинтетический аппарат этих организмов устроен гораздо проще (только одна фотосистема), чем у растений; кроме того, они не выделяют кислород, так как в качестве источника электронов используют соединения серы, а не воду. Фотосинтез такого типа получил название бактериального. Однако цианобактерии (прокариоты, способные к фоторазложению воды и выделению кислорода) обладают более сложной организацией фотосинтетического аппарата -- двумя сопряженно работающими фотосистемами. У растений реакции фотосинтеза осуществляются в специализированной органелле клетки - хлоропласте. У всех растений (начиная от водорослей и мхов и кончая современными голосеменными и покрытосеменными) прослеживается общность в структурно-функциональной организации фотосинтетического аппарата.

Механическая очистка газов «мокрыми» методами.

Мокрые механические скрубберы предусматривают промывку газов водой. Они были разработаны на основе сухих скрубберов для повышения эффективности аппарата при работе с тонкодисперсной пылью. Мокрые пылеуловители имеют ряд преимуществ: небольшая стоимость, высокая эффективность улавливания пыли, возможность применения для очистки газов от частиц размером до 0,1 мкм и работ при высокой температуре и со взрывоопасными газами. Однако они имеют и ряд недостатков: улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, следовательно, необходимо обрабатывать дополнительно сточные воды; в случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации необходимо защищать антикоррозионными материалами.

В полых газопромывателях запыленные газы пропускают через завесу распыляемой жидкости. Частицы пыли захватываются каплями промывной жидкости и осаждаются в промывателе, а очищенные газы удаляются из аппарата. фотосинтезирующий электромагнитный газ очистка

Скруббер Вентури представляет собой трубу с плавным сужением на входе газа (конфузор) и плавным расширением на выходе (диффузор).Узкая часть трубы Вентури получила название горловины. Принцип действия этих аппаратов основан на интенсивном дроблении газовым потоком, движущимся с высокой скоростью, орошающей его жидкостью. Аппараты характеризуются высокой степенью очистки, большими гидравлическими потерями и необходимостью установки каплеуловителя.

На эффективность работы скрубберов Вентури влияет интенсивность смешения воды и газа с частицами пыли в трубе, через которую газ проходит со значительным ускорением. В зависимости от дисперсного состава улавливаемой пыли и требуемой степени очистки скорость газов в горловине трубы Вентури составляет 50-150 м/с, расход орошающей жидкости 0,4-1,2 л/м3. Скорость газа во входном сечении конфузора (верхняя конусообразная часть аппарата) 8-12 м/с, а в выходном сечении диффузора (нижняя часть аппарата) -- 16-20 м/с.

Скруббер Вентури применяемый в металлургической промышленности (так называемый «искроуловитель») и рассчитанного на очистку газов с температурой до 400 °С и начальной концентрацией пыли до 30 г/м3. Вместо круглого сечения в данном скруббере применены прямоугольные конструкции, что позволяет увеличить пропускную способность аппарата. Вода из форсунок 2 проходит через разделительные ступени сепарации 3. Очищенные газы удаляются через газоход 5, а осадок собирается в нижней части скруббера.

В этих аппаратах даже для очень мелкой пыли достигаются высокие степени очистки -- 96 -- 99 %. Недостатком конструкции является высокое гидравлическое сопротивление.

Задача

Высота источника выбросов газовоздушной смеси предприятия Н, диаметр устья трубы D, скорость выхода газовоздушной смеси w0, ее расход V1, разность температур ДТ. Массовый выброс диоксида азота М1, оксида углерода М2.

Определить максимальные приземные концентрации для диоксида углерода и диоксида азота и сравнить полученные значения с предельно-допустимыми концентрациями для этих веществ. Сделать вывод об эффективности существующей очистки на данном предприятии.

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные

ПДКСО = 5,0 мг/м3

ПДКNO2= 0,085 мг/м3

Решение задачи

1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества:

мг/м3,

где:

А - коэффициент, зависящий от района застройки; Чита 250

М - масса вредного вещества, г/с;

F - коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ;

m, n - коэффициент, учитывающие условия выхода газовой смеси;

- безразмерный коэффициент, для ровной местности = 1;

V1 - расход газовоздушной смеси, м3/с

V1=(3.14*0.82)/4*6.5=3.26м3/с

=(3,26*48/12)1/3=3v15,76=2,51

при vм > 2; n = 1

=1000*(6,52*0,8/122*48)=1000*33,8/6912=5

m=1/(0,67+0,223+0,58)=1/1,473=0,678

2. Определение F:

1) для газообразных вредных веществ, пыли - 1

2) для мелкодисперсных аэрозолей при коэффициенте очистки не менее 90% - 2; от 75 до 90% - 2,5; менее 75% - 3.

мг/м3,

С1=(250*4,3*1*0,678*1*1)/122*(3,26*48)1/3=728,85/ 144 *5,4=0,94мг/м3

С2=(250*3,9*1*0,678*1*1)/122*(3,26*48)1/3=661,05/777,6=0,85мг/м3

М1 - выброс диоксида азота

ПДКNO2= 0,085 мг/м3

М2 - выброс оксида углерода

ПДКСО = 5,0 мг/м3

СNO2= 0,94 мг/м3> ПДКNO2= 0,085 мг/м3

ССО=0,85 мг/м3< ПДКСО = 5,0 мг/м3

Выброс диоксида азота на данном предприятии превышает предельно допустимую концентрацию, что свидетельствует о не достаточной эффективности существующей системы очистки воздуха.

Список использованной литературы

1. Л.В. Передельский, О.Е. Приходченко. Строительная экология: Учеб. Пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2003. - 320 с.

2. И.И. Мазур, О.И. Молдаванов. Курс инженерной экологии. М.: Высшая школа, 1999. - 447 с.

3. А.Д. Потапов Экология. М.: Высшая школа, 2000. - 446 с.

4. http://prom-ecologi.ru/?p=815

Размещено на Allbest.ru