Проблемы загрязнения окружающей среды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт заочно-вечернего обучения

«Институт недропользования»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине

«Экология»

Выполнил студент _ААбз-18-1_ И.А. Петухов

Нормоконтроль ст.преподаватель А.В. Голодкова

Иркутск 2020 г.



Оглавление

1. Что такое среда обитания и какие среды заселены организмами

1.1 Понятие об экологических факторах

2. Большой и малый круговороты веществ на Земле (в биосфере). В чем состоит их принципиальное отличие

3. В чем суть проблемы загрязнения гидросферы

4. Что характерно для человека как биологического вида и от каких лимитирующих факторов он остается зависим

5. Задача №1

6. Задача №2

7. Задача №3

8. Задача №4

9. Задача №5

10. Литература



1. Что такое среда обитания и какие среды заселены организмами

Живые организмы всегда находятся во взаимодействии с окружающими их природными образованиями и явлениями. Об историческом единстве живых организмов и их окружения еще в XIX веке писал выдающийся русский физиолог И.М. Сеченов: «Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него».

Совокупность природных условий и явлений, окружающих живые организмы, с которыми эти организмы находятся в постоянном взаимодействии, называется средой обитания.

Прежде всего живые организмы получают пищу из среды, в которой обитают. Кроме этого, различные среды ограничивают распространение организмов по земному шару. Жаркий и сухой климат пустыни препятствует жизни в ней большинства организмов, точно так же как из-за сильного холода в полярных областях обитать в них могут лишь наиболее выносливые виды. Именно среда изменяет организмы тем, что способствует их совершенствованию путем естественного отбора. Организмы не просто приспосабливаются к среде, но эволюционируют.

В свою очередь, жизнедеятельность организмов оказывает влияние на среду. Растения выделяют кислород и тем самым поддерживают его баланс в атмосфере планеты. Высокие растения (деревья и кустарники) затеняют почву, способствуют перераспределению влаги, вместе с травами создают особый микроклимат. Растения и животные оказывают влияние на структуру и свойства почвы.

Если происхождение природных явлений не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов, то мы имеем дело с абиотической, или неживой, средой обитания: это различные физические характеристики климата, химические характеристики воды, почвы, характер субстрата, радиационный фон и т.п.

В случае, когда силы и явления природы обязаны своим происхождением жизнедеятельности организмов, среда обитания называется биотической, или живой. Это совокупность живых организмов, оказывающих своей жизнедеятельностью влияние на другие организмы.

Разнообразие жизненных условий на Земле привело к разнообразию сред, в которых могут обитать организмы, можно выделить специфические среды, для которых характерны общие черты и признаки. Так, отчетливо различают четыре качественно отличные среды обитания для живых организмов:

1) водная;

2) наземно-воздушная;

3) почвенная;

4) сами живые организмы, заселенные паразитами, полупаразитами и симбионтами (организмы, существующие совместно и извлекающие пользу от сожительства, например водоросли или лишайники).

Первые три разновидности среды обитания составляют абиотическую среду, четвертая -- биотическую.

Организмы могут существовать в одной или нескольких средах жизни. Например, рыбы обитают только в воде. Человек, большинство видов птиц, млекопитающих, голосеменные и покрытосеменные растения обитают в наземно-воздушной среде. Многие насекомые и земноводные начинают свой жизненный путь в одной среде, а продолжают в другой (личинки комаров развиваются в воле, взрослые насекомые обитают в наземно-воздушной среде; тритоны, преимущественно водные животные, зимуют на суше). Некоторые насекомые для продолжения рода нуждаются в почвенной и наземно-воздушной средах (майский жук, бронзовка).

Живые организмы могут служить средой обитания для паразитов и симбионтов (симбиоз -- совместное, взаимовыгодное сожительство организмов). Например, человеческий организм является средой обитания для множества различных симбионтов (прежде всего представителей нормальной микрофлоры кишечника), а нередко и паразитов (разнообразных плоских и круглых червей, простейших).

1.1 Понятие об экологических факторах

С экологических позиций среда - это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых или косвенных отношениях. Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов.

Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из фаз их индивидуального развития. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями. Таким образом, экологические факторы - это все элементы естественной среды, которые влияют на существование и развитие организмов, и на какие живые существа реагируют реакциями приспособления (за пределами способности приспособления настает смерть).

Следует отметить, что в природе экологические факторы действуют комплексно. В особенности важно помнить это, оценивая влияние химических загрязнителей. В этом случае «суммарный» эффект, когда отрицательное действие одного вещества накладывается на отрицательное действие других, а к этому прибавляется влияние стрессовой ситуации, шумов, различных физических полей, значительно изменяет значения ПДК, приведенные в справочниках. Этот эффект называют синергитическим.

Лимитирующий фактор - уровень (доза) которого приближается к границе выносливости организма, концентрация которого ниже или выше оптимальной. Это понятие определяется законами минимума Либиха (1840 г) и толерантности Шелфорда (1913 г.). Наиболее часто лимитирующими факторами есть температура, свет, биогенные вещества, течения и давление в среде, пожары и т.п.

Более всего распространены организмы с широким диапазоном толерантности относительно всех экологических факторов. Высочайшая толерантность характерная для бактерий и сине-зеленых водорослей, которые выживают в широком диапазоне температур, радиации, солености, рН и др.

Экологические исследования, связанные с определением влияния экологических факторов на существование и развитие отдельных видов организмов, взаимосвязей организма с окружающей среды, являются предметом науки аутэкологии. Раздел экологии, который исследует ассоциации популяций различных видов растений, животных, микроорганизмов (биоценозов), пути их формирования и взаимодействия с окружающей средой, называется синэкологией. В границах синэкологии выделяют фитоценологию, или геоботанику (объект изучение - группировок растений), биоценологию (группировки животных).

Таким образом, понятие экологического фактора - одно из наиболее общих и чрезвычайно широких понятий экологии. В соответствии с этим задача классификации экологических факторов оказалась весьма сложной, так что общепринятого варианта до сих пор нет. В то же время достигнуто согласие относительно целесообразности использования при классификации экологических факторов определенных признаков.

Традиционно выделяли три группы экологических факторов:

1) абиотические (неорганические условия - химические и физические, такие, как состав воздуха, воды, грунта, температура, свет, влажность, радиация, давление и т.п.);

2) биотические (формы взаимодействия между организмами);

3) антропогенные (формы деятельности человека).

Сегодня различают десять групп экологических факторов (общее количество - около шестидесяти), объединенных в специальную классификацию:

ь по времени - факторы времени (эволюционные, исторические, действующие), периодичности (периодические и непериодические), первичные и вторичные;

ь по происхождению (космические, абиотические, биотические, природные, техногенные, антропогенные);

ь по среде возникновения (атмосферные, водные, геоморфологические, экосистемные);

ь по характеру (информационные, физические, химические, энергетические, биогенные, комплексные, климатические);

ь по объекту влияния (индивидуальные, групповые, видовые, социальные);

ь по степени влияния (летальные, экстремальные, ограничивающие, возмущающие, мутагенные, тератогенные);

ь по условиям действия (зависимые или независимые от плотности);

ь по спектру влияния (выборочного или общего действия).

Прежде всего, экологические факторы делятся на внешние (экзогенные или энтопические) и внутренние (эндогенные) по отношению к данной экосистеме.

К внешним относятся факторы, действия которых в той или иной степени определяют изменения, происходящие в экосистеме, но сами они практически не испытывают ее обратного воздействия. Таковы солнечная радиация, интенсивность атмосферных осадков, атмосферное давление, скорость ветра, скорость течения и т.д.

Внутренние факторы соотносятся со свойствами самой экосистемы (или отдельных ее компонентов) и в действительности образуют ее состав. Таковы численности и биомассы популяций, запасы различных веществ, характеристики приземного слоя воздуха, водной или почвенной массы и т.д.

Второй распространенный классификационный принцип - это деление факторов на биотические и абиотические. К первым относятся разнообразные переменные, характеризующие свойства живого вещества, а ко вторым - неживых компонентов экосистемы и ее внешней среды. Деление факторов на эндогенные - экзогенные и на биотические - абиотические не совпадают. В частности, существуют как экзогенные биотические факторы, например, интенсивность заноса извне семян некоторого вида в экосистему, так и эндогенные абиотические факторы, такие, как концентрация О₂ или СО₂в приземном слое воздуха или воде.

Широкое использование в экологической литературе находит классификация факторов по общему характеру их происхождения или объекту воздействия. Например, среди экзогенных различают метеорологические (климатические), геологические, гидрологические, миграционные (биогеографические), антропогенные факторы, а среди эндогенных - микрометеорологические (биоклиматические), почвенные (эдафические), водные и биотические.

Важным классификационным показателем служит характер динамики экологических факторов, в особенности наличие или отсутствие ее периодичности (суточной, лунной, сезонной, многолетней). Связано это с тем, что приспособительные реакции организмов к тем или иным факторам среды определяются степенью постоянства воздействия этих факторов, то есть их периодичностью.

Биологом А.С. Мончадским (1958) выделялись первичные периодические факторы, вторичные периодические факторы и непериодические факторы.

К первичным периодическим факторам - относятся в основном явления, связанные с вращением Земли: смена времен года, суточная смена освещенности, приливные явления и т.п. Эти факторы, которым свойственна правильная периодичность, действовали еще до появления жизни на Земле, и возникающие живые организмы должны были сразу адаптироваться к ним.

Вторичные периодические факторы следствие первичных периодических: например, влажность, температура, осадки, динамика растительной пищи, содержание растворенных газов в воде и т.п.

К непериодическим относятся факторы, не имеющие правильной периодичности, цикличности. Таковы почвенно-грунтовые факторы, разного рода стихийные явления. Антропогенные воздействия на окружающую среду часто относятся к непериодическим факторам, которые могут проявляться внезапно и нерегулярно. Поскольку динамика естественных периодических факторов одна из движущих сил естественного отбора и эволюции, живые организмы, как правило, не успевают выработать приспособительных реакций, например, к резкому изменению содержания тех или иных примесей в окружающей среде.

Особая роль среди экологических факторов принадлежит суммативным (аддитивным) факторам, характеризующим численности, биомассы или плотности популяций организмов, а также запасы или концентрации различных форм вещества и энергии, временные изменения которых подчиняются законам сохранения. Подобные факторы называются ресурсами. Например, говорят о ресурсах тепла, влаги, органической и минеральной пище и т.д. В отличие от них такие факторы, как интенсивность и спектральный состав радиации, уровень шума, окислительно-восстановительный потенциал, скорость ветра или течения, размер и форма пищи и т.д., которые сильно влияют на организмы, не относятся к категории ресурсов, т.к. к ним не применимы законы сохранения.

Число всевозможных экологических факторов представляется потенциально неограниченным. Однако по степени воздействия на организмы они далеко не равносильны, вследствие чего в экосистемах разного типа некоторые факторы выделяются как наиболее существенные, или императивные. В наземных экосистемах из числа экзогенных факторов к ним, как правило, относятся интенсивность солнечной радиации, температура и влажность воздуха, интенсивность атмосферных осадков, скорость ветра, скорость заноса спор, семян и других зародышей или притока взрослых особей из других экосистем, а также всевозможные формы антропогенного воздействия. Эндогенными императивными факторами в наземных экосистемах являются следующие:

1) микрометеорологические освещенность, температура и влажность приземного слоя воздуха, содержание в нем СО₂ и О₂;

2) почвенные температура, влажность, аэрация почвы, физико-механические свойства, химический состав, содержание гумуса, доступность элементов минерального питания, окислительно-восстановительный потенциал;

3) биотические плотность популяций разных видов, их возрастной и половой состав, морфологические, физиологические и поведенческие характеристики.



2. Большой и малый круговороты веществ на Земле (в биосфере). В чем состоит их принципиальное отличие

Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический).

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму -- источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы. Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям. Большой круговорот -- это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана -- конденсация водяного пара -- выпадение осадков на эту же водную поверхность океана. Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле, весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн. лет. Большой круговорот веществ представлен на рисунке 1.

Большой круговорот (рис. 1)

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический), в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.

Этот круговорот для жизни биосферы -- главный, и он сам является порождением «жизни». Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.



3. В чем суть проблемы загрязнения гидросферы

Загрязнителей гидросферы много, и они мало чем отличаются от загрязнителей атмосферы. В мировом масштабе в качестве основного загрязнителя гидросферы сегодня выступают нефть и нефтепродукты, попадающие в водную среду в результате добычи нефти, ее транспортировки, переработки и использования в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди других продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду занимают детергенты -- очень токсичные синтетические моющие вещества. Они плохо поддаются очистке, а между тем в водоемы их попадает не менее половины от начального количества. Детергенты часто образуют в водоемах слои пены, толщина которых на шлюзах и порогах достигает 1 м и более.

«Коварными» промышленными отходами, загрязняющими воду, являются тяжелые металлы: ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово и др., а также радиоактивные элементы. Особую опасность для водной среды представляет ртуть (метилртутные фракции).

Все чаще водные ресурсы загрязняются гербицидами и пестицидами. При этом степень их накопления и проявления токсичности в значительной степени зависит от гидродинамических и термических характеристик водного объекта. Например, в непроточном водоеме ядохимикат аккумулируется в донных отложениях, которые становятся источником хронического загрязнения. С повышением температуры токсическое воздействие практически всех ядохимикатов усиливается.

Специфическим видом загрязнения гидросферы является термическое. Когда электростанции употребляют воду для конденсации отработанного пара, они возвращают ее в водоем подогретой на 10--30 °С. это приводит к уменьшению содержания кислорода в водной среде, увеличению токсичности имеющихся в ней загрязнителей, уменьшению доступа света к водной растительности, стимулированию роста вредных сине-зеленых водорослей и т. п.

Следует отметить, что в общем, причины загрязнения среды делятся на объективные и субъективные. К объективным относятся:

Во-первых, ограниченные способности живой природы к самоочищению и саморегуляции.

Во-вторых, ограниченность природных ресурсов.

В-третьих, безотходность процессов в природной среде и большое количество отходов человеческого производства.

К субъективным причинам загрязнения относятся:

Во-первых, недостатки организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды.

Во-вторых, дефекты экологического воспитания и образования.

Основными факторами химического загрязнения водоемов и водотоков являются следующие:

1. Сброс сточных вод промышленности и коммунально-бытового хозяйства;

2. Поступление с суши применяемых в сельском и лесном хозяйстве веществ (удобрений, пестицидов);

3. Утечка веществ при работе транспорта и авариях;

4. Разработка полезных ископаемых на морском дне;

5. Захоронение вредных отходов в водоемах;

6. Поступления загрязняющих веществ из атмосферы.

Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная. Из отраслей сельского хозяйства интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов.



4. Что характерно для человека как биологического вида и от каких лимитирующих факторов он остается зависим

Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара.

В самом общем виде, применительно к человеку: «Ресурсы - это нечто, извлекаемое из природной среды для удовлетворения своих потребностей и желаний». Потребности человека можно разделить на материальные и духовные. Природные ресурсы в прямом их применении в какой-то части удовлетворяют духовные потребности человека, например, эстетические («красота природы»), рекреационные и т. п. Но главное их назначение - удовлетворять материальные потребности, т. е. создание материальных благ.

Итак, природные (естественные) ресурсы- это природные объекты и явления, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

Природные объекты и явления - это различные тела и силы природы, используемые человеком как ресурсы. Организмы, кроме человека и, в значительной степени, домашних животных, - черпают живые энергетические ресурсы непосредственно из окружающей природной среды, являясь частью биогеохимических циклов. Эти ресурсы по своему действию можно рассматривать и как экологические факторы, в том числе и как лимитирующие, например, большая часть пищевых ресурсов.

Человек, благодаря своим все возрастающим материальным потребностям, не может довольствоваться дарами природы только в той мере, при которой не должен нарушать ее равновесие, т. е. около 1% от ресурсов природной экосистемы, поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли. Для создания материальных благ человеку необходимы металлы (железо, медь, алюминий и др.) и неметаллическое сырье (глина, песок, минеральные удобрения и др.), а также лесная продукция (строительный лес для производства целлюлозы и бумаги и т. д.) и многое другое.

Иными словами, природные ресурсы, используемые человеком, многообразны, многообразно их назначение, происхождение, способы использования и т. п. Это требует определенной их систематизации.

Классификация природных ресурсов

В основу классификации положено три признака: по источникам происхождения, по использованию в производстве и по степени истощаемости ресурсов.

По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические.

Биологические ресурсы - это все живые средообразующие компоненты биосферы: продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. Они являются источниками получения людьми материальных и духовных благ. К ним относятся промысловые объекты, культурные растения, домашние животные, живописные ландшафты, микроорганизмы, т. е. сюда относятся растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Особое значение имеют генетические ресурсы.

Минеральные ресурсы - это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, если из него извлекаются металлы, и нерудным, если извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и т. д.), или используются как строительные материалы.

Если же минеральные богатства используются как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях, для получения пара и электричества, то их называют топливно-энергетическими ресурсами.

Энергетические ресурсы - совокупность энергии Солнца и космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

Второй признак, по которому классифицируют ресурсы - по использованию их в производстве. Сюда относятся следующие ресурсы:

- земельный фонд - все земли в пределах страны и мира, входящие по своему назначению в следующие категории: сельскохозяйственные, населенных пунктов, несельскохозяйственного назначения (промышленности, транспорта, горных выработок и т. п.), мировой земельный фонд --13,4 млрд. га;

- лесной фонд - часть земельного фонда Земли, на которой произрастает или может произрастать лес, выделенные для ведения сельского хозяйства и организации природных особо охраняемых территорий; он является частью биологических ресурсов;

- водные ресурсы - количество подземных и поверхностных вод, которые могут быть использованы для различных целей в хозяйстве (особое значение имеют ресурсы пресных вод, основным источником которых являются речные воды);

- гидроэнергетические ресурсы, которые способна дать река, приливно-отливная деятельность океана и т. п.;

- ресурсы фауны - количество обитателей вод, лесов, отмелей, которые может использовать человек, не нарушая экологического равновесия;

- полезные ископаемые (рудные, нерудные, топливно-энергетические ресурсы) - природное скопление минералов в земной коре, которое может быть использовано в хозяйстве, а скопление полезных ископаемых образует их месторождения, запасы которых должны иметь промышленное значение.

С природоохранной точки зрения важное значение имеет классификация ресурсов по третьему признаку - по степени истощаемости. Истощение природных ресурсов с экологических позиций это несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем и недр и потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т. д.). На рис. 5.5 приводится схема классификации ресурсов по степени истощаемости.

Неисчерпаемые ресурсы - непосредственно солнечная энергия и вызванные ею природные силы, например, ветер и приливы существуют вечно и в неограниченных количествах.

Исчерпаемые ресурсы имеют количественные ограничения, но одни из них могут возобновляться, если есть к этому естественные возможности или даже с помощью человека (искусственная очистка воды, воздуха, повышение плодородия почв, восстановление поголовья диких животных и т. п). Однако очень важная группа ресурсов невозобновима. К ним относятся такие реликты древних биосфер, как топливо и железная руда, а также ряд руд металлов внутриземного (эндогенного) происхождения.

Все они имеют ограниченные запасы в литосфере. Эти ресурсы конечны и не возобновляются.

Конечно, у человека есть возможности заменить наиболее дефицитные ресурсы на имеющие большее распространение и большие запасы. Но, как правило, подобно тому, как и при замене одних экологических ресурсов (например, пищевых) в экосистемах другими, понижается качество.

Таким образом, одним из важнейших лимитирующих факторов выживания человека как биологического вида является ограниченность и исчерпаемость важнейших для него природных ресурсов. Но человек еще и социальное существо, поэтому для развития и выживания человеческого общества очень важен характер использования ресурсов.

В настоящее время человечеству доступны климатические и космические ресурсы, ресурсы Мирового океана и континентов. Постоянно растет количественное их потребление, растет их «ассортимент», зачастую без учета ресурсообеспеченности.

Ресурсообеспеченность - это соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования. Она выражается либо количеством лет, на которое должно хватить данного ресурса, либо его запасами из расчета на душу населения. На показатели ресурсообеспеченности прежде всего влияет богатство или бедность территории природными ресурсами. Но не меньшее значение имеют и масштабы их потребления (например, добыча полезных ископаемых), поэтому само понятие ресурсообеспеченность является социально-экономическим. Таким образом, о ресурсообеспеченности нельзя судить только по размерам запасов, а надо учитывать интенсивность извлечения (потребления их обществом).

Потребление природных ресурсов обусловлено прежде всего тем, что человек, стремясь «снять» влияние лимитирующих природных факторов, для того чтобы выжить и победить в конкурентной борьбе, начал создавать свои антропогенные экосистемы.



5. Задача №1

Задание. Определить годовое количество и вес люминесцентных ртутьсодержащих ламп, подлежащих замене и утилизации в офисных помещениях или уличном освещении, для условий, представленных в табл.1.

Разработать мероприятия по складированию и утилизации отработанных люминесцентных ламп.

Исходные данные для расчета

Номер задания	Назначение освещения	Тип ламп	Количество используемых ламп	Срок службы лампы	Число часов работы лампы в году	Вес одной лампы
			n	q	t	m
9	Освещение офисных помещений	ЛБ-20	70	15000	2000	0,17

Методические указания к выполнению задачи

1. Годовое количество люминесцентных ртутьсодержащих ламп (N), подлежащих замене и утилизации в офисных помещениях или уличном освещении, находится из выражения [6]

N (n / q)t, шт/год

где n - количество ламп, используемых в офисных помещениях, шт;

q - срок службы лампы, час;

t - число часов работы лампы в году, час.

1. Общий вес ламп (М), подлежащих замене и утилизации, подсчитывается так

M N m, кг

m - вес одной лампы, кг

2. При разработке мероприятий по утилизации отработанных люминесцентных ламп необходимо учесть следующее:

отработанные лампы должны складироваться в закрытых картонных коробках в специально отведенном помещении;

отработанные лампы должны ежегодно сдаваться на переработку специализированной организации после заключения соответствующего договора.

Решение:

1. N=(70/15000)*2000= 9 шт./год

2. M= 9*0,17=1,53 кг.

3. Правительством Российской Федерации выпущено постановление от 3 сентября

2010 г. № 681 «об утверждении правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде»

Перед приемом на склад ртутьсодержащих ламп требуется:

- проверить правильность и целостность упаковки

- при разгрузке следить за соблюдением мер предосторожности от возможных ударов и бросков.

Вновь поступившие лампы хранятся в заводской упаковке в соответствии с рекомендациями завода - изготовителя, не более 60 штук в одной коробке. Лампы хранятся в установленном месте. Ключ от помещения находится у ответственного лица.

Отработанные лампы упаковываются в заводскую упаковку и временно накапливаются в отдельном специально оборудованном помещении. Планировка, устройство, оборудование, отопление, вентиляция, водоснабжение и канализация должна соответствовать требованиям, изложенным в санитарных правилах «Порядок сбор, учета и контроля отработанных ртутьсодержащих ламп» ГОСТ 6825-91 «Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения». Помещения должны иметь планировку, позволяющую организовать эффективное проветривание, уборку помещений и демеркуризацию. Поверхность стен и потолка склада должны быть ровными и гладкими. В помещениях с выделением в воздух ртути запрещается применение алюминия качестве конструктивного материала.

При накоплении товарной партии и передаче на утилизацию составляется акт приема-передачи с указанием типа и количества отработанных ламп. Информация о количестве накопленных отработанных ламп по типам поквартально передается инженеру по ООС.

Контроль за правильностью учета и хранения ламп раз в квартал осуществляется записью в «Журнале выдачи новых и приема отработанных ламп».



6. Задача №2

Задание. Определить годовое количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей по дорогам. В качестве загрязняющих веществ принять угарный газ (СО), углеводороды (несгоревшее топливо СН), окислы азота (NOх ), сажу (С) и сернистый газ (SO2).

Исходные данные для расчета

Номер задания	Марка автомобиля	Тип двигателя внутреннего сгорания (ДВС)	Число дней работы в году	Суточный пробег автомобиля
			Холодный период ( Х)	Теплый период (Т)
			Тх	Тт	L
9	Зил 130	Д	220	120	200

Методические указания к выполнению задачи

Годовое количество загрязняющих веществ при движении автомобилей по дорогам рассчитывается отдельно для каждого наименования (СО, СН, NOх, С и SO2) по формуле

Мо (mm *Тт + тх Тх ) L 10^-6,т/год

где тт, тх - пробеговые выбросы загрязняющих веществ при движении автомобилей в теплый и холодный периоды года, г/км.

Значения принимаются в соответствии с данными табл. 3 [9];

L - суточный пробег автомобиля, км;

Тт Тх, - количество рабочих дней в году в теплый и холодный периоды года соответственно, дн.

Решение:

Годовое количество загрязняющих веществ при движении автомобилей по дорогам рассчитывается отдельно для каждого наименования (СО, СН, NOх, С и SO2) по формуле [8]:

(СО) =(3,5*120+4,3*220)*200*10^-6 = 0,3 т/год

(СН) = (0,7*120+0,8*220)*200*10^-6 = 0,052 т/год

(NOx) = (2,6*120+2,6*220)*200*10^-6 = 0,18 т/год

(С) = (0,20*120+0,30*220)*200*10^-6 = 0,02 т/год

(SO2) = (0,39*120+0,49*220)*200*10^-6 = 0,03092 т/год

Ответ: Годовое количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей по дорогам равно: 0,3 т/год (угарный газ); 0,052 т/год (углеводороды); 0,18 т/год (окислы азота); 0,02т/год (сажа), 0,03092 т/год (сернистый газ).



7. Задача №3

Задание. Определить годовое количество пыли, выбрасываемой в атмосферу при погрузке горной породы в автосамосвал БеЛАЗ 548.

Исходные данные для расчета

Номер задания	Влаж- ность горной массы Ц, %	Скорость ветра в районе работ V, м/с	Высота разгрузки горной массы Н, м	Часовая производительность Q, т/ч	Время смены м t, час	Число смен в сутки N, шт.	Количество рабочих дней в году Tг, дн.
9	4,9	3,1	1	920	8	2	220

Методические указания к выполнению задачи

Годовое количество пыли, выделяющейся при работе экскаваторов, рассчитывается по формуле

Mn = K1*К2*К3*Д*Q* t *10^-6, т/год

где К1 - коэффициент, учитывающий влажность перегружаемой горной породы (принимается по табл.5);

К2 - коэффициент, учитывающий скорость ветра в районе ведения экскаваторных работ (принимается по табл.6);

К3 - коэффициент, зависящий от высоты падения горной породы при разгрузке ковша экскаватора в автомобиль (принимается по табл.7);

Д - удельное выделение пыли с тонны перегружаемой горной породы, принимается равной 3,5 г/т;

Q - часовая производительность экскаватора, т/час;

см t - время смены, час;

N - количество смен в сутки, шт;

Tг - количество рабочих дней в году, дн.

Решение:

Mn = 1,2*1,2*0,6*3,5*920*8*2*220*= 9,79 т/год.

Ответ: Годовое количество пыли, выбрасываемой в атмосферу при погрузке горной породы в автосамосвал БеЛАЗ 548, равно 9,79 т/год.



8. Задача №4

утилизация загрязнение земля гидросфера

«Интегральная оценка качества атмосферного воздуха»

Задание. Промышленное предприятие выбрасывает в атмосферу несколько загрязняющих веществ с концентрациями в приземном слое Сi.

Требуется: 1) определить соответствие качества атмосферного воздуха требуемым нормативам;

2) оценить степень опасности загрязнения воздуха, если оно есть;

3) при высокой степени опасности определить меры по снижению загрязнения воздуха.

Исходные данные для расчета

Номер задания	Загрязняющие вещества, i	Концентрация, Сi, мг/м3
9	диоксид азота	0,05
	диоксид серы	0,4
	фенол	0,1
	озон	0,22

Методические указания к выполнению задачи

1. Для решения задачи рекомендовано использовать индекс суммарного загрязнения воздуха (Jm), который рассчитывается по формуле:

Jm=У(Сi?Ai) qi

2. где Сi - концентрация i-го вещества в воздухе;

Аi - коэффициент опасности i-го вещества, обратный ПДК этого вещества:

Аi = 1/ПДК;

qi - коэффициент, зависящий от класса опасности загрязняющего вещества:

q=1,5; 1,3; 1,0; 0,85 соответственно для 1-го, 2-го, 3-го и 4-го классов опасности.

Решение:

Озон. А_i= 1/0,03 = 33,33

Диоксид азота. А_i=1/0,04= 25

Диоксид сера. A_i=1/0,05= 20

Фенол. A_i=1/0,003=333,33

Jm =( 0,05*25)^1,3+(0,4*20)^1,3+(0,1*333,33)^1,3+(0,22*33,33)^1,3 = 125,02

Ответ: индекс суммарного загрязнения воздуха равен 125,02 - Чрезвычайно опасное загрязнение

Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы служат: разработка и внедрение очистных фильтров на предприятиях, использование экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение городов и поселков.

Очистные фильтры являются основным средством борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Промышленные выбросы в атмосферу очищаются путем пропускания их через различные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и др.), воду и химически активные жидкости. Такими способами улавливаются пыль, копоть, пары и газы.

Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения - переход на новые экологически безопасные источники энергии. Например, строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов, тепло недр, применение гелиоустановок и ветряных двигателей для получения электроэнергии.

Озеленение промышленных центров. Зеленые насаждения за счет фотосинтеза освобождают воздух от диоксида углерода и обогащают его кислородом. На листьях деревьев и кустарников оседает до 72 % взвешенных в воздухе частиц пыли и до 60 % диоксида серы. Поэтому в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз меньше, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, убивающие бактерии. Зеленые насаждения в значительной мере регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, приносящий огромный вред здоровью людей.

Для поддержания чистоты воздуха большое значение имеет планировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буферной зоной, состоящей из зеленых насаждений. Следует учитывать направление основных ветров (розы ветров), рельеф местности и наличие водоемов. Лучше располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны необходимо помещать вдали от жилых кварталов или за пределами города.



9. Задача №5

«Определение степени загрязнения водоносного пласта при разовом воздействии фактора загрязнения» (из учебных материалов проф. В.А. Филонюка).

Условие задачи: При бурении вертикальной скважины с применением промывочной жидкости, содержащей добавку поверхностно-активного вещества - сульфанола, произошел в пределах водоносного пласта аварийный сброс бурового раствора.

Требуется определить: 1) предполагаемую конфигурацию размеры ореолов загрязнения в водоносном горизонте на время t1, t2, и t3 после аварийного сброса;

2) степень разбавления загрязняющего потока по состоянию на время t1, t2, и t3;

3) Интервал времени t4, после которого концентрация сульфанола в водоносном пласте достигнет ПДК, т.е. санитарной нормы.

Исходные данные 1. Водоносный горизонт представляет собой песчаниковый коллектор с эффективной пористостью Пэф,%;

2. Мощность водоносного горизонта Н, м;

3. Скорость потока в водоносном горизонте V, см/сек;

4. Скорость естественного рассеяния (диффузии) загрязняющего вещества V0, см/сек;

5. Объем аварийного сброса (утечки) Q, м 3;

6. Концентрация загрязняющего вещества (сульфанола) в промывочной жидкости С, %;

7. Условная ПДК для загрязняющего вещества, мг/л.

№ варианта	Параметры водоносного пласта	Ед. изм.	Данные
9	Мощность пласта, Н	м	5
	Эффективная пористость, Пэф	%	2,4
	Скорость потока, V	см/сек	3,0
	Скорость диффузии V0	см/сек	0,1
	Объем аварийного выброса, Q	м3	4,2
	Концентрация загрязняющего вещества, С	%	2,9
	Интервалы времени, t1 t2 t3	час	1, 10,20
	Условные ПДК	мг/л	0,05

Решение:

t₁ = 1 час = 3 600 сек;

t₂ = 10 часов = 36 000 сек;

t₁ = 20 часов = 72 000 сек;

V₀ = 0,1 см/сек = 0,001 м/сек;

V = 3 см/сек = 0,03 м/сек;

1. Определяется концентрация и размеры предполагаемых ореолов загрязнения в различные моменты времени (t1, t2, и t3). Положение границы ореола на время t1 в направлении стока определяется приближенно из расчета:

М₁= (V₀+ V₁)· t₁ М₁=(0,001+3,0)*3600=11160 см = 111,6 м

М₂=(0,001+3,0)*36000= 111600 см = 1116 м

М₃=(0,001+3,0)*72000=223200 см=2232 м

b₁=V₀·t₁, а₁=V·t₁.

b₁=0,001*3600=360см=3,6 м a₁=0,03*3600=10800см=108м

b₂=0,001*36000=3600см=36 м a₂=0,03*36000=108000см=1080м

b₃=0,001*72000=7200см=72 м a₃=0,03*72000=216000 см=2160м

Соединив концы векторов, окантуриваем приближенно, с учетом диффузии, границу ореола загрязнения на время t₁. Подставляя в те же расчеты t ₂ и t₃, можно получить размеры и конфигурацию соответствующих ореолов загрязнения. Далее, на миллиметровке строится план рассчитанных ореолов загрязнения, на котором графически измеряются площади этих ореолов - S₁, S₂, S₃.

2. Рассчитаем степень разбавления (N) загрязняющего вещества в ореолах водоносного горизонта на t₁, t₂, и t₃:

для t₁, ,

для t₂, ,

для t₃, .

Далее рассчитывается концентрация загрязняющего вещества в ореолах по состоянию на t₁, t₂, и t₃ при плотности бурового раствора 1,5 г/см³. Для этого концентрацию загрязняющего вещества переведем в мг/л:

С мг/л = С % Ч 1,5 Ч 10⁴ = 2,9 % Ч 1,5 Ч 10⁴ = 43 500 мг/л.

Определим концентрацию сульфанола в ореолах в мг/л:

По полученным результатам построим график зависимости концентрации загрязняющего вещества в водоносном горизонте от времени.

Из графика видно, что уровень концентрации загрязняющего вещества достигнет нормы приблизительно через 44 часа.

Ответ: t = 44 часа.

3. По полученным результатам строим график зависимости концентрации загрязняющего вещества в водоносном горизонте от времени. Вывод из графика: уровень загрязнения в водоносном горизонте придёт к санитарной норме, т.е. к ПДК. Через 44 часа.



10. Литература

1. Денисов В.В. Экология / В.В. Денисов, В.В. Гутенев, И.А. Луганская. М.: Вуз. кн., 2006. 726 с.: ил.

2. Маринченко А. В. Экология: учеб. пособие для вузов по техн. направлениям и специальностям / А.В. Маринченко. М: Дашков и К°,2006. 331 с.

3. Постановление Правительством Российской Федерации выпущено 3 сентября 2010 г.

№ 681 «об утверждении правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств, электрических ламп, ненадлежащие сбор, накопление, использование, обезвреживание, транспортирование и размещение которых может повлечь причинение вреда жизни, здоровью граждан, вреда животным, растениям и окружающей среде»

4. Розанов С.И. Общая экологи: учеб. для вузов по дисциплине «Экология» для техн. направлений и специальностей / С.И. Розанов. Изд. 6-е, стер. СПб. [и др.]: Лань, 2005. 288 с.: ил.

5. Филиппова Л.А. Экология. Программа, контрольные работы и методические указания для студентов заочной формы обучения / Л.А. Филлипова. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005. 24 с.

6. Экология: учеб. пособие для вузов / А.И. Ажгиревич [и др.]; под ред. В.В. Денисова. Изд. 3-е, испр. и доп. М. [и др.]: МарТ, 2006. 767 с.

Размещено на Allbest.ru

...