Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

• 1. Современные характеристики биосферы
• биосфера экосистема энергия окружающий
• Биосфера - это совокупность всех живых организмов, а так же их экологической среды в пределах нашей планеты Биосфера находится на самой верхней ступени иерархии биосистем и является глобальной экосистемой.
• Термин «биосфера» впервые применил австрийский геолог Э. Зюсс в 1873 г., он определял им пространство органической жизни на планете Земля.
• В.И. Вернадскому в своем труде «Биосфера» в 1926 г. изменил понятие о биосфере, придав ему смысл и статус глобальной системы, в которой все живые организмы так взаимодействуют между собой и с окружающей средой, что оказывают определяющее влияние на планетарные геохимические и энергетические превращения.
• Биосфера - это огромная часть земного шара, в пределах которой существует жизнь. Она представляет собой оболочку Земли, состоящую из атмосферы, гидросферы и верхней части литосферы, которые взаимно связаны сложными биохимическими циклами миграции вещества и энергии.
• Биосфера не проста по составу, строению и организованности, для неё можно поставить сравнительно небольшое количество главных компонентов:

· живое вещество - это совокупность живых тел организмов, которые населяют Землю;

· биогенное вещество - это химические соединения, которое возниает в последствии жизнедеятельности организмов;

· косное вещество - это вещество, которое создается без участия живого вещества;

· биокосное вещество - это продукты переработки горных и осадочных пород организмами;

· вещество космического происхождения.

Биосфера характеризуется отдельными оболочками:

Атмосфера - это газовая оболочка, которая создана вокруг Земли. Атмосферой считается, та область, газовая среда, которая вращается вместе с Землёй. С помощью атмосферы осуществляется обмен вещества Земли с космосом. Через атмосферу проходит мощная радиация Солнца.

Атмосфера состоит из нескольких слоистых структур, в зависимости от температуры: тропосфера (до 10 км), стратосфера (10-47 км), мезосфера (47-80 км), термосфера (80-1000 км). На высотах свыше 1000 км находится экзосфера, где атмосферные газы рассеиваются в мировое пространство.

Состав атмосферы: азот (78,08% по объёму), кислород (20,95%), аргон (0,93%), углекислый газ (0,03%), неон, гелий, метан, криптон, водород, ксенон, водяной пар, озон и др.

Весомой переменной характеристикой атмосферы является водяной пар. В основном он находится в тропосфере, и его концентрация теряется с высотой.

Одним из основных компонентов является озон. Он в большем количестве располагается в стратосфере: Озоновый слой - «экран» является важным для сохранения жизни на Земле.

Гидросфера - это водная оболочка Земли. Вода имеет свойство проникать в разнообразные природные образования. Они могут быть в виде паров и облаков, формируются в океаны и моря, находятся в твердом состоянии в высокогорье, в виде ледяных панцирей на полюсах. Атмосферные осадки проникают в толщи осадочных пород, образуя подземные воды. Вода растворяет различные вещества.

Гидросфера находится в тесной взаимосвязи с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы, в которое она входит в качестве обязательного компонента (человек на 70% состоит из воды).

Вода поглощает очень много солнечного тепла. От поверхности воды отражается лишь 8% солнечной радиации. Воды Мирового океана постоянно находятся в активном движении из-за атмосферной циркуляции, неравномерного нагрева поверхности.

Гидросфера это глобальная термодинамически открытая система, которая имеет собственные «вход» и «выход». Вход - поток солнечной энергии, который приводит в движение гидросферу, а выход - это те вещества, которые накапливаются в результате потоков энергии.

Литосфера - это верхняя твёрдая оболочка Земли. Биосфера захватывает верхнюю часть литосферы, подвергающуюся воздействию живых организмов. К биосфере, относятся некоторые полезные ископаемые, например каменный уголь.

Общий химический состав литобиосферы определяют не так много элементов (О, Si, Al, Fe, Са, Mg, Na, К), они составляют основу. Самым главным элементом является кислород, который непосредственно связан химически с другими элементами.

В литосферу живые организмы могут проникнуть на небольшую глубину. В основном они располагаются на верхнем слое - в почве всего на несколько десятков сантиметров, мало организмов, которые проникают на несколько метров (корни растений, дождевые черви). По трещинам земной коры, колодцам, шахтам и буровым скважинам животные и бактерии могут проникать на глубину до 3 км. Из-за отсутствия света зеленые растения не погружаются глубоко, животным не возможно найти питания. Свойства горных пород, которые входят в литосферу, не дают возможности распространиться жизни. Чем ближе к недрам Земли, тем выше температура, на глубине 3 км она достигает 100 ^оС.

Почва - это трёхфазная среда, которая содержит твёрдые, жидкие и газообразные вещества. Она является продуктом физико-химического и биологического преобразования (выветривания) горных пород. Самый верхний горизонт (гумус), содержит продукты перегнивания органики, эта часть наиболее плодородная. В гумусе находятся одни из главных элементов питания растений. Над гумусовым слоем образован слой растительного опада, который называют подстилкой. Он состоит из ещё пока не разложившихся растительных остатков.

Твердая часть почвы это органическое вещество, в котором присутствуют соединения растительного, животного и микробного происхождения и промежуточные продукты их разложения.

Жидкая часть - это почвенный раствор осуществляет перенос веществ внутри неё, вынос из почвы и питание растений водой, а так же растворёнными элементами, необходимыми для роста.

Газообразная часть или почвенный воздух заполняет поры, которые не заняты водой.

Из-за влияния факторов почвообразования, таких как климат, материнская порода, растительный и животный мир, рельеф и геологический возраст территории, хозяйственная деятельность человека, в почве происходят различные процессы, которые объединяют в три важных группы:

o обмен веществами и энергией между почвой и другими природными телами;

o процессы превращения веществ и энергии, происходящие в самом почвенном теле без перемещения веществ;

o процессы передвижения веществ и энергии в почве.

Почва является естественной средой обитания для микроорганизмов. Эти микроорганизмы играют важную роль в почвообразовании, формировании плодородия почвы и в круговороте веществ в природе. В почве могут находиться болезнетворные микробы, водные микроорганизмы, которые случайно оказались в почве. Но они быстро погибают, для них это тяжелая среда обитания.

По общей массе почвенные микроорганизмы составляют большую часть микроорганизмов нашей планеты. Обработка почвы, внесение удобрений, изменение водных режимов почвы также существенным образом влияют на число почвенных микроорганизмов. Важнейшая планетарная функция, которую выполняют почвенные микроорганизмы, состоит в круговороте веществ, в том числе в процессе превращения важнейших биогенных элементов О, С, N, Р, S, Fe и др. Почвенные микроорганизмы способны разрушать все природные органические соединения, а также ряд неприродных органических соединений. Они выполняют важную роль в очистке окружающей среды и загрязнителей.

Исключительная роль почвы заключается в том, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95 - 97% продовольственных ресурсов планеты.

• 2. Трофическая структура экосистем. Продуктивность экосистем

Экологические пирамиды

Главное свойство сообществ это к созданию новой биомассы. Быстрота процесса создания органического вещества в экосистемах принято называть биологической продукцией. Биомасса - масса тел живых организмов, а биологическая продукция экосистем - скорость создания в них биомассы. Через продуцентов поступает энергия в биотический компонент экосистемы. Начальной продукцией называют скорость образования биомассы первичными продуцентами. Этот параметр определяет общий поток энергии, который проходит через биотический компонент экосистемы, то есть количество живых организмов, существующих в экосистеме.

Скорость накопления энергии растениями называется валовой первичной продукцией (ВПП). Около 20% данной энергии тратится растениями на дыхание и другие процессы жизнедеятельности. Скорость собирания органического вещества с вычетом расхода энергии на дыхание и другие процессы жизнедеятельности называется чистой первичной продукцией (ЧПП).

Для питания одних организмов другими пища проходит с одного трофического уровня на другой. Пища, которая не может перевариться выводится животными с экскрементами. Животные, так же как растения, теряют некоторую часть своей энергии при дыхании и других процессах жизнедеятельности. Оставшаяся энергия расходуется на рост, поддержание жизнедеятельности и размножение.

Скорость накопление органического вещества гетеротрофными организмами называется вторичной продукцией (ВП). Вторичная продукция существует на всех трофических уровнях.

На каждом этапе пищевой цепочки определенная часть энергии переходит в другие формы. По приблизительным подсчетам, данные потери энергии составляют около 90% при каждом акте передачи энергии через трофическую цепь. Таким образом, если первичная продукция растительного организма составляет 1000 Дж, при полном поедании его травоядным животным в теле последнего останется из этой порции всего 100 Дж. В теле хищника - лишь 10 Дж, а если этот хищник будет съеден другим, то на его долю придется только 1 Дж. Следовательно, запас энергии, который накопило зеленое растение, стремительно уменьшается. Поэтому пищевая цепь включает обычно всего 4-5 звеньев.

В результате взаимодействия в пищевых цепочках при переносе энергии каждое сообщество приобретает определенную трофическую структуру. Трофическую структуру можно определить количеством энергии, фиксируемой на единицу площади в единицу времени на последовательных трофических уровнях, и изобразить в графическом виде экологических пирамид, у которых основанием служит первый уровень, а последующие уровни образуют этажи и вершину пирамиды. Данное явление было изучено Ч. Элтоном в 1927 г.

Различают три типа основных экологических пирамид:

Пирамида чисел (число особей / мІ) отражает численность организмов на различных трофических уровнях. Для построения пирамиды численности определяют число организмов на определенной территории, сгруппировывают их трофическими уровнями:

* продуценты - зеленые растения;

* первичные консументы - травоядные животные;

* вторичные консументы - плотоядные животные;

* третичные консументы - плотоядные животные;

* n-е консументы («конечные хищники») - плотоядные животные;

* редуценты - деструкторы.

Консументы второго, третьего и n порядков могут являться хищниками, могут питаться падалью или быть паразитами. Обычно в пищевых цепочках хищников плотоядные животные становятся крупнее на каждом трофическом уровне.

Каждый уровень изображается условно в виде прямоугольника, длина или площадь которого соответствуют численному значению количества особей. Прямоугольники располагаются в определенной последовательности, получается экологическая пирамида численности.

Продуценты на много отличаются размерами. Этот факт иногда нарушает правильную пирамидальную форму, бывают перевернутые пирамиды.

Пирамида биомасс характеризует общую сухую массу живого вещества на разных трофических. Экологическую пирамиду биомасс строят как пирамиду численности. Главная особенность показать количество живого вещества на каждом трофическом уровне. В данной пирамиде размер прямоугольников пропорционален массе живого вещества своего уровня, отнесенной к единице площади или объема. При отборе образцов определяют биомассу на корню, у которой отсутствует информация о скорости образования или потребления биомассы.

При анализе построения пирамиды биомасс необходимо учитывать:

* во-первых, при равенстве скорости потребления биомассы и скорости ее образования урожай на корню не свидетельствует о продуктивности, т.е. о количестве энергии и вещества, переходящих с одного трофического уровня на другой, более высокий, за некоторый период времени.

* во-вторых, продуцентам небольших размеров свойственна высокая скорость роста и размножения, уравновешиваемая интенсивным потреблением их в пищу другими организмами и естественной гибелью. Поэтому продуктивность их может быть не меньше чем у крупных продуцентов (например, деревьев), хотя на корню биомасса может быть мала.

Выводом можно считать данный вид пирамид - «перевернутые пирамиды».

Пирамида энергий (дж/мІ/год) показывает величину энергетического потока или «продуктивность» на последовательных трофических уровнях. Энергетическая пирамида всегда сужается кверху, размер прямоугольников пропорционален энергетическому эквиваленту в единицу времени, т.е. количеству энергии, прошедшей через свой трофический уровень за принятый период. К основанию можно добавить в начале один прямоугольник, который обозначает поступление энергии Солнца.

На форму этой пирамиды не оказывают влияния изменения размеров и интенсивности метаболизма особей. При условии, если учтены все источники энергии, то пирамида всегда будет иметь стандартный вид.

Из всех трех приведенных типов экологических пирамид пирамида энергий дает обширное представление о функциональной организации сообщества.

Закон пирамиды энергий: согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой переходит не более 10% энергии, сформулирован в 1942 г. Р. Линдеманом, называют законом Линдемана. Итогом является ограниченная длина пищевых цепей. Из закона можно сделать следующий вывод: максимальный переход с одного трофического уровня на другой порядка 10% энергии не ведет к пагубным для экосистемы последствиям. Использование правила 10% позволяет определять возможный и безопасный объем промысла особей.

• 3. Экологические проблемы и последствия роста народонаселения
• Для конца XX века характерно резкое ускорение вектора влияния человечества на биосферу и вхождение нашей жизни в сплошную полосу экологических кризисов и проблем. Кризисы продуцентов и энергетический могли быть дополнены демографическим взрывом, угрозой разрушения озонового экрана и т.д. Перечень экологических проблем велик, все они неразрывно связаны друг с другом, а поэтому принятое ниже изложение в известной мере искусственно выделяет некоторые из них, а именно: проблемы роста народонаселения, урбанизации, глобальных последствий загрязнений атмосферы, истощения природных ресурсов и радиоактивных загрязнений. В связи с масштабами экологических нарушений приводятся и материалы по экологическому риску. Рассматриваются и актуальные региональные проблемы. Перечень вопросов можно было бы продолжить, но они отчасти рассмотрены в других разделах пособия.
• Около 10 тыс. лет тому назад общая численность людей на планете составляла примерно 5 млн. чел., а период ее удвоения 3 тыс. лет. Население увеличивалось с возрастающей скоростью, особенно начиная с 1500 г. н.э. К 1900 году число людей достигло 1.6 млрд. чел., время удвоения численности сократилось до 100 лет. В наше время эти цифры составляют соответственно 5,3 млрд. чел. (1990 г.) и 40 лет. Такой бурный рост народонаселения в XX веке называют демографическим взрывом. Этот взрыв означал не только социально-демографическую проблему, но и экологическую, так как его негативные последствия имеют прямое отношение к экологии человека, качеству его жизни и выживания.
• К негативным экологическим проблемам демографического взрыва относятся фактическое превышение численности людей ее оптимального уровня, возрастающий недостаток продуктов питания и изменение возрастной структуры человечества. Перед рассмотрением перечисленных вопросов необходимо отметить, что как сам рост народонаселения, так и вызванные им последствия совершенно по-разному выражены в передовых и развивающих странах. Для подавляющего большинства развитых стран характерен умеренный рост народонаселения, согласованный с имеющимися ресурсами, а негативные его последствия снижаются рациональной государственной политикой. В развивающихся странах наблюдается резкий рост населения. обостряющий и без того нелегку ситуацию с качеством жизни. У каждой из женщин таких стран в среднем 5-6 детей.
• В целом по планете по прогнозам демографов уже в ближайшее десятилетие население планеты может достичь 11-12 млрд. чел. и стабилизироваться на этом уровне. Между тем по мнению другой группы экологов оптимальная численность населения нашей планеты составляет 1,5 млрд. чел. Человеку тяжела теснота и скученность современных городов, вредны не только превышающие ПДК и ПДУ уровни воздействия негативных факторов, но и само их появление в воздушном бассейне города; полезней чистая ключевая вода, а не обработанная хлором водопроводная, и необходима дикая нетронутая природа.
• Значительным резервов продовольственных ресурсов является сельское хозяйство развивающихся стран. Если в наиболее процветающих странах Запада существуют законодательные запреты на излишки продукции, то в развивающихся странах урожай на сходных землях для аналогичных культур меньше в 2,5…5,2 раза, чем на Западе. Планировавшаяся компенсация недостатка белка соответствующими ресурсами океана оказалась нереальной: в 80-х гг. улов рыбы достиг своего максимума и последовало определенное его снижение, что отчетливо видно и на примере РФ.
• Увеличение численности населения планеты сопровождалось ростом средней продолжительности жизни. При этом разрыв по средней продолжительности жизни в разных странах достигает 36-40 лет. Изменения в возрастной структуре зависят от конкретной демографической ситуации в стране. В государствах Западной Европы, США и Японии обеспечивается определенное соответствие между ресурсами и численностью населения. При удлинении средней продолжительности жизни увеличивается число пенсионеров. Однако, несмотря на наступление старости, что обычно приходится на возраст 65 лет, многие продолжают работать практически до смерти. Кроне того, пожилые люди являются носителями культурных, морально-этических и национальных традиций. В развивающихся странах в возрастной структуре преобладают молодые люди, что приводит к дополнительным расходам, так как Фактически трудоспособный возраст начинается в среднем только с 19,5 лет.
• Таким образом, резкий рост народонаселения в XX веке существенно обострил экологическую обстановку в мире и РФ за счет увеличивающегося недостатка продуктов питания, неблагоприятных изменений возрастной структуры общества в ряде регионов и, главное, все более отчетливого превышения количества людей на планете над оптимальным уровнем. Последнее обстоятельство настоятельно требует эффективного контроля за рождаемостью и смены ряда важнейших для человечества приоритетов и ценностей.
• 4. Альтернативные источники энергии. Их воздействие на окружающую среду
• При использовании любого вида энергии и производство электроэнергии образовываются различные загрязнители воды и воздуха. Мы оказываем влияние на среду, в которой живем, так как для поддержания жизненных процессов необходимо поглощать и использовать энергию.
• Выяснили, что человек оказывает влияние на окружающую среду, в природе находятся естественные уравновешивающие механизмы, они поддерживают среду и живущие в ней сообщества в состоянии равновесия. Бывает, что деятельность человека нарушает это равновесие и приводит к большим изменениям в окружающей среде, с такими изменениями сложно справиться и человеку и природе. Производство энергии традиционным методом даёт огромное количество загрязнителей воды и воздуха, - это деятельность человека.
• Около двухсот лет назад человечество, кроме энергии человека и животного, пользовалось только тремя видами энергии. Источником этих энергий было Солнце. Энергия ветра вращала крылья ветряных мельниц, на которых мололи зерно или ткали. Чтобы использовать энергию воды, необходимо, чтобы вода бежала вниз к морю от вышерасположенного истока, где река наполняется за счет выпадающих дождей.
• В настоящее время с каждым годомрастёт интерес к этим источникам энергии, потому что они неограниченны. Постоянное увеличение цен на нефть и газ стало основной причиной того, что мы обратили свое внимание на воду, ветер и Солнце.
• Солнечная энергия - это кинетическая энергия излучения, которая образуется в результате реакций в недрах Солнца. Так как её запасы практически неистощимы, ее относят к возобновляемым энергоресурсам. Лишь небольшая часть солнечной энергии поглощается хлорофиллом, который содержится в листьях растений, в дальнейшем используется для фотосинтеза. Таким образом, она улавливается и запасается в виде потенциальной энергии органических веществ.
• Солнечная энергия попадает на всю поверхность Земли, нигде не достигая особой интенсивности. Потому данную энергию нужно улавливать на достаточно большой площади, сконцентрировать и превратить в такую форму, которую можно использовать для различных целей: промышленных, бытовых и транспортных нужд. Так же необходимо сохранить солнечную энергию для поддержания энергоснабжения ночью, в пасмурные дни. Основной целью является использование солнечной энергии, что бы ее стоимость была минимальна или вообще равнялась нулю.
• Световое излучение от Солнца можно улавливать непосредственно, как только оно достигает Земли. Это называется прямым использованием солнечной энергии.
• Перспективы солнечной энергетики заключаются в использовании солнечной энергии в нескольких отношениях. Во-первых, при замене ею ископаемого топлива уменьшается загрязнение воздуха и воды. Во-вторых, замена ископаемого топлива означает сокращение импорта топлива, особенно нефти. В-третьих, заменяя атомное топливо, мы снижаем угрозу распространения атомного оружия. Следовательно, солнечная энергия может обеспечить некоторую защиту, уменьшить зависимость человечества от бесперебойного снабжения топливом.
• Энергия воды. Гидроэнергия.
• Энергия воды (гидроэнергия) относится к преобразованной энергии Солнца. Воду еще в древности применяли для совершения механической работы, в настоящее время вода остается хорошим источником энергии - теперь получаем электрическую, которую используем для промышленной цивилизации. Энергия падающей воды, вращающей водяное колесо, служила непосредственно для размола зерна, распиливания древесины и производства тканей.
• На гидростанциях вода из водохранилища поступает вниз через длинный прямой канал, который называется напорным трубопроводом, после направляется на горизонтально вращающиеся лопасти турбины. Вертикальный вал турбины соединен с блоком генератора.
• Сооружение гидростанций достаточно дорогое, требует эксплутационных расходов, но получают энергию при работе на бесплатном «топливе». Первоисточником энергии служит конечно же солнце, которое испаряет воду из океанов, озер и рек. Водяной пар конденсируется в виде дождя, который после выпадает в возвышенных местностях и стекает вниз в моря. Гидростанции встают на пути этого стока и перехватывают энергию движущейся воды.
• Гидроэнергетика оказывает вред окружающей среде. Когда течение реки замедляется, взвешенный осадок начинает опускаться на дно. Ниже водохранилища чистая вода, попавшая в реку, гораздо быстрее размывает речные берега, как бы восстанавливая тот объем осадков, который был утрачен в водохранилище. Усиливается эрозии берегов ниже по течению от водохранилища.
• Дно водохранилища покрывается осадками, попавшими из регионов, расположенных выше по течению. Этот слой осадков периодически выступает на поверхность или затопляется вновь, когда уровень водохранилища поднимается и падает в результате притока или сброса воды.
• Еще одна важная причина: после заполнения водохранилища под водой остаются ценные земли, которые утрачивают свои свойства. Исчезают ценные животные и растения, поскольку плотина преграждает путь к местам нереста.
• В некоторые периоды времени качество воды в водохранилище и качество воды, которое выпускается из него, может быть низким. Потому что летом и осенью нижние слои воды в водохранилище имеют малое количество кислорода. Недостаток кислорода определяется неполным перемешиванием воды в водохранилище в течение лета и ранней осени и бактериальным разложением отмерших растений. Если такая вода поступает из водохранилища, то она наносит большой ущерб рыбе и другим водным организмам ниже по течению.
• Энергия приливов.
• Приливы - это результат гравитационного притяжения больших масс воды океанов со стороны Луны и, в меньшей степени, Солнца. При вращении Земли часть воды океана поднимается и некоторое время удерживается в этом положении гравитационным притяжением. Когда «горб» подъема воды достигает суши, как это должно происходить вследствие вращения Земли, наступает прилив. Приливы и отливы повторяются дважды в сутки.
• Каждый год более высокие приливы случаются во время, когда Луна и Солнце находятся почти на одной линии, что бы суммарное гравитационное воздействие увеличивало объем перемещаемой океанской воды.
• При работе приливной электростанции на реке строят плотину для задержки вод высокого прилива. Когда приливные воды отступают, задержанная плотиной вода выпускается в океан через грушевидные турбины, тем самым вырабатывается электроэнергия. Вырабатывать электроэнергию возможно и при отливе.
• Приливная волна задерживается позади плотины в результате открытия ряда донных затворов, что позволяет ей двигаться вверх по реке в направлении истока. Затворы закрывают тогда, когда прилив достигает наивысшего уровня, а затем, по мере отлива, воде, запертой за плотиной, позволяют стекать к морю через турбины. При низком уровне воды, т.е. при отливе, большая часть этой воды спускается. Когда приливные воды снова наступают, они оказываются перед закрытыми затворами, и уровень воды со стороны моря превышает ее уровень на стороне плотины, обращенной к суше. После того как будет достигнут достаточный напор, воде позволяют течь вверх по реке, проходя через турбины, и снова вырабатывать электричество. Таким образом, энергия вырабатывается за счет отлива, и за счет прилива.
• Стоимость сооружения станции велика. Если приливная станция расположена далеко от ближайшего крупного центра, куда необходимо подавать для использования энергию, потребуются длинные и дорогие линии электропередачи.
• Выработка приливной энергии непостоянна, поэтому нельзя её использовать как постоянный источник энергии. При обычной эксплуатации приливной энергии электричество вырабатывается только в начале отлива. Когда прилив достигает максимальной высоты, выработка энергии снова приближается к нулю.
• Строительство приливной электростанции может не только повлиять на местные сообщества, но так же причинить вред мигрирующим видам. Более мощные приливные течения будут нарушать температурный баланс воды, перемешивая слои с разной температурой. Нижележащие холодные слои содержат достаточное количество питательных веществ, которые постепенно оседают на дно.
• Энергия ветра.
• Ветер обеспечивал человечеству энергию для парусных судов, для размола зерна и перекачивания воды. В настоящее время энергию ветру используют для выработки электроэнергии.
• Для экономически выгодного строительства ветроэлектростанции необходимо, чтобы среднегодовая скорость ветра в данном районе составляла не менее 6 метров в секунду. В связи с высокими ценами на топливо можно считать, что ветродвигатели будут конкурентоспособными по стоимости и смогут участвовать в достаточном получении энергетических нужд страны.
• Ветровая энергетика не вызывает загрязнение воздуха. Не требует воды для охлаждения и не вызывает теплового загрязнения. Не потребляет топливо. Но она производит шум, требует достаточно земельной площади и материалов для её конструкции. Она оказывает визуальное воздействие, так как опоры линий электропередач имеют достаточную высоту, а градирни для охлаждения бывают еще выше.
• Большие ветродвигатели вращаются со скоростью около 30 оборотов в секунду. Это близко к частоте синхронизации телевидения. Поэтому крупные ветродвигатели могут мешать приему передач на расстоянии до 1,6 км. Лопасти ветродвигателей могут убить птиц, но трудно предсказать, в каких масштабах это будет происходить.
• Из изученных альтернативных источников энергии можно сделать вывод: на пути огромного промышленного внедрения находятся ветротурбины и солнечные батареи. К этому можно добавить энергосбережение, таким образом, не обязательно строить новые атомные и тепловые электростанции. С точки зрения окружающей среды и устойчивого развития эти альтернативные источники электричества вполне надежны.

• Расчетные задания
• Задача 1
• Даны следующие организмы: орел-змееяд, растение, муха, гадюка, богомол, лягушка. Выполните следующие задания:
• 1) составьте пищевую цепь;
• 2) укажите количество трофических уровней;
• 3) укажите продуцента и консумента I уровня в этой цепи;
• 4) зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой и, предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня, постройте пирамиду численности этой пищевой цепи. Масса 1 растения - 3 г; 1 мухи - 0,5 г; 1 богомола - 5 г; 1 лягушки - 10 г.; 1 степной гадюки - 100 г.; 1 орла-змееяда - 1,5 кг. Общая биомасса пищевой цепи: 35 т (7 вариант)
• Решение:
• 1. растение - муха - богомол - лягушка - гадюка - орел-змееяд.
• 2. 2 трофических уровня. (продуцент и консументы)
• 3. растение - продуцент. богомол, муха - консументы 1-ого порядка.
• 4. В соответствии с правилом перехода энергии - с одного трофического уровня на последующий передается 10% энергии. Обозначим биомассу растений за x, тогда масса кузнечиков составит 0,1x. Аналогичным образом последовательно находим массу всех трофических уровней в цепи. Зная, что общая годовая продуктивность данной цепи составляет 35 тонн (35 000 кг), составим (получим) следующее уравнение:
• X + 0,1x + 0,01x + 0,001x + 0,0001x = 35000.
• Решая уравнение, находим биомассу растений x = 315000,315 кг. Тогда биомасса кузнечиков составит 0,1x = 3150,0315 кг, лягушек - 0,01x = 315,00315 кг, ужей - 0,001x = 31,500315 кг, ястребов - 0,0001x =
• = 3,1500315 кг.
• Зная массу каждого звена в трофической цепи, построим пирамиду годовой биологической продуктивности Рисунок 1. Для построения пирамиды по вертикали обозначим трофический уровень (от продуцента к консументу 4-го порядка), а по горизонтали общую биомассу данного трофического уровня.

Трофический уровень		3,1
		31
		315	консументы
		3150
		31500	продуцент
	Биомасса

• Рисунок 1. Пирамида годовой биологической продуктивности
• Для построения пирамиды чисел составленной пищевой цепи Рисунок 2 необходимо определить количество особей на каждом трофическом уровне. Зная биомассу данного трофического уровня и массу каждой особи, находим численность особей на каждом трофическом уровне:
• Растения - 6300063 шт., кузнечики - 3150031 особей, лягушки - 31500 особей, ужи - 315 особей, ястребы - 2 особи. При построении пирамиды чисел данной пищевой цепи по вертикали обозначим трофический уровень (от продуцента к консументу 4-го порядка), а по горизонтали численность особей на каждом трофическом уровне.

Трофический уровень		2
		315
		3,15Ч104	консументы
		3,15Ч106
		6,3Ч108	продуцент
	Численность

• Рисунок 2. Пирамида чисел полученной трофической цепи

• Задача 2
• Выберите участок автотрассы длиной около 100 м, на котором отсутствует светофор. Определите число единиц автотранспорта проходящих по выбранному участку в течение 10 мин (или 20 мин) в любойточке этого участка. При этом проводится учет проходящих автотранспортных средств в обоих направлениях с подразделением по следующим группам:
• I. Л - легковые, из них отдельно легковые и легковые дизельные автомобили;
• II. ГК < 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью менее3 тонн и микроавтобусы (ГАЗ-51-53, УАЗы, «Газель», РАФ и др.);
• III. ГК > 3 - грузовые карбюраторные грузоподъемностью более 3 тонн (ЗИЛы, Урал и др.);
• IV. АК - автобусы карбюраторные (ПАЗ, ЛАЗ, ЛИАЗ);
• V. ГД - грузовые дизельные (КРАЗ, КАМАЗ);
• VI. АД - автобусы дизельные (городские и интуристовские «Икарусы»);
• VII. ГГБ - грузовые газобалонные, работающие на сжатом природном газе.
• Определите среднесуточную концентрацию вредных веществ (Сс.с, мг/м3) в атмосферном воздухе, с учетом того, что объем используемого воздуха вблизи района участка дороги длиной 100 м составляет примерно Vвозд = 5000000 м³
• Различие в движении в ночное и дневное время можно не учитывать.
• Заполните табл. 2.1: в названии таблицы укажите город и улицу.
• Сопоставьте полученные результаты с ПДКс.с для каждого из вредных веществ и сделайте вывод о степени антропогенного загрязнения атмосферы исследованного района. Величина ПДК с.с в атмосферном воздухе регламентируется гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.
• Выбросы загрязняющих веществ в г. Усть-Каменогорск движущимся автотранспортным потоком на автомагистрали по пр. Независимости

Группа автомобилей	Число автомобилей	Скорость движения потока	Выбросы с учетом количества автомобилей в к-ой группе, Mk,iпGк(г/с)
			CO	NO2	CH	Сажа	SO2	Формальдегид	Соед. Pb	Бенз(а) - пирен
I	55	60 км/ч	1045	99	115,5	_	3,575	0,33	1,045	93,5Ч10-6
Iд	15		30	19,5	3,75	30	3,15	0,045	_	-
II	6		416,4	17,4	69	_	1,2	0,12	0,156	27Ч10-6
III	5		375	26	67	_	1,1	0,11	0,165	31,5Ч10-6
IV	6		585,6	31,8	80,4	_	1,92	0,18	0,246	38,4Ч10-6
V	2		17	15,4	12	17	2,5	0,42	-	13Ч10-6
VI	4		35,2	32	26	35,2	5,8	1,24	-	26,8Ч10-6
VII	1		39	2,6	1,3	-	0,18	0,002	-	2,0Ч10-6
		2543,2	243,7	374,95	82,2	19,425	2,447	1,612	232,2Ч10-6
Mli, г/с		0,06358	0,00609	0,00937	0,00206	0,00049	0,00006	0,00004	0,0058Ч10-6
Cс.с, мг/м^3		1,0987	0,0203	0,1620	0,0355	0,0084	0,0011	0,0007	0,1Ч10-6
ПДК с.с., мг/м^3		3	0,04		0,05	0,05	0,003	0,003	0,001

• Данная таблица составлена на основании следующих расчетов:
• 1. Число автомобилей (G_k) - результат 20-ти минутного наблюдения и подсчета транспорта на участке автомагистрали расстоянием 100 м.
• 2. Скорость движения потока - приблизительные цифры для различных групп автотранспорта.
• 3. Выбросы с учетом количества автомобилей в k-й группе рассчитывались как произведение () числа автомобилей в группе на значение пробеговых выбросов, приведенных в методическом пособии по Экологии.
• 4. Выброс i-го загрязняющего вещества (M_Li, г/с) движущимся автотранспортным потоком на автомагистрали с фиксированной протяженностью L=0,1 (км) определялся по формуле (расчет показан на примере определения M_L для CO):
• ==0,064 (г/с)
• где: r_i - коэффициент, учитывающий изменения количества выбрасываемых вредных веществ в зависимости от скорости движения (взят из табл. 5, стр. 19 для значения средней скорости 60 км/ч);, г/км - сумма выбросов всех групп автотранспорта для каждого загрязняющего вещества; t, с - время проведения замеров (20 минут).
• Для остальных загрязняющих веществ расчет M_Li проводится аналогично. Исключение: значение r_i для NO_x (в пересчете на NO₂) равно 1.
• 5. Среднесуточная концентрация вредных веществ (С_с.сi, мг/м³) в атмосферном воздухе района определялась по формуле (расчет показан на примере определения С_с.с для CO):
• (мг/м³)
• где: 10³ - поправочный коэффициент для перевода значения M_Li из г/с в мг/с; t_сут - количество секунд в сутках; V_возд, м³ - объем используемого воздуха вблизи района участка дороги длиной 100 м (приблизительно равен 100000 м³).
• Для остальных загрязняющих веществ расчет С_с.сi проводится аналогично.
• 6. Значения ПДК_с.с (мг/м³) взяты из гигиенических нормативов: «ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».
• Вывод: из приведенных расчетов видно, что среднесуточная концентрация вредных веществ не превышает ПДК. Т.е. по всем показателям наблюдается предельно допустимая концентрация. Транспорт, проезжающий по выбранному участку дороги совершает выбросы загрязняющих веществ концентрацией, в несколько раз ниже предельно допустимой, следовательно не сильно влияют на загрязнение.
• Задача 3
• Предприятие Томской области в процессе своей хозяйственной деятельности в 2014 г. выбросило в атмосферу от стационарных источников загрязняющие вещества.
• В табл. 3.1 приведены количества загрязняющих веществ, установленные нормативы и другие данные, необходимые для расчетов.
• Кэкол.сит = 1,2 (для атмосферного воздуха и почвы);
• Кинд = 1; Кособ.тер = 1.
• Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников предприятия

Вариант №7	Загрязняющее вещество
	Альдегид пропионовый	NO2	CO
Фактический выброс 3В, т/год	3,2	50,6	-
Установленная для предприятия величина, т/год	ПДВ	3	47	90
	ВСВ	1,0	5,0	12,0
Норматив платы, руб./т	ПДВ	205	52	0,6
	ВСВ	1025	260	3

• 1. Рассчитайте плату предприятия по основным видам платежей: за выбросы от стационарных источников в соответствии со своим вариантом.
• 2. Во сколько раз изменятся платежи предприятия за выбросы в 2015 г., если будет использована новая технология, которая позволит снизить выбросы всех загрязняющих веществ на 40%.
• Плата за загрязнение окружающей среды исчисляется в соответствии с «Инструктивно-методическими указаниями по взиманию платы за загрязнение окружающей среды». Этими указаниями установлен перечень видов воздействий, за которые с предприятий взимается плата, а именно: - за выброс в атмосферный воздух загрязняющих веществ (ЗВ) от стационарных и передвижных источников;
• - сброс ЗВ в поверхностные и подземные водные объекты, на
• рельеф местности, а также любое их подземное размещение;
• - размещение отходов производства и потребления.
• Масса выбросов (сбросов) загрязняющих веществ подразделяется
• на следующие категории:
• - предельно допустимые выбросы, сбросы (ПДВ и НДС);
• - временно согласованные выбросы, сбросы (ВСВ и ВСС) или
• лимиты, устанавливаемые на период достижения ПДВ и НДС;
• - превышение нормативных (при отсутствии утвержденных ВСВ,
• ВСС или лимитов) или временно согласованных (лимитных) выбросов (сбросов) считается сверхлимитными выбросами (сбросами).
• Итоговый размер платы предприятия в конкретном году:
• где К_инд - коэффициент индексации платы в конкретном году;
• К_{особ.тер} = 2 дополнительный коэффициент для особо охраняемых природных территорий, для остальных территорий = 1.
• Плата предприятия за выбросы, сбросы ЗВ, размещение отходов и другие виды воздействия П^пр:
• П^пр = П^доп + П^лим + П^{сверхлим},
• где П^доп - плата за загрязнение в границах предельно допустимых нормативов;
• П^лим - плата за загрязнение, превышающее границы предельно допустимых нормативов, но в пределах установленных лимитов;
• П^{сверхлим} - плата за сверхлимитное загрязнение окружающей среды.Плата за выбросы и сбросы загрязняющих веществ
• Стационарные источники
• Плата предприятий за выбросы (сбросы) ЗВ от стационарных источников определяется как:
• Слагаемые рассчитываются:
• где i = 1, 2 …n - загрязняющее вещество, выбрасываемое в пределах допустимого норматива; - масса i-го ЗВ, выбрасываемого в пределах допустимого норматива, т; - дифференцированная ставка платы за выброс 1 тонны i-го ЗВ в пределах допустимого норматива, руб./т;
• где j = 1, 2 …m - загрязняющее вещество с выбросом, превышающим норматив, но в пределах установленного лимита; - масса j-го ЗВ, превышающего норматив, но в пределах установленного лимита, т; - дифференцированная ставка платы за выброс 1 тонны j-го ЗВ сверх норматива, но в пределах установленного лимита, руб./т;

• где l = 1, 2 … k - загрязняющее вещество с выбросом сверх установленного лимита; - масса l-го сверхлимитного ЗВ, т; К_штраф = 5 - коэффициент штрафных санкций.
• Дифференцированная ставка платы за выброс (сброс) ЗВ определяется:
• где C_баз - базовый норматив платы за загрязнение в границах предельно допустимых нормативов; К_{экол.сит} - коэффициент экологической ситуации, учитывающий общую экологическую ситуацию и экологическую значимость атмосферы (или состояние водного бассейна) на территории экономического района РФ; К_гор = 1,2 - дополнительный коэффициент, вводимый при расчетах платы за выброс ЗВ в атмосферный воздух городов.
• Рассчитать для московской фабрики сумму платы за загрязнение атмосферного воздуха альдегидом пропионовым и оксидами азота, выброшенными стационарным источником в количестве 3200 кг и 50600 кг. Установленная величина ПДВ - 3 т и 47 т, а величина временно согласованного сверхнормативного выброса - 1,0 т и 5,0т. Норматив платы за выброс в пределах допустимого норматива составляет 205 руб./т. и 52 руб./т, а сверх норматива, но в пределах установленного лимита - 1025 руб./т. и 260 руб./т
• Кэкол.сит = 1,2; Кгор = 1,2; Кинд = 1; Кособ.тер = 1.
• Фактические выбросы альдегида пропионового и NO₂ не превысили величину установленного лимита (ВСВ_{(альд.проп.)}=3+1,0=4,0>3,2; ВСВ_(NO2)=47+5=52>50,6). Выбросов СО вообще нет. Поэтому рассчитываем плату за выбросы по следующему варианту:
• Плату за массу ЗВ в пределах установленного норматива ПДВ
• ( т, т) определяем по формулам:
• руб.
• руб.
• руб.
• Плата за массу выброса альдегида пропионового и NOx сверх ПДВ, но в пределах лимита (ВСВ) ( = 3,2 - 3 = 0,2 т) и ( = 50,6 - 47 = 3,6 т), но в пределах лимита (ВСВ), определяем по формулам:
• руб.
• руб.
• руб.
• Общий размер платы предприятия за выброс загрязняющих веществ в 2014 г. определяется по формулам:
• =
• =
• руб.

• При использовании новой технологии, которая позволит снизить выбросы всех загрязняющих веществ на 40%, в 2015 г. заплатит за выброс ЗВ следующую сумму:
• Фактический выброс составит для альдегида пропионового Ал.пр=3,2Ч0,6=1,92 т и для NO₂=50,6Ч0,6=30,36 т, поэтому за массу ЗВ в пределах установленного норматива ПДВ в тех же тарифах нужно будет заплатить:
• руб.
• руб.
• Общий размер платы предприятия за выброс загрязняющих веществ в 2015 г. составит:
• Таким образом, в 2 раза уменьшится плата предприятия за выбросы в 2015 г., если будет использована новая технология.


Список литературы

биосфера экосистема энергия окружающий

1. httрs://ru.wikipedia.org/wiki

2. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. Москва - 1989 г.

3. Лаверов Н.П., Омельяненко Б.И., Величкин В.И. Геологические

аспекты проблемы захоронения радиоактивных отходов: (Текст)/ Н.П. Лаверов., Б.И. Омельяненко., В.И. Величкин. - М.: Геоэкология, 2003

4. Экология: учебное пособие / О.Б. Назаренко, А.Н. Вторушина,

А.И. Копытова, Е.В. Ларионова, Н.В. Саранчина, Н.С. Шеховцова; Томский политехнический университет. ? Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. - 192 с.

5. П. Ревелль, Ч. Ревелль «Энергетические проблемы человечества», издательство «Мир», 1995

6. П. Ревелль, Ч. Ревелль «Загрязнение воды и воздуха», издательство «Мир», 1995

7. Б. Небел «Наука об окружающей среде», издательство «Мир», 1993 г.

8. «Крымская солнечная электростанция», Внешторгиздат

9. Журнал «Наука и жизнь», издательство «Правда», 1989 г.

10. Отечественная история: учебное пособие / Н.В. Трубникова, А.Н. Першиков, М.В. Иванова, Г.В. Гребенькова, А.П. Силаев, В.В. Петрик, В.Н. Гузаров, В.А. Черный; под ред. Н.В. Трубниковой; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 244 с.

11. Справочник по истории Отечества / сост. Г.В. Гребенькова, А.Н. Першиков, Т.А. Спиченко; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2003. - 129 с.

История (Отечественная история) (История России): метод, указ, и индивид, задания для студентов ИДО, обучающихся по всем направлениям / сост. А.Н. Першиков; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 56 с.

12. Томский политехнический университет. - Режим доступа: www.tpu.ru, вход свободный.

13. Поисковая система Google. - Режим доступа: http: www.google.ru, вход свободный.

Размещено на Allbest.ru

...