Нижнекамский химико-технологический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
М.А. Рузанова, Г.Р. Патракова
ЭКОЛОГИЯ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Нижнекамск
2015
УДК 502.7
Р 82
Печатается по решению редакционно-издательского совета НХТИ ФГБОУ ВПО «КНИТУ».
Рецензенты:
Дмитриева О.С., кандидат технических наук;
Кутузов А.Г., доктор технических наук
Рузанова , М.А.
Р 82 Экология : учебно-методическое пособие / М.А. Рузанова, Г.Р. Патракова. – Нижнекамск : НХТИ ФГБОУ ВПО «КНИТУ», 2015. – 85с.
Учебно-методическое пособие представляет собой тексты лекций по дисциплине «Экология», составленных в соответствии с действующим Государственным образовательным стандартом Министерства образования Российской Федерации для всех направлений и специальностей вузов, а также содержит практические задания для заочников.
Системное изложение материала, раскрывающие основные понятия и принципиальные научные положения курса, позволяет использовать пособие для подготовки к сдаче экзаменов и зачетов по дисциплине «Экология» и «Промышленная экология» студентами вузов и колледжей, а также слушателей курсов переподготовки специалистов в системе послевузовского образования.
Подготовлено на кафедре «Процессы и аппараты химической технологии» НХТИ ФГБОУ ВПО «КНИТУ».
УДК 502.7
© Рузанова М.А., Патракова Г.Р., 2015
© НХТИ ФГБОУ ВПО «КНИТУ», 2015
СОДЕРЖАНИЕ
| ВВЕДЕНИЕ | 6 |
| I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ | 7 |
| 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ | 7 |
| 2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОРГАНИЗМА И СРЕДЫ | 9 |
| 3. БИОГЕОЦЕНОЗЫ, ИХ СТРУКТУРА И ХАРАКТЕРИСТИКА | 11 |
| 4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ | 12 |
| 5. УЧЕНИЕ О ПОПУЛЯЦИЯХ | 14 |
| 6. РЕГУЛЯЦИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ | 15 |
| 7. УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ | 15 |
| 8. СВОЙСТВА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ | 16 |
| 9. ФУНКЦИИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ | 16 |
| 10. ЭКОСИСТЕМЫ | 17 |
| 11. ВИДЫ ЭКОСИСТЕМ | 17 |
| 12. ВИДОВАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ | 18 |
| 13. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКОСИСТЕМ | 18 |
| 14. ЭНЕРГЕТИКА ЭКОСИСТЕМ | 18 |
| 15. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ | 18 |
| 16. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ | 19 |
| 17. ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМЫ. СУКЦЕССИЯ. | 20 |
| 18. АГРОЭКОСИСТЕМЫ | 21 |
| 19. ЭКОЛОГИЯ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА | 21 |
| 20. ПРИРОДНАЯ СРЕДА И ЕЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ .АТМОСФЕРА | 24 |
| 21. ИСТОЧНИКИ И СОСТАВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ | 28 |
| 22. ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ | 31 |
| 23. ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ | 33 |
| 24. НОРМИРОВАНИЕ И КОНТРОЛЬ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ | 35 |
| 25. ГИДРОСФЕРА. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ | 37 |
| 26. НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ | 38 |
| 27. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ | 39 |
| 28. ЗЕМНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ. ЗАЩИТА ПОЧВ | 40 |
| 29. ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕДР | 41 |
| 30. ЗАЩИТА РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА | 42 |
| 31. МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ | 42 |
| 32. СИСТЕМА НАЗЕМНОГО МОНИТОРИНГА СРЕДЫ | 43 |
| 33. СИСТЕМА МОНИТОРИНГА В РОССИИ | 43 |
| 34. ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ | 44 |
| 35. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ОХРАНЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТАНДАРТИЗАЦИЯ | 44 |
| 36. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ В ОБЛАСТИ ЭКОЛОГИИ | 45 |
| 37. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ | 46 |
| 38. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ | 47 |
| 39. СТАТУС, ОБЪЕКТЫ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ | 48 |
| 40. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ | 49 |
| 41. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СЕРТИФИКАЦИЯ | 50 |
| 42. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ | 50 |
| 43. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ | 51 |
| 44. УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ | 53 |
| 45. ОСНОВЫ ЭКОНОМИКИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ | 54 |
| 46. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УЧЁТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ | 54 |
| 47. ОСОБО ОХРАНЯЕМЫЕ ПРИРОДНЫЕ ТЕРРИТОРИИ | 55 |
| 48. ЛИЦЕНЗИЯ, ДОГОВОР И ЛИМИТЫ НА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ | 56 |
| 49. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФОНДЫ | 57 |
| 50. ПОНЯТИЕ КОНЦЕПЦИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ | 57 |
| 51. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА | 58 |
| 52. ИСТОЧНИКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА | 59 |
| 53. ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ОРГАНЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ | 61 |
| 54. ПОНЯТИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО РИСКА | 62 |
| 55. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ДВИЖЕНИЯ | 64 |
| 56. ЮРИДИЧЕСКАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРАВОНАРУШЕНИЯ | 66 |
| 57. ТИПЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЗНАНИЯ | 67 |
| 58. МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ ЭКОЛОГИИ | 68 |
| 59. МЕЖДУНАРОДНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ | 69 |
| 60. МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ | 69 |
| II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ | 71 |
| III. ТЕМЫ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ ПО ЭКОЛОГИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ | 78 |
| IV. ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ (ЭКЗАМЕНУ) ПО ЭКОЛОГИИ | 80 |
| V.ЛИТЕРАТУРА | 83 |
| ПРИЛОЖЕНИЯ | 84 |
ВВЕДЕНИЕ
Современная биосфера является продуктом многообразных процессов, протекающих на Земле 3,5-4,0 млрд. лет. Окружающая нас атмосфера создана природой и остается неизменной в течение последних примерно 50 млн лет. Но в последнее время говорится о все большем изменении ее состава, разрушении озонового подслоя, изменении прозрачности и, соответственно, появлении смога (англ. smoke – дым; fog – туман), кратного увеличения ее загрязнения оксидами серы и азота, свинцом, ртутью, канцерогенными (в частности, бензапиреном) и другими веществами.
Время стихийного, безоглядного использования природных ресурсов уже прошло. Природопользование должно осуществляться только на научной основе, с учетом всех тех сложных процессов, которые происходят в окружающей среде как без участия, так и при участии человека. Иначе и не может быть, поскольку на природу воздействие человека и его деятельности становится все сильнее и сильнее. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов является одним из наиболее актуальных природоохранных направлений. В решении указанных проблем велика роль подготовки экологических кадров, экологического образования и воспитания населения страны.
В данных учебно-методических указаниях изложены основные положения организации жизни на Земле, воздействие и последствия воздействия деятельности человека на биосферу, способы предотвращения вредного воздействия и принципы рационального использования природных ресурсов. А также приведены контрольные задания для студентов заочной формы обучения.
I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ
Термин «экология» ввел немецкий зоолог Э. Геккель в 1866 году, но как наука экология возникла в начале XX века, в широкий обиход это слово вошло в 1960 – х годах, когда стали говорить об экологическом кризисе как кризисе во взаимоотношениях человека со средой его обитания.
Экология (с греч. «ойкос» — дом, жилище и «логос» — наука, учение) — наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки, в тесной связи с другими естественными науками — химией, физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой.
Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии — экосистемы (≈ биогеоценоз), т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.
Экосистема представляет собой функциональное единство организмов и окружающей среды. То есть это совокупность различных видов растений, животных и микробов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой таким образом, что вся эта совокупность может сохраняться неопределенно долгое время. Экосистемой может быть сообщество живых существ и среды его обитания, объединенных в единые целые. Например: лес, озеро.
Всю биосферу можно рассматривать как совокупность экосистем. Кроме того, в область её компетенции входит изучение отдельных видов организмов (организменный уровень), их популяций, т.е. совокупностей особей одного вида, занимающих определённую область, называемую ареолом (популяционно-видовой уровень) и биосферы в целом (биосферный уровень). Сообществом или биоценозом называют совокупность растений и животных, населяющих участок среды обитания. Совокупность условий, необходимых для существования популяций, называется экологической нишей. Она определяет положение вида в цепях питания.
Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом (включая международное право), психологией и педагогикой, т.к. только в союзе с ними можно выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющей поведение людей по отношению к природе.
С научно-практической точки зрения вполне обоснованно деление экологии на теоретическую и прикладную.
Теоретическая экология раскрывает общие закономерности организации жизни.
Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов.
Общетеоретические задачи экологии:
1) разработка общей теории устойчивости экосистем;
2) изучение экологических механизмов адаптации к среде;
3) исследование регуляции численности популяций;
4) изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;
5) исследование продукционных процессов;
6) исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания её устойчивости;
7) моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.
Основные прикладные задачи экологии:
1) прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;
2) улучшение качества окружающей природной среды;
3) сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;
4) оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в наиболее экологически неблагополучных районах.
Экология
|
| ||||
Рис. 1. Разделы экологии
Аутэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организма с окружающей средой и исследующий индивидуальные организмы на стыке с физиологией.
Синэкология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения организмов различных видов внутри сообщества организмов. Часто синэкологию рассматривают как науку о жизни биоценозов.
Популяционная экология (демэкология) - раздел общей экологии, изучающий динамику численности популяций, внутрипопуляционные группировки и их взаимоотношения.
Само существование человеческого общества будет зависеть от прогресса этой науки.
Экология внедряется в другие области знаний и на стыке с другими науками появляются новые направления, например: экология + экономика (природы пользования), экология + юриспруденция (экологическое право), экология + технические науки (экотехника).
3 этапа развития науки
1. До середины XIX века экология была в составе биологии, накапливались знания о живых организмах, их разновидностях и среде обитания. (С.П. Крашенинников, К. Мёбиус, А. Т. Болотов, П.С. Паллас).
2. С середины XIX по середину XX века наука обрастает понятиями, законами принципами. (Э. Геккель, В. Шелфорд, Г.Г. Гаузе, А. Тенсли, В.Н. Сукачев, В.И. Вернадский, В.В. Докучаев).
3. С середины XX века наука стала комплексной и стала включать в себя разделы физики, химии, географии, математики. (Ю.Н. Куражсковский, В.В. Розанов, К.С. Лосев, Н.Ф. Реймерс, В.И. Коробкин).
Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Биосфера — это оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу — океаны, моря, поверхностные воды суши, террабиосферу — поверхность самой суши, литосферу — верхние горизонты твёрдой земной оболочки. В пределах биосферы выделяют две категории слоёв: биосферу, где живые вещества локализованы постоянно - эубиосферу и расположенные выше и ниже неё соответственно парабиосферу и метабиосферу. В эти слои живые организмы могут попадать лишь случайно. Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является озоновый экран — слой атмосферы, в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность озона на высоте 22-26 км. Метабиосфера не опускается ниже 10-15 км, а нижней границей эубиосферы считаются донные отложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся в прошлом) воздействию живых организмов.
Ноосфера – сфера взаимодействия природы и общества в пределах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития, сфера разума.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ
Закон минимума Ю. Либиха: урожай (продукция) зависит от фактора, находящегося в минимуме. Этот закон имеет ограниченное действие и только на уровне химических веществ. Например: если фосфор содержится в почве лишь в минимальных количествах, то это снижает урожай. Но оказалось, что если это же вещество находится в избытке, это также снижает урожай. Более того, факторы могут действовать изолированно или совокупно - ведь урожай зависит и от влажности, и от других факторов жизни растений.
Закон толерантности В.Шелфорда: отсутствие или невозможность процветания определяется недостатком (в качественном или количественном смысле) или, наоборот, избытком любого из ряда факторов, уровень которых может оказаться близким к пределам переносимого данным организмом. Эти два предела называют пределами толерантности. Лимитирующий экологический фактор — фактор, который ограничивает развитие организма из-за недостатка или избытка по сравнению с потребностью. Например, организм способен существовать при. Это и будет диапазон толерантности организма по отношению к t. Если этот диапазон небольшой, то организм называют стенотермным (“стено” – узкий), если он достаточно широкий, то эвритермным («эври» - широкий). Подобно температуре действуют и другие факторы, например, соленость воды и т. п., а организмы по отношению к характеру их воздействия называют, соответственно, стенобионтами или эврибионтами. Например, говорят: организм стенобионтен по отношению к солености, влажности, или эврибионтен по отношению к климатическим факторам. Эврибионтные организмы наиболее широко распространены на Земле.
Рис. 3. Кривая толерантности (приспособления)
Закон независимости факторов В.Р. Вильямса: условия жизни равнозначны, ни один из факторов жизни не может быть заменен другим. Можно лишь недостаток одного фактора смягчить избытком других, например недостаток солнечного света избытком углекислого газа или влажности, но полностью заменить нельзя.
Закон конкурентного исключения: два вида, занимающие одну экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго.
Основной закон экологии: развиваются не только организмы и виды, но и экосистемы. Последовательность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе, называется сукцессией. Развитие экосистем во многом аналогично развитию отдельного организма и в то же время сходно с развитием биосферы в целом.
УЧЕНИЕ О ПОПУЛЯЦИЯХ
Популяция – совокупность особей одного вида, совместно населяющих определенный ареал, обладающих сходством строения и происхождения, свободно скрещивающихся между собой.
Популяция – котел, где происходит порождение новых особей, отмирание старых, естественный отбор, борьба за существование, благодаря которым выживают и оставляют потомство лишь особи с полезными в данных условиях изменениями.
Популяция – единица эволюции.
Статистические характеристики:
1) численность, плотность; (метод пробных площадок, открытых площадок, метод мечения и отлова);
2) возрастной состав; (у растений: период покоя, генеративный период, вегетативный период, регрессивный период; у животных: предрепродуктивный, репродуктивный, пострепродуктивный);
3) половая структура: иногда среда обитания влияет на соотношение полов (если pH воды больше 6, то от 85% до 100% у особей меченосцев рождаются самки, а если pH меньше 6, то 87-100% рождаются самцы; при температуре песка больше 30 градусов, то у черепах больше вылупляются самки; но у некоторых животных бывает прослойка - гермафродиты);
4) территориальная структура.
Размещение особей в популяции может быть равномерным, дисперсным, скученным.
Скученное положение характерно для животных с внутренней организацией: колония, стадо, стая, семьи (прайды), кочевой и оседлый образ жизни. Оседлый – знание территории, но возможна конкуренция, а в кочевом – наоборот.
Рис. 4а. Экспоненциальный тип роста численности
| 
Рис. 4б. Логистический тип роста численности
|
Динамические характеристики популяции:
1) рождаемость – количество особей, появившихся за единицу времени. Рождаемость бывает экологической и максимально возможной. Чем выше уровень организации животного, тем ниже рождаемость (слон, треска);
2) смертность – количество погибших особей за единицу времени. Смертность зависит от ресурсов среды, хищников и конкурентов, неправильного развития, болезней и паразитов, заботы о потомстве и т.д;
3) прирост = рождаемость – смертность.
Возможен переход с одного типа роста на другой. Давление среды – ресурсы, войны, эпидемии, каннибализм.
УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ
Термин придумал Э. Зюсс в 1875 г., а разработал учение В.И. Вернадский в 1926 г.
Биосфера – это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
400 млн. лет живые организмы размножались, расселялись, видоизменялись и все время преобразовывали лик планеты. Они создали атмосферу, озоновый экран, почву, топливные ресурсы и т.д. (В.И. Вернадский).
Границы биосферы – вся гидросфера, нижняя часть атмосферы до озонового экрана (22-24 км от Земли), литосфера (верхняя - в пределах почвы, но по трещинам живые организмы попадают глубже).
Состав биосферы (1965 г.):
1) живое вещество (живые существа);
2) косное вещество (минералы, породы);
3) биогенное вещество (живое происхождение; известняк, нефть);
4) биокосное вещество (почва);
5) вещество радиоактивного распада;
6) вещество рассеянных атомов;
7) вещество космического происхождения.
8. СВОЙСТВА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
1. Всюдность – способность осваивать все новое пространство (магма, ледниковые отложения, обвалы горных пород).
2. Высокая приспособительная способность – живые организмы могут жить при t=-2730С до t=+1400С.
3. Активное движение – использование воздушных потоков, энергии химических реакций против течения.
4. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти.
5. Высокая скорость протекания реакций: рост, развитие, пищеварение (гусеница съедает в 100 раз больше, чем весит сама).
6. Высокая скорость обновления живого вещества – смена поколений (планктон в океане полностью обновляется за год, на суше – 14 лет).
Фотосинтез
 |
Органическое вещество почв
 |
ЭКОСИСТЕМЫ
Экосистема – природный комплекс, созданный живыми организмами и средой обитания.
Живые организмы – биоценоз, фитоценоз, зооценоз, микробоценоз.
Среда обитания – экотоп, климатоп, гидротоп и эдафотоп.
Экосистема – биоценоз-экотоп (А. Тенсли).
В 1935 году А. Тенсли дал термин «экосистема».
ВИДЫ ЭКОСИСТЕМ
1. Экосистема суши – тундра, тайга, хвойные и смешанные леса, степи, полупустыни и пустыни.
2. Экосистема океана – открытый океан, континентальный шельф, потоки воды со дна на поверхность, бухты, устья рек, проливы, глубоководная зона.
3. Пресноводная экосистема – пруды, озера, реки, ручьи, заболотья.
По степени хозяйственного воздействия экосистемы бывают естественные, модифицированные (например: подсев трав на лугах), трансформированные (например: плотина на реке), искусственные (например: города, дороги и т.д.).
В. Н. Сукачёв придумал понятие «биосфера», однако оно не равноценно понятию «экосистема».
12 . ВИДОВАЯ СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ
Количество видов, образующих данную систему, называется видовой структурой. В старых экосистемах количество видов стабильно, в молодых – количество видов растет.
Доминантные виды – преобладающие виды (например: ель, ковыль).
Эдификаторы – строители. Они создают среду обитания и подчиняют всех этой среде обитания (например: ель окисляет почву, увлажняет и затеняет территорию).
Единичные виды – резерв сообщества, т.е. в данных условиях они не могут распространяться, но при изменении условий могут стать доминантными. Чем больше видов образуют экосистему, тем она стабильнее, устойчивее.
13. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКОСИСТЕМ
1. Консорция – структурная единица биоценоза, объединяющая автотрофные и гетеротрофные организмы на основе пространственных и пищевых связей вокруг центрального ядра (например: ядро – дерево, вокруг него обитают питающиеся его частями).
2. Синозия – структурная часть вертикального расчленения биоценоза, ограниченная в пространстве. Синозия может совпадать с горизонтом, ярусом (например: синозия сосны, мхов, брусники).
3. Парцелла – структурная часть горизонтального расчленения биоценоза, отличающаяся от других частей составом и свойствами компонентов (например: участки лиственных деревьев в хвойном лесу).
ЭНЕРГЕТИКА ЭКОСИСТЕМ
Для своего существования живые организмы должны постоянно пополнять и расходовать энергию. Растения связывают энергию Солнца в диапазоне 380-710 нм. Такая радиация называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Только высокопродуктивные экосистемы связывают 3-5% ФАР, остальные – 1% энергии.
В пищевой цепи 90% энергии растение тратит на себя (рост, фотосинтез, размножение) и только 10% энергии передается травоядным. Травоядные 9% тратят на себя и 1% передается хищнику.
Правило 10%: на каждый последующий уровень цепи питания передается только 10% энергии с предыдущего уровня; в конце пищевой цепи энергия рассеивается; количество уровней в цепи ограничено солнечной энергией.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ
Если продукцию, биомассу, энергию изображать в виде прямоугольников, то их вид в пищевой цепи будет иметь вид пирамиды.
Правило пирамид: количество энергии, содержащейся в организмах на последующем трофическом уровне, меньше ее значений на предыдущем уровне. Например:
| 34.7 кДж | ||||||
| 4.98*103кДж | ||||||
| 6.24*104кДж | ||||||
| 2.6*107кДж | ||||||
| Мальчик |
| Телята |
| Люцерна |
| Поле с люцерной |
| Мальчик |
| Телята |
| Люцерна |
| 48 кг | ||||
| 1035 кг | ||||
| 8211 кг | ||||
Рис. 6. Пирамиды биомасс и энергии
Только в океане пирамида биомасс перевернута.
Весь планктон по биомассе меньше всех китов. Пищи хватает всем благодаря планктонам, которые очень быстро размножаются.
Наряду с полезными веществами в пищевой перемещаются и токсичные вещества.
Чем выше организм в цепи питания, тем больше токсинов в его теле: вода – содержание пестицида 0,00005, планктон – 0,004, щука – 1,33, цапля – 3,53, утка – 22.8.
ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭКОСИСТЕМ
Продуктивность – способность экосистем создавать продукцию. Продуктивность – количество живого вещества, созданное на единице площади или объема за единицу времени, выраженная в единицах массы. Продуктивность бывает первичная (продуктивность растений) и вторичная (продуктивность животных).
Биомасса – количество живого вещества, находящееся на единице площади независимо от времени образования.
Например:
Таблица 1
Продуктивность экосистем
| Экосистема | Продуктивность | Биомасса |
| Тропический лес | 25 - 30 тонн/га*год | 3 – 4 тыс. тонн/га |
| Тайга | 10 - 12 тонн/га*год | 1 – 2 тыс. тонн/га |
| Степь | 0,15 – 1,5 кг/м2*год | 300 тыс. тонн/га |
По Вернадскому существуют пленки жизни. Они образуются на границах нескольких сред или экосистем (например: данная, поверхностная; опушка леса).
К более мелким пленкам жизни относят: океан (коралловые рифы, саргассовые сгущения, побережье морей и океанов, зоны апвеллинга), суша (тропический лес, прибрежная зона, мелкие водоемы). Человек должен беречь высокопродуктивные экосистемы, т.к. они составляют резерв сообщества, каркас биосферы. При их разрушении рушится вся биосфера.
АГРОЭКОСИСТЕМЫ
Агроэкосистемы – экосистемы, созданные человеком в области сельского хозяйства (теплицы, сады, виноградники, поля). Они отличаются от естественных экосистем:
1) незначительным видовым разнообразием;
2) короткими цепями питания;
3) неполным круговоротом веществ (элементы выносятся с урожаем);
4) дополнительными источниками энергии (орошение, рекультивация);
5) отсутствием саморегуляции.
Для поддержания продуктивности человек использует пестициды:
1) гербициды (против сорняков);
2) фунгициды (против грибковых заболеваний);
3) инсектициды (против насекомых);
4) дефолианты, дефлоранты (против лишних листьев);
5) альгициды (против водорослей);
6) акарициды (против клещей);
7) зооциды (против грызунов);
8) афициды (против тли).
60-90% пестицидов не достигают объекта подавления, а накапливаются в воде, почве, растениях. Пестициды вызывают отравления (до 200 тысяч случаев). У нас используется 9-12 кг пестицидов на га. Они вызывают раковые болезни, аллергии, сердечнососудистые болезни.
В 1881 г. Мечников придумал новый биологический метод защиты растений – это использование пищевых цепей (жужелицы).
Абсолютно полезных и вредных видов в природе нет (например: сорные травы поглощают элементы, неиспользованные культурными растениями, не давая уходить элементам вглубь, а также это лекарственные травы).
Тропосфера
Нижняя часть атмосферы, до высоты 10-15 км, в которой сосредоточено 80% всей массы атмосферного воздуха, носит название тропосфера. Для нее характерно, что температура здесь с высотой падает в среднем на 0.6оС/100 м (в отдельных случаях распределение температуры по вертикали варьирует в широких пределах). В тропосфере содержится почти весь водяной пар атмосферы и возникают почти все облака. Сильно развита здесь и турбулентность, особенно вблизи земной поверхности, а также в так называемых струйных течениях в верхней части тропосферы.
Высота, до которой простирается тропосфера, над каждым местом Земли меняется изо дня в день. Кроме того, даже в среднем она различна по разным широтам и в разное время года. В среднем тропосфера простирается над полюсами до высоты около 9 км, над умеренными широтами до 10-12 км и над экватором до 15-17 км. Средняя годовая температура воздуха у земной поверхности около +26°С на экваторе и около -23°С на северном полюсе. На верхней границе тропосферы над экватором средняя температура около -70°С, над северным полюсом зимой около -65°С, а летом около -45°С.
Давление воздуха на верхней границе тропосферы в 5-8 раз меньше, чем у земной поверхности. Следовательно, основная масса атмосферного воздуха находится именно в тропосфере. Процессы, происходящие в тропосфере, имеют непосредственное и решающее значение для погоды и климата у земной поверхности.
В тропосфере сосредоточен весь водяной пар, именно поэтому все облака образуются в пределах тропосферы. Температура уменьшается с высотой.
Стратосфера
Над тропосферой до высоты 50-55 км находится стратосфера, характеризующаяся тем, что температура в ней в среднем растет с высотой. Переходный слой между тропосферой и стратосферой (толщиной 1-2 км) носит название тропопаузы.
Выше были приведены данные о температуре на верхней границе тропосферы. Эти температуры характерны и для нижней стратосферы. Таким образом, температура воздуха в нижней стратосфере над экватором всегда очень низкая; притом летом много ниже, чем над полюсом.
Нижняя стратосфера более или менее изотермична. Но, начиная с высоты около 25 км, температура в стратосфере быстро растет с высотой, достигая на высоте около 50 км максимальных положительных значений (от +10 до +30°С). Вследствие возрастания температуры с высотой турбулентность в стратосфере мала.
Водяного пара в стратосфере ничтожно мало. Однако на высотах 20-25 км наблюдаются иногда в высоких широтах очень тонкие, так называемые перламутровые облака. Днем они не видны, а ночью кажутся светящимися, так как освещаются солнцем, находящимся под горизонтом. Эти облака состоят из переохлажденных водяных капелек. Стратосфера характеризуется еще тем, что преимущественно в ней содержится атмосферный озон, защищающий Землю от ультрафиолетовых излучениях.
Мезосфера
Над стратосферой лежит слой мезосферы, примерно до 80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развита турбулентность. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются еще особого рода облака, также освещаемые солнцем в ночные часы, так называемые серебристые. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов.
На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньше, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере вместе, до высоты 80 км, заключается больше чем 99,5% всей массы атмосферы.
Мезосфера имеет самую холодную температуру в атмосфере: от -2°С до - 138 °С. Здесь же находятся самые высокие облака: в ясную погоду их можно видеть при закате. Они называются noctilucent (светящиеся ночью).
Термосфера
Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы. В ней различаются, однако, две части: ионосфера, простирающаяся от мезосферы до высот порядка тысячи километров, и лежащая над нею внешняя часть - экзосфера, переходящая в земную корону.
Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. Ионосфера, как говорит само название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха - содержание ионов здесь во много раз больше, чем в нижележащих слоях, несмотря на сильную общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы окиси азота и свободные электроны. Их содержание на высотах 100-400 км - порядка 1015-106 на см3.
Спорадические скопления электронов с особенно большой концентрацией носят название электронных облаков.
От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха в общем в 1012 раз больше, чем у земной поверхности. Радиоволны испытывают в ионосфере поглощение, преломление и отражение. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются уже электронными слоями небольшой концентрации в нижней части ионосферы (на высотах 70- 80 км). Средние и короткие волны отражаются вышележащими ионосферными слоями.
Именно вследствие отражения от ионосферы возможна дальняя связь на коротких волнах. Так как положение и концентрация ионосферных слоев непрерывно меняются, меняются и условия поглощения, отражения и распространения радиоволн. Поэтому для надежной радиосвязи необходимо непрерывное изучение состояния ионосферы. Наблюдения над распространением радиоволн как раз являются средством для такого исследования.
В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по природе свечение ночного неба - постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля - ионосферные магнитные бури.
Ионизация в ионосфере обязана своим существованием действию ультрафиолетовой радиации Солнца. Ее поглощение молекулами атмосферных газов приводит к возникновению заряженных атомов и свободных электронов, о чем говорилось выше. Колебания магнитного поля в ионосфере и полярные сияния зависят от колебаний солнечной активности.
Температура в ионосфере растет с высотой до очень больших значений. На высотах около 800 км она достигает 1000°С.
Говоря о высоких температурах ионосферы, имеют в виду то, что частицы атмосферных газов движутся там с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в ионосфере так мала, что тело, находящееся в ионосфере, например летящий спутник, не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Температурный режим спутника будет зависеть от непосредственного поглощения им солнечной радиации и от отдачи его собственного излучения в окружающее пространство. Термосфера находится выше мезосферы на высоте от 90 до 500 км над поверхностью Земли. Молекулы газа здесь сильно рассеянны, поглощают рентгеновское излучение (X rays) и коротковолновую часть ультрафиолетового излучения. Из-за этого температура может достигать 1000°С.
Термосфера в основном соответствует ионосфере, где ионизированный газ отражает радиоволны обратно к Земле - это явление дает возможным устанавливать радиосвязь.
Экзосфера
Выше 800-1000 км атмосфера переходит в экзосферу и постепенно в межпланетное пространство. Скорости движения частиц газов, особенно легких, здесь очень велики. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Такие особенно быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, "ускользать", рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния.
Ускользанию подвергаются преимущественно атомы водорода, который является господствующим газом в наиболее высоких слоях экзосферы.
Недавно полагалось, что экзосфера, и с нею вообще земная атмосфера, кончается на высотах порядка 2000-3000 км. Но из наблюдений с помощью ракет и спутников создалось представление, что водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли так называемую земную корону, простирающуюся более чем до 20 000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно мала. На каждый см3 здесь приходится в среднем всего коло тысячи частиц. Но в межпланетном пространстве концентрация частиц (преимущественно протонов и электронов) по крайней мере, в десять раз меньше.
С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, начинающегося на высоте нескольких сотен километров и простирающегося на десятки тысяч километров от земной поверхности. Этот пояс состоит из электрически заряженных частиц – протонов и электронов, захваченных магнитным полем Земли и движущихся с очень большими скоростями. Их энергия – порядка сотен тысяч электрон-вольт. Радиационный пояс постоянно теряет частицы в земной атмосфере и пополняется потоками солнечной корпускулярной радиации.
Главными составными частями атмосферы являются азот (по массе 78,084 %), кислород (по массе 20,946 %), аргон (по массе 0,934 %) и углекислый газ (по массе 0,034 %).
ИСТОЧНИКИ И СОСТАВ
Таблица 2
Продолжение таблицы 2
| Оксид углерода СО | Лесные пожары, выделение океанов окисление терпенов | Черная металлургия, промышленные энергоустановки, автотранспорт | В городах от 1,0 до 50 | Образует стойкое соединение с гемоглобином, пигментом крови, который отвечает за транспортировку кислорода к тканям организма. Вдыхание окиси углерода блокирует поступление кислорода в кровь, что приводит к кислородному голоданию тканей и (в зависимости от концентрации) вызывает головную боль, головокружение, тошноту, шум в ушах, обморок, паралич дыхательных путей и смерть. |
| Летучие углеводороды, галогеноуглероды (фреоны) | Лесные пожары, природный метан, природные терпены | Автотранспорт, сжигание отходов, испарение нефтепродуктов, холодильная техника | В районах с развитой промышленностью до 3,0 | Поражение растений при концентрации выше 0,02 мг/м3, раздражающее действие на глаза. |
| Полициклические, ароматические углеводороды | Автотранспорт, химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы | В районах с развитой промышленностью до 0,01 | ПАУ малорастворимы в воде, они прилипают к пыли или грязи и опускаются на дно озер и рек. ПАУ известны своими канцерогенными, мутагенными и тератогенными свойствами. |
Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяются на первичные — вещества, содержащиеся непосредственно в выбросах предприятий и поступающие с ними от разных источников; и вторичные — являются продуктами трансформации первичных или вторичного синтеза. Вторичные нередко более опасны, чем первичные вещества.
ЗАЩИТА АТМОСФЕРЫ
Экологизация технологических процессов. Создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Экологизация технологических процессов предусматривает, в частности, создание непрерывных технологических процессов производства, замену местных котельных установок на централизованное тепло, предварительное очищение топлива и сырья от вредных примесей, замену угля и мазута на природный газ, применение гидрообеспыливания, перевод на электропривод компрессоров, сваебойных агрегатов и т.д., частичную рециркуляцию, т.е. повторное использование отходящих газов.
Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запылённости воздуха, размеров твёрдых частиц и требуемого уровня очистки.
1. Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжёлый пыли. Принцип работы — оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести.
2. Мокрые пылеуловители (скрубберы, турбулентные газопромыватели и т.д.) требуют подачи воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и броуновского движения.
3. Фильтры (тканевые, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 мкм.
4. Электрофильтры — наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 мкм при высокой эффективности очистки газов. Принцип работы основан на ионизации пылегазового потока у поверхности коронирующих электродов.
Наиболее эффективны комбинированные методы очистки от пыли.
1. Поглощение примесей путём применения каталитического превращения. Токсичные компоненты промышленных выбросов превращают в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путём введения катализаторов.
2. Промывка выбросов растворителями примеси (абсорбционный метод). Основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом) — водой, растворами щелочей, аммиака и др.
3. Поглощение газообразных примесей твёрдыми телами с ультрамикропористой структурой (адсорбционный метод). Адсорбент — активированный уголь, силикагель, цеолиты, сланцевая зола и т.д.
Рассеивание газовых выбросов в атмосфере используют для снижения опасных концентраций примесей до уровня, соответствующего ПДК. В приземном слое атмосферы вблизи крупных энергетических установок (ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС) и других предприятий концентрация вредных веществ в отходящих газах может превышать предельно допустимые нормы, несмотря на все применяемые меры по очистке газов и экологизацию технологических процессов. Рассеивание пылегазовых выбросов осуществляется с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше её рассеивающий эффект.
Устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др. Санитарно-защитная зона — это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Архитектурно-планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населённых мест с учётом направления ветров, выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами, сооружение автомобильных дорог в обход населённых пунктов и др.
В АТМОСФЕРЕ
Критерием оценки влияния выбросов предприятий на окружающую среду является сравнение практических концентраций примесей с предельно допустимыми (ПДК).
Для санитарной оценки воздушной среды используется несколько видов предельно допустимых концентраций вредных веществ, в том числе ПДК для рабочей зоны (р.з.), максимальная разовая (м.р.) и среднесуточная (с.с) ПДК, которые установлены на основе рефлекторных реакций организма человека на присутствие в воздухе токсикантов.
ПДКр.з. – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3. Эта концентрация не должна вызывать у работающих при ежедневном вдыхании в течении 8 ч. за все время рабочего стажа каких-либо заболеваний или отклонений от нормы в состоянии здоровья, которые могли бы быть обнаружены современными методами исследования непосредственно во время работы или в отдаленные сроки. При этом рабочей зоной считается пространство высотой до 2м над уровнем пола или площадки, на которой расположены места постоянного или временного пребывания работающих.
ПДКм.р. – максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе, мг/м3, которая не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.
ПДКс.с. – среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация вредного вещества не должна оказывать прямого или косвенного, вредного воздействия на организм человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного дыхания.
По каждому конкретному веществу ПДКс.с<ПДКр.з., так как в населенных местах есть беременные, дети, пожилые люди, больные.
Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе устанавливают, как правило, экспериментально, с использованием подопытных животных. Установление ПДК каждого отдельного вещества требует продолжительных экспериментальных исследований, тогда как новые химические соединения и их комбинации получают, синтезируют и внедряют в производство значительно быстрее. Для устранения этого разрыва во времени используют расчетные методы определения ПДК, которые позволяют прогнозировать токсическое действие химических соединений, исходя из их физико-химических характеристик и результатов простейших токсикологических исследований.
Для расчета ПДК вредных веществ в воздухе производственных помещений рекомендованы формулы, выведенные на основании регрессионного анализа с использованием показателей их токсичности и некоторых физико-химических констант этих веществ.
Для обеспечения охраны воздушной среды установлена еще одна нормативная величина, характеризующая объем вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу отдельными источниками загрязнения – предельно допустимый выброс (ПДВ). ПДВ – количество вредных веществ, выбрасываемых в единицу времени (г/с), которое в сумме с выбросами из других источников загрязнения не создает приземной концентрации примеси, превышающей значение ПДК.
ПДВ рассчитывают по методам, разработанным Госкомгидрометом и стандартизованным ГОСТ 17.2.3.02-78. При его установлении для каждого предприятия принимается во внимание перспектива развития промышленного производства в этом районе, расположение уже действующих предприятий и жилой застройки, географические и климатические условия местности, расположение санитарно-защитных и рекреационных зон.
Наряду с ПДК для контроля над промышленными выбросами пользуются рядом дополнительных характеристик, в том числе ДОК (допустимое остаточное количество), ОБУВ (ориентировочный безопасный уровень воздействия), ОДК (ориентировочная допустимая концентрация).
Качественный анализ газовых смесей производится с помощью органолептического, индикационного метода или с использованием пористых поглотителей.
Органолептический метод основан на определении примесей, содержащихся в атмосфере или газовых выбросах, по цвету или запаху. Однако индикацию газов органолептическим методом нельзя считать достоверной, т.к. возможная ошибка зависит не только от субъективных особенностей человека, но и оттого, что специфический цвет или запах могут маскироваться окраской и запахом других примесей.
Индикационный метод основан на изменении окраски индикаторной бумаги, пропитанной соответствующими реактивами, в присутствии того или иного компонента газовой смеси.
Индикация с помощью жидких или пористых поглотителей заключается в прокачивании воздуха через жидкость, в которой растворен соответствующий реагент, или сквозь пропитанный реагентом материал. О наличии в воздухе или отходящих газах определяемой примеси судят по изменению окраски раствора или реагента, пропитывающего пористый материал.
Эффективность поглощения компонентов газовой смеси в значительной степени зависит от используемого поглотителя. Самой высокой поглощающей способностью для отбора проб газовых смесей обладают твердые сорбенты – активированный уголь, цеолиты, силикагель. Обычно их помещают в U-образные трубки с боковыми отводами. В качестве жидких поглотителей применяют растворы кислот, солей и оснований и некоторых веществ, сложного состава.
Для анализа газов используют широкий ассортимент приборов, называемых газоанализаторами. Выбор метода газового анализа и газоанализатора определенного типа зависит от особенностей анализируемого компонента, которые отличают его от других компонентов смеси. Используют газоанализаторы механические, тепловые, магнитные, оптические, хроматографические и т.д.
Действие механических газоанализаторов основаны на измерении молекулярно-механических параметров анализируемой газовой смеси и их изменении при химическом или физико-химическом извлечении из смеси определенного компонента.
Анализ газовых смесей на магнитных газоанализаторах основан на различиях в парамагнитных свойствах газов. Большую группу газоанализаторов составляют приборы, в которых используются зависимость изменения оптических свойств газовой смеси (показатель преломления, оптическая плотность, секторное поглощение или излучение и т.д.) от содержания определенного компонента.
В современной промышленности для анализа отходящих газов нашли применение газоанализаторы, принцип работы которых основан на поглощении лучистой энергии. Это инфракрасные анализаторы, реагирующие на индивидуальный характер спектров поглощения инфракрасного излучения отдельных газов. Используются так же приборы, в которых концентрацию компонентов определяют по поглощению колебаний в ультрафиолетовой и видимых областях.
Работа фотометрических и фотоколорометрических газоанализаторов основывается на образовании специфически окрашенных продуктов при реакциях определенных газообразных компонентов с реагентами, а интенсивность окраски продуктов служит мерой концентрации реагирующих компонентов.
Принцип действия хроматографических газоанализаторов основан на различной способности отдельных газовых компонентов сорбироваться твердыми или жидкими сорбентами.
НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Качество воды оценивается по многочисленным параметрам, величины которых зависят от её назначения.
1. К основным физико-химическим показателям, определяющим органолептические свойства воды, относят привкус, запах, мутность, цветность, а также ПДК компонентов, которые ухудшают органолептические свойства воды. Привкус, запах, цветность определяются по специальным шкалам. Для питьевой воды эти показатели «на глаз» не должны ощущаться. Мутность — не более 1,5 мг/л.
2. Органолептические свойства воды во многом связаны с её кислотностью или щёлочностью. Степень кислотности (или щёлочности) должна быть не слишком велика, т.е. реакция воды близка к нейтральной. Это оценивается величиной водородного показателя pH. Для питьевой воды pH=6-9.
3. безопасность воды в эпидемическом отношении определяется косвенными показателями: количеством микробов в 1 мл воды (общее микробное число для питьевой воды — до 100) и содержанием бактерий группы кишечной палочки в 1 л. Для питьевой воды в водопроводе — до 3;
4. Показатели токсичности воды приводятся в виде ПДК тех веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в неё искусственно. Это достаточно широкий перечень органических и неорганических компонентов, к которым относятся: алюминий, барий, берилий, ртуть, свинец, хлороформ, дихлорэтан и т.д.
5. Паразитологические показатели оценивают количеством патогенных микроорганизмов. Они не должны обнаруживаться в 25 л питьевой воды;
6. Органическое загрязнение воды определяют косвенным путём — по количеству кислорода, необходимого для окисления органических примесей в одном литре воды. Чем больше требуется кислорода, тем грязнее вода. Применяют два показателя: биологическая потребность в кислороде за определённое время — БПК, и химическая потребность в кислороде — ХПК — более полная оценка загрязнения, т.к. при её определении в реакцию вовлекаются даже трудноокисляемые органические вещества.
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ
Механическая очистка. Применяется прежде всего для отделения твёрдых и взвешенных веществ.
1. Процеживание — первичная стадия очистки сточных вод: вода пропускается через специальные металлические решётки, установленные наклонно.
2. Отстаивание происходит в специальных ёмкостях. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу.
3. Инерционное разделение осуществляется в гидроциклонах, принцип действия которых аналогичен циклонам для очистки газов.
4. Фильтрование осуществляется чаще всего через пористые материалы. Фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и т.д.
5. Нефтеловушки в самом простом исполнении представляют собой отстойник, в котором выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная плёнка собирается сверху.
Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твёрдых и взвешенных частиц, так и растворённых примесей.
1. Экстракция — процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества.
2. Флотация — процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха подаваемого в сточную воду.
3. Нейтрализация — обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т.п. с целью обеспечения заданной величины pH. Самый простой способ нейтрализации — смешение кислых и щелочных стоков.
4. Окисление — применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических примесей. Хлорирование, озонирование. В процессе хлорирования могут образоваться активные ионы хлора, обладающие канцерогенным действием. Озонирование более безопасный метод, но и более дорогой.
5. Адсорбция — способна обеспечить эффективную очистку воды от солей тяжёлых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т.д. Лучший сорбент — активированный уголь.
6. Коагуляция — обработка воды специальными реагентами с целью удаления нежелательных растворённых примесей. Обработка ведётся соединениями алюминия или железа, при этом образуются твёрдые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами.
7. Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжёлых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды металлы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.
Биологическая очистка возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. И в том и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т.д.) и превращаются в минеральные вещества. В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биологических прудах-отстойниках, в которых концентрация загрязнений снижается до требуемых норм за счёт процессов самоочищения, осуществляемых микроорганизмами, водорослями, беспозвоночными. Пруды могут быть с поддувом воздуха (с искусственной аэрацией). В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. В тенках (аэро — с подачей воздуха, окси — с подачей кислорода, мета — без доступа кислорода) сточные воды обрабатываются микроорганизмами при определённой температуре, pH и отсутствии многих солей. На промышленных очистных сооружениях чаще применяются биофильтры, в которых активная биологическая среда менее чувствительна к колебаниям параметров среды и сточных вод.
28. ЗЕМНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ И ЗЕМЕЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ.
ЗАЩИТА ПОЧВ
Литосфера — это твёрдая оболочка Земли (глубиной около 200 км), под которой находятся мантия и ядро.
Почва — верхний рыхлый слой литосферы. В ней сложным образом взаимодействуют:
1) минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;
2) детрит — отмёршее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;
3) множество живых организмов.
В число основных звеньев экологической защиты почв входят:
1) защита почв от водной и ветровой эрозии (эрозия почвы — процесс разрушения и сноса почвенного покрова потоками воды и ветра, различают несколько видов эрозии почв):
· ветровая эрозия в засушливых зонах, на почвах много мелких пылевидных частиц и лишённых растительности;
· водная эрозия может быть плоскостной — смыв поверхностного слоя почвы талыми водами и дождями в более низкие места, струйчатая — при таянии снега весной и в результате сильных ливней на склонах, лишённых растительности, обратная — на склонах, лишённых древесной растительности, со слабо развитой растительностью;
· велевые потоки и оползни — наиболее опасные формы водной эрозии в горах;
· вереговая эрозия — размывание берегов рек, может происходить и без влияния человека;
2) организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия;
3) мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и т.д.) (для борьбы с заболачиванием применяют различные осушительные мероприятия — закрытый дренаж, открытые каналы, водооборотные сооружения, строительство дамб и т.д, для борьбы с засолением почв — дренаж, регулировка подачи воды, гидроизоляция оросительных каналов и т.д.);
4) рекультивация нарушенного почвенного покрова — это комплекс работ, проводимых с целью восстановления нарушенных территорий и приведения земельных участков в безопасное состояние:
· техническая рекультивация — предварительная подготовка территорий для различных видов использования (планировка поверхности, нанесение плодородных почв и т.д.);
· биологическая рекультивация — создание растительного покрова на подготовленных землях;
· строительная рекультивация — на подготовленных землях возводят здания, сооружения и т.д.;
5) защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны — от уничтожения (используют экологические методы защиты растений биологические, агротехнические и т.д., повышают природную способность почв к самоочищению, не применяют особо опасные и стойкие препараты);
6) предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.
ЗАЩИТА РАСТИТЕЛЬНОГО МИРА
Особую роль в формировании почв играют растения и леса в частности. Все леса подразделяются на три группы по степени их использования:
1) леса защитных функций (заповедники, лесополосы и т.д.);
2) леса малоресурсные и в густонаселённой местности;
3) леса многолесных районов, используемые преимущественно в эксплуатационных целях.
Для сохранения численности и популяционно-видового состава растений осуществляются следующие природоохранные меры:
1) борьба с лесными пожарами;
2) защита растений от вредителей и болезней;
3) полезащитное лесоразведение;
4) повышение эффективности использования лесных ресурсов;
5) охрана отдельных видов растений и растительных сообществ.
Таблица 3
Система мониторинга среды
| Ступени мониторинга | Объекты мониторинга | Характеризуемые показатели |
| Локальный (санитарно-гигиенический, биоэкологический) | Приземной слой воздуха | ПДК токсичных веществ |
| Поверхностные и грунтовые воды, промышленные и бытовые стоки и различные выбросы | Физические и биологические раздражители (шумы, аллергены и т.д.) | |
| Радиоактивные излучения | Предельная степень радиоизлучения | |
| Региональный (геосистемный, природно-хозяйственный) | Исчезающие виды животных и растений | Популяционное состояние видов |
| Природные экосистемы | Их структура и нарушения | |
| Агроэкосистемы | Урожайность сельхозкультур | |
| Лесные экосистемы | Продуктивность насаждений | |
| Глобальный (биосферный, фоновый) | Атмосфера | Радиационный баланс, тепловой перегрев, состав и запыление |
| Гидросфера | Загрязнение рек и водоёмов, водные бассейны, круговорот воды на континентах | |
| Растительный и почвенный покров, животный мир | Глобальные характеристики состояния почвы, растительного покрова и животных. Глобальные круговороты и баланс СО2, О2 и других веществ |
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Определение приоритетов основывается на свойствах загрязнителей и возможности организации наблюдений и проводится по следующим критериям:
1) размер фактического или возможного эффекта на здоровье и благополучие человека, на климат или экосистемы;
2) склонность к деградации в окружающей природной среде;
3) возможность химической трансформации в физических и биологических системах, в результате чего вторичные вещества могут оказаться более токсичными или вредными;
4) мобильность загрязняющих веществ;
5) фактические или возможные тенденции концентрации в окружающей среде и (или) в человеке;
6) частота и (или) величина воздействия;
7) возможность измерений;
8) значение для оценки состояния окружающей среды;
9) пригодность с точки зрения всеобщего распространения для равномерных изменений в глобальной или субрегиональной программах.
Таблица 4
Группы стандартов
| Номер группы | Наименование | Код |
| 0 | Организационно-методические стандарты | Общие положения |
| 1 | Стандарты в области рационального использования воды | Гидросфера |
| 2 | Стандарты в области защиты атмосферы | Атмосфера |
| 3 | Стандарты в области рационального использования почв | Почвы |
| 4 | Стандарты в области улучшения использования земель | Земли |
| 5 | Стандарты в области охраны флоры | Флора |
| 6 | Стандарты в области охраны фауны | Фауна |
| 7 | Стандарты в области охраны и рационального использования недр | Недра |
Таблица 5
Классификация видов
| Номер вида | Наименование вида |
| 0 | Основные положения |
| 1 | Термины и определения |
| 2 | Методы измерений выбросов и сбросов, интенсивности природопользования |
| 3 | Правила рационального использования природных ресурсов |
| 4 | Методы определения параметров состояния природных объектов |
| 5 | Требования к средствам контроля и измерений состояния природной среды |
| 6 | Требования к очистным сооружениям |
| 7 | Прочее |
ГОСТ 17.1.3.05-82
Эти стандарты нужны для сохранения ресурсов, содействия их восстановлению и совершенствованию управления качеством среды.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ
Экологический паспорт предприятия - специальный обязательный документ, в котором содержатся систематизированные сведения о природных объектах, находящихся в собственности или пользовании предприятия, об их состоянии, видах воздействия на них, оказываемых в ходе хозяйственной и иной деятельности, о мерах по защите окружающей среды .То есть экологический паспорт- комплекс данных об уровне использования предприятием природных ресурсов и степени его воздействия на окружающую среду.
Экологический паспорт разрабатывается предприятием за счет собственных средств, утверждается руководителем предприятия по согласованию с территориальным органом охраны окружающей среды и оформляется как минимум в трёх экземплярах, которые соответственно хранятся у природопользователя, специально уполномоченного органа экологического управления и территориального органа исполнительной власти. Данный документ подлежит периодической (не реже одного раза в год) проверке, уточнению, дополнению.
периодической (не реже одного раза в год) проверке, уточнению, дополнению. Экологическая паспортизация (по форме) проводится применительно к отраслям хозяйства- транспортным, строительным, горнодобывающим и т.п. предприятиям.
Помимо экологических паспортов предприятия, ведутся паспорта опасных отходов (ст.14 Федерального закона « Об отходах производства и потребления »), памятников природы, федеральных и региональных целевых программ, безопасности веществ и материалов и радиационно-гигиенические паспорта организаций и территорий. Последние содержат сведения об оценке радиационной безопасности населения (персонала); информацию о территориях и группах риска населения (персонала), подверженных повышенным уровням воздействия ионизирующего излучения; прогноз радиационной ситуации в организациях и на территориях; рекомендации в области обеспечения радиационной безопасности; анализ эффективности проводимых мероприятий; информацию, необходимую для принятия соответствующего решения органами управления. Радиационно-гигиенические паспорта организаций ведутся их руководством, а территорий - органами исполнительной власти РФ. В отличие от экологических паспортов они составляются ежегодно и представляются на заключение в учреждения, находящиеся в ведении соответствующей структуры Министерства здравоохранения и социального развития РФ (ранее-Госсанэпидслужбы).
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ
Ведомственные экспертизы, например государственная экспертиза градостроительной предпроектной и проектной документации, охватывающая государственную экспертизу промышленной безопасности, и рационального использования недр, и государственная экспертиза использование и охраны водных объектов и недр, проверяемые Федеральной службой по экологическому , технологическому и атомному надзору (ранее соответственно- МПР России и Госгортехнадзором), государственная экспертиза в области предупреждения чрезвычайных ситуаций, проводимая МЧС России; экспертиза научно-исследовательских работ, проектно-системной документации;
Обследования, например комплексные экологические обследования территорий для придания им статуса особо охраняемых природных территорий, зоны чрезвычайной ситуации или зоны экологического бедствия, почвенные, геоботанические обследования и изыскания при землеустройстве;
Испытания, в том числе регистрационные (пестицидов и агро-химикатов);
Исследования (лекарственных средств, пищевых продуктов, токсико-гигиенических и эколого-токсикологические исследования опасных химических и биологических веществ и т.п.);
Заключения (санитарно-эпидемиологические, санитарно-гигиенические);
Расследования, например санитарно-эпидемиологические расследования причин возникновения инфекционных заболеваний.
Общими чертами всех указанных процедур являются: проведение их (организация проведения) уполномоченным на то органом в области экологического управления, контроля или надзора либо иными специально уполномоченными субъектами; указание на необходимость (в большинстве случаев) или возможность экспертизы в законе, т.е. ее обязательность или добровольность; урегулированность перечня объектов, документов, необходимых для начала процедуры и собственно самой процедуры; оформление результатов в строго определенной форме; обязывающий характер заключения; предусмотренность в законе возможности обжалования результатов (в административном, судебном порядке); платность; ответственность органов и лиц, осуществляющих экспертную экологическую деятельность.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СЕРТИФИКАЦИЯ
Экологическая сертификация — это разновидность сертификации продукции и услуг, означающая деятельность по подтверждению соответствия готовой продукции или иного сертифицируемого объекта, предъявляемым к нему экологическим требованиям. Если соответствует, то выдается сертификат соответствия.
Экологическая сертификация бывает двух видов: обязательная и добровольная. Перечень объектов, подлежащих обязательной экологической сертификации, устанавливается либо специальным законодательством, либо нормативными правовыми актами МПР России.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ
Экологический аудит — систематический документально оформленный процесс проверки объективно полученных данных для того, чтобы определить соответствуют ли определённые проверяемые виды деятельности, события, условия или информация о них установленным критериям. Экологическое аудирование проводится на основании договора, заключенного между экологом-аудитором или экологической аудиторской организацией и заказчиком. Аудиторская проверка может быть обязательной или инициативной. Обязательная аудиторская проверка проводится по поручению государственных и природных органов. Экологический аудит могут осуществлять только организации, имеющие лицензию на « Проведение экологического аудирования производств, предприятий, природопользователей и субъектов предпринимательства».
Цели и задачи экологического аудита
1. Снижение ресурсоёмкости выпускаемой продукции и повышение эффективности производства.
2. Оценка риска для окружающей среды различных видов хозяйственной деятельности.
3. Определение приоритетов при контроле загрязнения окружающей среды.
4. Экономия затрат времени и денежных средств персонала и инвесторов, связанных с нерациональными расходами на защиту окружающей среды.
5. Определение необходимого объёма финансирования для решения экологических проблем.
6. Уменьшение объёма всех видов отходов и уровней воздействия на окружающую среду (снижение потенциальных затрат).
7. Осознание персоналом предприятий важности реализации целенаправленной политики в области охраны окружающей среды и ответственности за качество природной среды.
8. Вовлечение руководителей различного уровня в реализацию программ по повышению качества окружающей природной среды.
Главной задачей экологического аудита является анализ природоохранной деятельности данного предприятия или организации и соответствия этой деятельности действующей нормативной правовой базе в области охраны окружающей среды.
Нормативная правовая база процедуры экологического аудита
1. Указ Президента РФ « О концепции перехода РФ к устойчивому развитию » от 19 февраля 1996 г.
2. Постановление Правительства РФ « О лицензировании отдельных видов деятельности » от 24 декабря 1994 г.
3. Постановления Правительства РФ « Об утверждении Положения о лицензировании отдельных видов деятельности в области охраны окружающей среды » от 26 февраля 1996 г.
4. Приказ Минприроды РФ « Об экологическом аудировании » от 11 октября 1995 г.
5. Приказ Минприроды РФ « Об организации экологического аудита » от 29 декабря 1995 г.
6. Другие нормативные документы федерального, регионального и областного уровней.
7. Процедура экологического аудита должна состоять из следующих этапов:
1)предварительная подготовка к проведению аудита (формулировка целей и задач аудиторам, распределение обязанностей между аудиторами, график работы аудиторов на предприятии, составление анкет и отправка их на предприятие для предварительного знакомства с ними специалистов аудируемого предприятия);
2)работа на территории предприятия со специалистами и документами, включая обмен мнениями между экспертами-аудиторами;
3)анализ и обсуждение мнений экспертов, формулировка и уточнение выводов, обсуждение результатов экологического аудита и выводов на предприятии (организации), написание отчёта по результатам аудиторской проверки.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МЕНЕДЖМЕНТ
Экологический менеджмент - управление современным производством, которое обеспечивает сочетание эффективности производства с охраной окружающей среды, в том числе среды обитания человека, и с рациональным использованием природных ресурсов.
1. Экологическая политика - это специальный документ о намерениях и принципах организации, являющийся основой для действий организации и определения экологических целей и задач. Любое предприятие должно иметь собственную экологическую политику, соответствующую масштабам, природе и экологическим воздействиям, создаваемым деятельностью, продуктами и услугами компании. Документ должен быть доведён до сведения всех сотрудников организации и быть доступным общественности.
2. Планирование - должно включать экологические аспекты, требования законодательных актов, целевые и плановые экологические показатели, программу управления окружающей средой. Организация должна устанавливать и поддерживать в рабочем состоянии процедуру идентификации экологических аспектов своей деятельности, продуктов или услуг, которые она может контролировать, также гарантировать, что все значимые факторы учтены. Целевые и плановые экологические показатели устанавливаются для каждого подразделения организации и в обязательном порядке оформляются документально. Они должны быть согласованы с экологической политикой и включать обязательства по предотвращению загрязнения окружающей среды. Организация должна разработать программу достижения своих плановых показателей, которая включает распределение ответственности за достижение указанных показателей в каждом, а также необходимые средства и сроки;
3. Внедрение и функционирование. Самый сложный и самый объёмный блок, который содержит следующие разделы: структура и ответственность, осведомлённость, обучение и компетентность, связь, документация системы управления окружающей средой, управление документацией, управление операциями, подготовленность к аварийным ситуациям и адекватная реакция на них. Обязанности, ответственность и полномочия должны быть определены, документально оформлены и доведены до сведения всех заинтересованных лиц. Руководство должно предоставить ресурсы, необходимые для внедрения системы ЭМ и контроля за ней, назначить ответственное лицо — специального уполномоченного представителя. Предприятие должно организовать обучение персонала и обеспечить необходимый уровень понимания осуществляемой экологической политики как в отдельных подразделениях, так и в компании в целом. Связь, документация и управление документацией — необходимые составляющие, позволяющие нормально функционировать системе ЭМ как внутри компании, так и за её пределами. Документация должна быть понятной, легко идентифицируемой и для персонала, и для руководства, и для проверяющих. Управление операциями касается установления и поддержания в рабочем состоянии процедур, связанных с идентифицируемыми важными экологическими аспектами товаров и услуг, используемых организацией, и передачи сообщений о соответствующих процедурах и требованиях поставщикам. Сюда же входит и техническое обслуживание. Организация должна быть готова к возникновению чрезвычайных ситуаций, поддерживать в рабочем состоянии все системы реагирования на них, постоянно анализировать и при необходимости пересматривать процедуры готовности и реагирования.
4. Проведение проверок и корректирующие действия. Организация должна устанавливать и поддерживать в рабочем состоянии документальные процедуры регулярного мониторинга основных характеристик своих видов деятельности, влияющих на окружающую среду, периодически оценивать их соответствие действующему национальному природоохранному законодательству и собственным заявленным параметрам. При необходимости осуществляются корректирующие действия, которые в обязательном порядке документально регистрируются. Любое подобное действие должно быть соразмерно с важностью проблемы и воздействием на окружающую среду. Организация обязана иметь программу периодических аудитов системы ЭМ и неукоснительно соблюдать установленный график проверок. Результаты аудита предоставляются руководству и должны быть доступны для всех заинтересованных сторон, включая общественность.
5. Анализ со стороны руководства. Высшее руководство организации должно в установленные сроки анализировать систему ЭМ и соответствие хода его реализации заявленным целям и задачам, своевременно внося необходимые коррективы в любые действия с тем, чтобы соблюдался основной принцип ЭМ — постоянное улучшение окружающей среды.
Предприятия, практикующие ЭМ, получают ряд существенных преимуществ:
1) снижение издержек за счёт ресурсо- и энергосбережения, утилизации, продажи побочных продуктов и отходов производства, минимизации платы за ресурсы и загрязнение окружающей среды;
2) рост доходов за счёт более высоких цен на « экологически чистую » продукцию, повышения конкурентоспособности, создания новых видов продукции;
3) благоприятный имидж в глазах общественности, потенциальных инвесторов, партнёров, органов власти и управления, способность к постоянному обновлению ассортимента продукции, формируется творческий коллектив, объединённый общими целями и идеологией, повышенные возможности для экспорта продукции.
44. УПРАВЛЕНИЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ
1. Мероприятия, осуществление которых позволит изменить природные явления в желательном для человека направлении:
1) жесткое управление (грубое вмешательство в естественные процессы, распашка земель), оно дает быстрый эффект, но на недлительное время, это ведет к расплате в виде экологических издержек;
2) мягкое управление – косвенное воздействие на природу с учетом естественных механизмов саморегуляции, т.е. способность системы к восстановлению (агролесомелиорация).
2. Обеспечение норм, ограничивающих вредное воздействие производства:
1) метод кнута: командно-административное управление – нормы и стандарты, наказания, штрафы, платежи;
2) метод пряника: экономическое стимулирование – управление с помощью экономических рычагов (изменение цен, платежи, налоговые льготы, льготное кредитование).
Для максимального экологического эффекта нужно переходить от жесткого управления к мягкому.
Наилучшие результаты дает разумное сочетание экономической заинтересованности с жестким контролем и административным предупреждением.
РЕСУРСОВ И ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ
Экономические, экологические и некоторые другие показатели природных ресурсов обычно обобщают в виде кадастров.
Кадастр — систематизированный свод сведений, количественно и качественно характеризующих определённый вид природных ресурсов или явлений, в ряде случаев с их социально-экономической оценкой. Кадастры составляют специально уполномоченные органы Госкомэкологии России для комплексного учёта природных ресурсов на территориях республик, краёв и областей, рациональное их использование, для дифференциации платы за ресурсы и т.д.
Различают земельный, водный, лесной, кадастр недр, животного мира, медико-биологический, промысловый и др.
Земельный кадастр включает данные регистрации землепользователей, учёта количества и качества земель, бонитировки (качественной оценки земель).
Водный кадастр — это свод систематизированных данных о водных объектах, водных ресурсах, режиме, качестве и использовании вод, о водопользователях. Он включает три раздела:
1) поверхностные воды;
2) подземные воды;
3) использование вод.
Источником сведений для составления и пополнения водного кадастра служит сеть наблюдательных гидрологических постов и режимных станций. Полученные данные обрабатывают с помощью специальной автоматизированной информационной системы и доводят до потребителя.
Лесной кадастр — свод данных о лесах, степени их вовлечения в эксплуатацию, качественном составе, запасах древесины, ежегодного её прироста и т.д. С помощью кадастра оценивают эколого-экономическое значение лесов, решают вопросы охраны лесных ресурсов, другие практические вопросы. Аналогичные или близкие к ним функции выполняют кадастры и других природных ресурсов.
В последнее время в связи с обострением экологической ситуации возникла необходимость учёта размещения отходов по составу и степени токсичности, а также регистрации загрязнителей окружающей среды. Объектом регистрации служат все опасные и потенциально опасные вещества независимо от их происхождения, как производимые на территории России, так и ввозимые из-за рубежа.
ЛИЦЕНЗИЯ, ДОГОВОР И ЛИМИТЫ
НА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
Лицензия (разрешение) на комплексное природопользование — документ, удостоверяющий право его владельца на использование в фиксированный период времени природного ресурса, а также на размещение отходов, выбросы и сбросы.
Лицензия на комплексное природопользование включает:
1) перечень используемых природных ресурсов, лимиты и нормативы их расхода и изъятия;
2) нормативные платы на охрану и воспроизводство природных ресурсов;
3) перечень, нормативы и лимиты выбросов (сбросов) загрязняющих веществ и размещение отходов;
4) нормативы платы за выбросы загрязняющих веществ и размещение отходов;
5) экологические требования и ограничения, при которых допускается хозяйственная или иная деятельность.
Лицензия на комплексное природопользование выдаётся органами Минприроды России сроком на 1 год, но в ряде случаев право пользования ею может быть досрочно прекращено, если возникает угроза экологической безопасности населения. Лицензия имеет существенное значение не только как средство защиты окружающей природной среды, но и как один из способов регулирования природопользования.
Принципы неистощимости природных ресурсов и охраны природной среды могут быть соблюдены лишь при комплексном использовании, т.е. в тех случаях когда использование одного ресурса не оказывает вредного воздействия на другие ресурсы. Поэтому, получив лицензию и пройдя соответствующую экспертизу на предполагаемую деятельность, природопользователь должен заключить договор о комплексном природопользовании.
Договор предусматривает условия и порядок использования природных ресурсов, права и обязанности природопользователя, размеры платежей за пользование природными ресурсами, ответственность сторон и возмещение вреда.
Составной частью экологического механизма охраны окружающей природной среды является также лимитирование природопользования.
Лимиты на природопользование — предельные объемы природных ресурсов, выбросов (сбросов) загрязняющих веществ, размещения отходов производства, которые устанавливаются для предприятий-природопользователей на определённый срок.
В России действует принцип « загрязнитель платит». За сверхнормативное потребление природных ресурсов предусматривается дополнительная плата. Таким образом, лимиты, как система экологических ограничений, экономическим путём побуждает природопользователя к бережному отношению к природной среде, сокращению отходов, уменьшению выбросов (сбросов) загрязняющих веществ, переход к малоотходным и ресурсосберегающим технологиям. Поэтому лимиты, лицензии и договоры выполняют не только экономические, но и природоохранительные функции.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФОНДЫ
Для реализации различных природоохранных задач, восстановления потерь в природной среде, компенсации вреда здоровью граждан, строительства очистных сооружений, материального обеспечения эколого-просветительного направления и т.д. создана единая система внебюджетных государственных экологических фондов. Фонды функционируют за счёт отчислений предприятий в виде платы за выбросы (сбросы) загрязняющих веществ, реализации конфискованных орудий охоты и рыболовства и других источников. Большая часть средств экологических фондов идёт на реализацию природоохранительных мероприятий.
Экологические фонды также способствуют развитию таких прогрессивных механизмов финансирования природоохранной деятельности как:
1) вложение средств в формирование начального капитала предприятий, создаваемых для производства продукции природоохранного назначения;
2) выдачу гарантий коммерческим банкам по ссудам и кредитам предприятиям на реализацию природоохранных проектов.
Таким образом, в современных условиях экологические фонды становятся важным элементом поддержки инвестиций в охрану окружающей среды.
ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА
Право — единая система общеобязательных правил (норм), которые установлены или санкционированы государством. Соблюдение норм права обеспечивается государством в принудительном порядке.
Экологическое право — это отрасль права, которая регулирует общественные отношения в сфере взаимодействия общества и природы. Экологическое право является важным инструментом, используемым государством в интересах сохранения и рационального использования окружающей природной среды. В связи с резким обострением экологических проблем на современном этапе развития общества роль экологического права и в целом административно-правового направления постоянно растёт.
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ОРГАНЫ
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
ЮРИДИЧЕСКАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ
ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Объекты охраны окружающей среды подразделяются на национальные (внутригосударственные) и международные (общественные).
К национальным объектам относятся земля, воды, недра, дикие животные и другие элементы природной среды, которые находятся на территории государства. Национальными объектами государства распоряжаются свободно, охраняют и управляют ими на основании собственных законов в интересах своих народов.
Международные объекты охраны окружающей природной среды — это объекты, которые находятся либо в пределах международных пространств: космос, атмосферный воздух, мировой океан, Антарктида, либо перемещаются по территории различных стран (мигрирующие виды животных). Эти объекты не входят в юрисдикцию государств и не являются чьим-либо национальным достоянием. Их осваивают и охраняют на основании различных договоров, конвенций, протоколов, отражающих совместные усилия международного сообщества.
Существует ещё одна категория международных объектов природной среды, которая охраняется и управляется государствами, но взята на международный учёт. Это, во-первых, природные объекты, представляющие уникальную ценность и взятые под международный контроль (заповедники, национальные парки, памятники природы), во-вторых, исчезающие и редкие животные и растения, занесённые в международную Красную книгу и, в-третьих, разделяемые природные ресурсы, постоянно или значительную часть года находящиеся в пользовании двух или более государств (река Дунай, Балтийское море и т.д.).
Одним из важнейших объектов международной охраны является космос. Космос — достояние всего человечества. Этот и другие принципы отражены в международных договорах по использованию космического пространства. В них международным сообществом признаны: недопустимость национального присвоения частей космического пространства, включая Луну и другие небесные тела; недопустимость вредного воздействия на космос и загрязнения космического пространства. Оговорены также условия спасения космонавтов.
Мировой океан также представляет собой объект международной охраны. Освоение мирового океана должно проводиться в интересах всего человечества. Конвенцией ООН признаётся суверенное право прибрежных государств на биоресурсы в 200-мильных прибрежных зонах. Подтверждена незыблемость принципов свободного мореплавания.
Антарктиду называют материком мира и международного сотрудничества. В 1959 г. СССР, США, Англия, Франция, Аргентина и ряд других стран заключили Договор об Антарктиде, в котором провозглашалась свобода научных исследований. Использование её только в мирных целях, определился международно-правовой режим Антарктиды. Новые, более жёсткие меры по охране животного и растительного мира, удалению отходов и предупреждению загрязнения отражены в Протоколе, подписанном в 1991 г. в Мадриде по итогам международного сотрудничества в Антарктиде.
Ещё один важнейший международный объект охраны окружающей среды — атмосферный воздух. Усилия международного сообщества нацелены главным образом на предупреждение и устранение трансграничного переноса загрязнителей атмосферы и охрану озонового слоя от разрушения.
II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Таблица 6
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
Задание 1. Ответьте на вопросы
1. Структура и функции экосистем.
2. Основные законы и принципы экологии.
3. Учение В.И. Вернандского о биосфере и концепция ноосферы.
4. Концепция эволюции и принцип гармонизации.
5. Естественное равновесие и эволюция экосистем.
6. История взаимоотношений человека и природы.
7. Современный экологический кризис.
8. Экологическое значение науки и техники.
9. Моделирование в экологии и концепция устойчивого развития.
10. Предмет, методы, этапы и задачи социальной экологии.
11. Научно – механическая революция и тенденция изменения биосферы.
12. Экономическое развитие и экологический фактор.
13. Экологизация экономики.
14. Государство и рынок в охране окружающей среды.
15. Методы регулирования загрязнения окружающей среды.
16. Методы управления рациональным природопользованием.
17. Организация защиты окружающей среды в системе обращения с отходами.
18. Обезвреживание и переработка твердых бытовых отходов.
19. Переработка и вторичное использование отходов производства и потребления.
20. Эксплуатация полигонов и организация мониторинга в зоне захоронения отходов.
21. Недра России – основа её богатства.
22. Лесные ресурсы страны и их роль в народнохозяйственном комплексе.
23. Окружающая среда и экология.
24. Химическое загрязнение природных вод.
25. Безотходные производства.
26. Загрязнение Мирового океана.
27. Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и население.
28. Состояние воздушного бассейна городов России.
29. Нормирование и контроль вредных веществ в атмосфере.
30. Экологический кризис и его последствия.
31. Комплексный глобальный мониторинг загрязнений окружающей среды.
32. Мониторинг радиоактивного загрязнения территории страны.
33. Зарубежный опыт по управлению охраной среды на промышленном предприятии.
34. Отечественный опыт по управлению охраной среды на промышленном предприятии.
35. Регулирование природопользования.
36. Экологическое страхование.
37. Охрана окружающей среды на предприятиях.
38. Региональные и межрегиональные экологические проблемы.
39. Современные методы контроля загрязняющих веществ в окружающей природной среде.
40. Состояние санитарно-эпидемиологического благополучия населения.
41. Хроматографические методы анализа сточных вод.
42. Химический анализ производственных сточных вод.
43. Оценка экологической ситуации в Татарстане.
44. Физические и экологические последствия загрязнения атмосферы.
45. Недра. Рациональное использование и охрана.
Задание 2. Решите задачи
Задача 2.1. Определить количество вредных веществ, выделяющихся через неплотности фланцевых соединений вновь смонтированного цехового трубопровода. Диаметр трубопровода dтр = (10Nв × 4) мм (1,2,3 варианты умножают номер варианта на 100), l = (110+3Nв) м. Температура газовой смеси в трубопроводе t = (50 + Nв) ºС. Избыточное давление в трубопроводе pизб = (1,5∙105 +20Nв) Па. Состав среды в трубопроводе: H2 = (30 + Nв) %, CH4 = (10 +Nв) %, CO. Давление наружной среды p н = 101325 Па.
Определить концентрации, объем и количество составляющих газовой смеси, выделяющихся через неплотности фланцевых соединений трубопроводов.
Задача 2.2. Определить количество вредных газо и парообразных веществ, выделяющихся через неплотности фланцевых соединений из аппарата диаметром d = (1 + 0,1Nв) м, высотой h = (2 + 0,1Nв) м. Состав жидкости в аппарате: вода – (30 + Nв) %, бензол – (20 + Nв) %, дихлорэтан. Газовая среда в аппарате – воздух с примесью аммиака. Концентрация аммиака в воздухе 
мг/м3. Влажность воздуха φ = 50 %. Температура жидкости и газовой среды в аппарате t = 40 ºC. 
Па. Эмпирические коэффициенты А, В, С для каждого компонента смеси жидкости:
| вода | бензол | дихлорэтан |
| A=7,9608 | A=6,912 | A=7,184 |
| B=1678 | B=1214,6 | B=1358,5 |
| C=230 | C=221,2 | C=232 |
Степень заполнения жидкостью Кз=0,7
Определить концентрации, объем, количество составляющих газовой смеси, выделяющихся через неплотности фланцевых соединений трубопроводов и давление водяных паров в газообразной среде при заданной влажности:
; V – объем газовой смеси.
IV. ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ (ЭКЗАМЕНУ) ПО ЭКОЛОГИИ
1. Кто предложил термин «Экология»?
2. Что такое экология, экосистема, популяция, ареал, сообщество, экологическая ниша?
3. Теоретическая экология?
4. Прикладная экология?
5. Основные задачи теоретической экологии?
6. Основные прикладные задачи экологии.
7. Стратегическая задача экологии.
8. Биосфера (эубиосфера, метабиосфера).
9. Ноосфера.
10. Среда обитания организма.
11. Экологические факторы.
12. Биотические факторы.
13. Абиотические факторы.
14. Антропогенные факторы.
15. Биогеоценозы, их структура и характеристика.
16. Экологические законы (закон минимума, закон толерантности (эврибиоты, стенобиоты), закон независимости факторов, закон конкурентного исключения, основной закон экологии).
17. Экология и здоровье человека (природная очаговость, резистентность).
18. Влияние экологических факторов городской среды.
19. Учение о популяциях.
20. Статические характеристики популяций (численность, плотность, возрастной состав, половая структура, территориальная структура).
21. Динамические характеристики популяций (рождаемость, смертность, прирост).
22. Регуляция численности популяций (механизмы).
23. Учение о биосфере.
24. Состав биосферы.
25. Свойства живых организмов (всюдность, высокая приспособительная способность, активное движение, высокая скорость протекания реакции, высокая скорость обновления живого вещества).
26. Функции живых организмов (энергетическая, газовая, концентрационная, деструктивная, окислительно-восстановительная, транспортная, средообразующая, рассеивающая, информационная).
27. Виды экосистем.
28. Видовая структура экосистемы (видовая структура, доминантные виды, единичные виды, эдификаторы).
29. Характеристики экосистем (консорция, синозия, парцелла).
30. Трофические цепи.
31. Энергетика экосистем (правило 10%).
32. Экологические пирамиды (суши, океана).
33. Продуктивность экосистем (продуктивность, биомасса, пленки жизни).
34. Динамика развития экосистемы. Сукцессия (первичная, вторичная).
35. Этапы сукцессии. Что является причиной сукцессии?
36. Агроэкосистемы.
37. Отличия агроэкосистем от естественных экосистем.
38. Виды применяемых пестицидов.
39. Биологический метод защиты растений.
40. Государственные органы охраны окружающей среды.
41. Управление природопользованием (управление природными системами, управление природопользователями).
42. Экологическое законодательство.
43. Кадастры в природных ресурсах.
44. Виды особоохраняемых природных территорий (заповедники, биосферные заповедники, национальные парки, заказники, памятники природы, дендрарии, ботанические сады).
45. Типы экологического сознания (экоцентризм, антропоцентризм).
46. Международное сотрудничество в области охраны природы.
47. Экономический механизм природопользования.
48. Лицензия, договор и лимиты на комплексное природопользование.
49. Основы экологического права (экологическое право, экологический проступок, экологическое преступление).
50. Виды ответственности за экологические правонарушения (дисциплинарная, административная, уголовная).
51. Что такое атмосфера?
52. Слои атмосферы.
53. Загрязнение атмосферы (природные и антропогенные).
54. Первичные и вторичные загрязнители атмосферы.
55. Последствия загрязнения атмосферы (кислотные осадки, смог, разрушение озонового слоя, парниковый эффект, канцерогенные вещества, шум, вибрация).
56. Защита атмосферы (экологизация технологических процессов, очистка газовых выбросов, рассеивание газовых выбросов, санитарно-защитные зоны и архитектурно-планировочные решения).
57. Нормирование и контроль вредных веществ в атмосфере (ПДК р.з., ПДК м.р., ПДК с.с.). Что больше ПДК р.з. или ПДК с.с.?
58. Как устанавливается ПДК?
59. ПДВ.
60. Гидросфера. Загрязнение гидросферы. Виды загрязнения, основные источники загрязнения.
61. Нормирование качества воды.
62. Методы очистки воды (механические, физико-химические и биологические). Процеживание, отстаивание, инерционное разделение, фильтрование, нефтеловушки, экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, адсорбция, коагуляция, ионообменные методы, ректификация, обратный осмас, тенки биофильты, биологические пруды).
63. Экологический мониторинг. Цели, виды.
64. Экологическая стандартизация. Виды стандартов.
65. Экологический паспорт предприятия. Как разрабатывается?
66. Государственная экологическая экспертиза. Условия и порядок проведения.
67. ОВОС.
68. Экологическая сертификация.
69. Экологический аудит.
70. Экологический менеджмент. Плюсы.
V. ЛИТЕРАТУРА
1. Тимонин А.С. Инженерно – экологический справочник. Т.1. – Калуга. Издательство И. Бочкаревой, 2010. – 917 с.
2. Орлов Д.С., Садовникова А.К., Лозановская И.И. Эколо-гия и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высш.шк., - 2002. – 334 с.
3. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под ред. А.А. Русошова: - 2-е изд. – М: Энергоатомиздат, 1983. – 312 с.
4. Страус В. Промышленная очистка газов / Пер. с англ. – М.: Химия, 2012 – 616 с.
5. Ужов В.Н. и др. Очистка промышленных газов от пыли. – М.: Химия, 1985. – 382 с.
6. Ульянов В.М. Экология. – Нижний Новгород: НГТУ, 2000, - 175 с.
7. Калыгин В.Г. Промышленная экология:Уче.пособие для студ. высш. учеб. заведений/Виталий Геннадьевич Калыгин.- М.:Издательский центр «Академия»,2004 – 432 с.
8. Степанковских А.С.Прикладная экология: охрана окружающей среды: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА.2003-751с.
9. Коробкин В.И.ЭКОЛОГИЯ: конспект лекций / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Изд. 2-е. Ростов н/Д: Феникс,2005.-224с
10. Горелов А.А. Учеб. пособие для вузов.- М.: Юрайт-М,2002-312 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А
| Рис.8. Схема загрязнения воздуха |
Учебное издание
Патракова Гюзель Рамиловна,
кандидат географических наук
ЭКОЛОГИЯ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Корректор Белова И.М.
Худ. редактор Фёдорова Л.Г.
Сдано в набор 22.04.15.
Подписано в печать 29.04.15.
Бумага писчая. Гарнитура Таймс.
Усл. печ. л. 4,6. Тираж 100 экз.
Заказ №60.
НХТИ ФГБОУ ВПО «КНИТУ»,
г. Нижнекамск, 423570, ул. 30 лет Победы, д. 5а.
Нижнекамский химико-технологический институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский технологический университет»
Дата: 2019-04-23, просмотров: 256.
