Реферат: Экология

С XV века проблема окружающейсреды стала актуальной. Американец потребляет в 130 раз больше энергии, чемсредний африканец и в 20 раз больше, чем средний европеец.

Экология – это наука овзаимоотношениях между живыми организмами, биологическими системами и средойобитания. Экология изучает в том числе вопросы природопользования.

Природопользование – этовзаимодействие человека и природы во всём его многообразии. Взаимодействиепромышленности с окружающей средой рассматривается как одна из составляющихчастей природопользования. Этот процесс носит социальный характер и совершаетсяв рамках общественных отношений конкретного способа производства.

Окружающая среда – это средаобитания, представляющая собой совокупность всех материальных тел, сил иявлений природы. Она включает любую деятельность человека, находящуюся внепосредственном контакте с живыми организмами. Окружающая среда являетсясферой деятельности человека.

Географическая среда – это тачасть природной среды, которую человек может приспособить для удовлетворениясвоих материальных и духовных потребностей. Свойства географической средыявляются первым условием развития материального производства.

Природные богатства – этосовокупность веществ и сил природы, которые могут быть использованы.

По мере прогресса производительныхсил меняется структура природных богатств, и в неё включаются новые элементы.

Природные ресурсы – это частьприродных богатств, которая может быть использована в производительном илиличном потреблении на данном этапе развития общества и постоянно расширяется помере развития производительных сил. Всю историю человечества можнорассматривать через призму взаимоотношений общества с окружающей средой.Окружающая среда является первоосновой получения человеком ресурсов и благ. Приэтом уровень и характер воздействия общества на природную среду в значительнойстепени определяется научно-техническим прогрессом, имеющим скачкообразныйхарактер. Промышленный переворот в европейских странах в XVIII-XIX в. положил начала использования сил пара, воды,электричества, минерального топлива, станков и механизмов. Регенерацияорганизма (клонирование) из одной клетки является более высокой степеньювоздействия на окружающую среду.

Воздействие общества на окружающуюсреду является следствием технических процессов, основным воплощением которыхявляется прогресс. Цивилизация с таким взаимоотношением человека с природойназывается технологической.

Основная причина изучения экологии– это связь с важнейшими проблемами человечества:

— истощение природных ресурсов;

— загрязнение окружающей среды;

— изменение естественныхсообществ.

Промышленное развитие влечётразвитие процессов: индустриализацию, урбанизацию, рост численности населения.Это ведёт к обострению проблем:

— ущерба, наносимого производствомприродной среде;

— рост недостатка сырья и энергии;

— развитие городских территорий.

Популяция – это группа особейлюбого вида организмов.

Сообщество включает все популяциина данной площади (биоценоз).

Экосистема – сообщества и неживаясреда, функционирующие совместно.

Взаимодействиепромышленности с окружающей средой.

Эколого-экономические принципыприродопользования:

1) Сохранение пространственнойценности.

2) Принцип рулевого уровняиспользования.

3) Принцип ответственностиантропогенных нагрузок региона и их соответствие природно-ресурсномупотенциалу.

4) Природа обусловленногокруговорота веществ.

5) Согласование производственногои природного ритма.

6) Приоритетность экологическойоптимальности.

Экологические концепцииприродопользования:

1) Технологический оптимизм.

2) Технологический пессимизм.

3) Финалистическиеконцепции будущего.

Медоуз Форрестер.

4) Нулевой экономический рост.

5) Потребительская концепция.

6) Технократическая концепция.

7) Концепция неисчерпаемостиприродных ресурсов.

8) Экологический колоннизм.

Последствия воздействияпромышленности на окружающую среду.

Развитие процессовиндустриализации, урбанизации и роста численности населения ведут к ущербуокружающей среды.

Формирование трёх источниковвоздействия на окружающую среду:

— уменьшение разнообразияестественной среды.

Схемавзаимодействия общества и природы.

Стрелочками 1, 2, 3, 4 обозначены потоки отходов:газообразных, жидких, твёрдых, энергетических.

Отходы производства – это остаткиматериалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшиеся в процессе изготовленияпродукции и утратившие полностью или частично свои полезные или физическиесвойства. Пример: продукты, образовавшиеся в результате физико-химическихпроизводств сырья.

Различают возвратные ибезвозвратные отходы производства.

Безвозвратные – это отходы,которые (нельзя переработать) не могут быть использованы в производстве наданном развитии промышленности.

Отходы производственногопотребления – это непригодные для дальнейшего использования по прямому назначениюи списанные в установленном порядке машины, инструменты и предметыпромышленного отношения.

Пассаобмен современного промышленного города.

Характеристикаокружающей среды.

Структурабиосферы и её восстановительные свойства.

Биосфера – это самая крупнаябиологическая система, в которой возможна постоянная жизнь.

Структура биосферы.

Биосфера включает:

1) Живое вещество.

2) Биогенное вещество.

3) Биокостное вещество, созданноеживыми организмами вместе с неживой природой.

Состав биосферы:

— атмосфера, включает газовуюсмесь, азот, кислород 20,95%, аргон, CO2 0,03%,инертные газы и другие газы;

— твёрдые частицы;

— продукты растительного,животного происхождения и водяной пар;

— гидросфера, источники пресныхвод, мировой океан;

— литосфера – это биокостнаясистема, основанная на биологическом взаимодействии между минеральнымикомпонентами (песок, глина, вода).

УчениеВернадского о биосфере.

Основные положения о биосфере, еёструктуре и развитии были разработаныВернадским.

Основные положения:

1. В результате эволюции биосферыона преобразуется в ноосферу (сферу разума). Он рассматривал единство всехпроцессов самоорганизации материи.

2. Эволюционные процессымногократно ускоряются из-за возрастающего воздействия человека на природу.Определяющим фактором в её развитии является человек.

3. Коллективный разум способенопределить пути эволюционного развития.

Механизмы эволюции:

— классические (т. Дарвина);

— биффуркационные процессы –качественные скачкообразные изменения, являющиеся одной из основных причиннеобратимости процесса развития.

Изучает эти механизмы теориякатастроф. Основоположники теории: Пуанкаре, РенсТома.

Реализовать направленное развитиеможно при условиях наличия:

1.<span Times New Roman"">

Для этого необходимо знатьвеличины параметров, характеризующих биосферу и их критические значения,которые определяют поворотные пункты в её эволюции.

2. Наличие средств:

— новые технологии, позволяющиеиспользовать силы природы;

— новая техника;

— энергия, производимая человеком.

Диалектика состоит в том, чтоуберечь от катастрофических последствий цивилизации могут лишь средства,созданные ей.

2.<span Times New Roman"">

— системного анализа;

— математического моделирования;

— компьютерной техники.

Факторы окружающей среды.

Факторами окружающей средыназывается любой элемент среды, способный оказывать прямое воздействие на живыеорганизмы, хотя бы на протяжении одной из стадий развития.

Различают биотический, абиотический и антропогенныйфакторы.

Антропогенные факторы обусловленывоздействием человека на среду.

Биотические факторы обусловленывоздействием живых организмов друг на друга.

Абиотические факторы –физико-химические факторы среды: температура, давление, излучение, свет.

Для экологии важны характеристики:

— длина волны, интенсивность ипродолжительность;

— вода. Основные характеристики:количество осадков, влажность, иссушающие свойства воздуха и доступная площадьводного запаса (поверхность водосбора);

— климат – совместная деятельностьтемпературы и влажности;

— атмосферные газы (кислород,углекислый газ CO2);

— биогенные соли – это растворённые соли, жизненнонеобходимые организмам. Различают микроэлементы (Fe, Cu, Zn, B, I) и макроэлементы (Na, Ca, K, S, Cl);

— давление;

— почва, состоит из почвенныхгоризонтов, составляющих почвенный покров:

A – гумус;

B – минеральная почва.

C – неизменная почвенная порода.

Самоочищающиесвойства окружающей среды.

1) Динамический перенос (гидрои геофизический)

2) Биохимическое окисление

3) Химическое и физическоепревращения

4) Осаждение (седиментация)абиогенных частиц

5) Биоседиментация.

При определении самоочищающих возможностей среды необходимо учитывать всевышеназванные процессы. Предпочтение отдаётся биологическим процессам.

Экологическое нормирование –система отношений, выявляющая ПДК вредных веществ.

Для оценки факторов и эффектоввоздействия на среду необходимо пользоваться установленными критериями:значениями ПДК, уровней экологических нагрузок, выбросов и сбросов. Приопределении этих критериев учитываются геофизические и экономическиевозможности по ограничению выбросов. Высокое качество среды сохраняется, еслиизменения её состояния происходят в пределах границ, называемых допустимыми, инебольшие изменения качества среды не влияют на её нормальное функционирование.За первоначальное принимается фоновое состояние среды при отсутствиивозмущающего воздействия при средних метеорологических условиях. Различие междупредельно допустимым и фактическим состоянием среды составляет экологическийрезерв окружающей среды. Он характеризует её способность к восстановлению,воспроизводству и является основой для расчёта допустимых нагрузок. Различаютдва подхода определения допустимых нагрузок: санитарно-гигиенический иэкологический подходы. Они различаются уровнем требованием.

Система параметров,характеризующих границу предельно допустимого.

1) Нормативы предельно допустимыхуровней изменения среды:

а) ПДК;

б) ПДУ (уровни).

2) Нормативы ПДВ (воздействия).Предельно допустимые выбросы в водоёмы, атмосферу, почву.

3) Нормативы ПДЭН (экологическихнагрузок).

4) Нормативы извлечения полезныхкомпонентов из свойств природы: полезных ископаемых, комплексное использованиеотходов, урожайность сельскохозяйственных культур.

5) Нормативы надёжностипреобразовательных мероприятий (инженерных сооружений) с точки зрения ихвоздействия на окружающую среду.

6) Параметры допустимостиприродопреобразования предприятий (осушение, застройка).

7) Показатель устойчивостиприродных комплексов и их компонентов.

8) Распространение вещества вокружающей среде.

Распространение загрязненийобусловлено естественными процессами и зависит от физико-химических свойстввеществ; от физических процессов, связанных с их переносом, биологических процессов,принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ. Циклическиепроцессы в отдельных природных системах.

Перенос веществ в гидросфере.

Пасса – перенос растворённыххимических веществ и является функцией диффузий, конвекций, дисперсий, разложениябиотических и абиотических реакций.

Перенос между средами.

а) почва-вода (за счёт адсорбции)

б) вода-воздух (диффузия)

в) воздух-вода (сухое осаждение).

Атмосферныйперенос.

За счёт процессов перемешивания ивоздушных течений. В тропосфере за 3-4 месяца. В стратосфере за 2 года.

локальный масштаб региональный

(несколько минут) глобальный (несколько суток)

(донескольких недель)

Океаническая циркуляция.

Воздушный перенос поверхностиводами.

Биотический перенос загрязнений.

Важную роль переноса материи вэкосистемах играют циклы, отличающиеся преобразованием энергии. Химическиеэлементы циркулируют в биосфере по харатерным путям.Эти, в большей или меньшей степени, замкнутые пути называются биогеохимическимикруговоротами.

Движения жизненеобходимых веществи неорганических соединений называются круговоротами питательных веществ.

В каждом круговороте удобноразличать две части или фонда:

— резервный (большая массавеществ);

— обменный фонд (меньший, но болееактивный). Для него характерен быстрый обмен между организмами и средой.

В биосфере в целом различают два видакруговорота:

— круговорот газообразных веществ;

— осадочный цикл с резервнымфондом в земной поверхности.

Перемещениевещества в экосистемах по пищевым цепям.

Пищевой цепью называется ряд живых организмов, вкотором одни организмы поедают предшественника по цепи и в свою очередьоказываются съеденными теми, кто следует за ними. Основные функции пищевой цепи– перенос веществ и энергии в экосистемах.

Пищевые цепи перекрещиваются,образуя пищевую сеть (трофическую сеть).

<img src="/cache/referats/13501/image008.gif" v:shapes="_x0000_s1035"> сова шакал

<img src="/cache/referats/13501/image012.gif" v:shapes="_x0000_s1030"><img src="/cache/referats/13501/image012.gif" v:shapes="_x0000_s1029"> кролик лиса

волк

Биотический перенос осуществляетсяпо цепи питания и в результате перемещения животных. Биотическая минерализацияпреобладает в процессе разложения органических веществ.

Критериии концепции изучения веществ.

Критерии изменения состава окружающей среды:

— объём производства;

— области применения;

— распространение в окружающейсреде;

— устойчивость и способность кразложению.

Устойчивость – это свойствовещества, определяющее длительность его пребывания в среде. Прежде чем оновыводится из среды или претерпевает изменения.

Бывает целевая, желательная инежелательная устойчивость.

Превращение – изменение структурывеществ под воздействием факторов среды.

Бывают биотические и абиотические.К абиотическим относятся окислительно-восстановительные процессы,фотохимические, фотофизические и т.д.

Токсические свойства – свойства,определяющие, на сколько то или иное вещество опасно.

Опасныевещества и анализ риска.

Опасность вещества – этовероятность возникновения вредных для экосистемы эффектов в условияхпроизводства и применения вещества. Оценка вещества с точки зрения опасностиили риска применения складывается из экспозиции – действующей дозы, т.е.концентрации вещества, воздействующего на объект в течение времени.

Токсичность – потенциальное воздействие дляконкретных особей или экосистемы, зависящее от концентрации.

Степень опасности складывается изтоксичности и экспозиции.

Риск – мера вероятности появлениянарушения соответствующей тяжести.

Загрязнениеокружающей среды отходами промышленного производства.

Классификация загрязнений.Существуют различные виды классификаций: по типам сред, по загрязняющим факторам(свинец, ртуть, твёрдые отходы и т.д.), с точки зрения уменьшения загрязнений вцелом, различают стойкие и нестойкие.

Стойкие отходы – не разлагающиеся,не разрушаются или разлагаются слишком медленно. Для них не существуетприродных процессов, которые бы их разлагали с такой же скоростью, с какой онипоступают в природную среду. Это различные вещества и яды (консервные банки ит.д.).

Такие загрязнители накапливаются ибиологически усиливаются по пищевым цепям, соединяясь с другими веществами. Этивещества могут образовывать ещё более токсичные (например, метил-ртуть).

Способы борьбы:

1. Изъятие из экосистемы.

2. Прекратить производство такихвеществ.

3. Запретить выброс.

4. Контролировать, чтобы недопустить токсичного уровня.

Нестойкие загрязнения –загрязнения, разрушаемые биологическими процессами и различнымифизико-химическими превращениями.

Органические загрязнения – сточныеводы. Проблема состоит в их объёме.

Загрязнение – это неблагоприятноеизменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатомчеловеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящейэнергии, уровень радиации, физико-химические свойства среды, условиясуществования биологической среды.

Классификация загрязнений с учётомразличных факторов:

— физические загрязнения:энергетические поля (электрические, гравитационные), воздействия(электрические, магнитные, электромагнитные), инерционные силы, корпускулярныепотоки (радиация), тепловое загрязнение, другие колебания среды (шум и вибрация);

Загрязнение

Атмосфера

Гидросфера

Литосфера (почва)

Газообразные производные углерода, их жидкие углеводороды

–

Пластмассы

Моющие средства

–

Пестициды и другие синтезированные органические вещества

–

Производные серы

Производные азота

Тяжёлые металлы

Фтористые соединения

Твёрдые примеси

–

Органические вещества, подвергнутые брожению

–

-химические загрязнения:

— биологические загрязнения:

а) микробиологическое отравление;

б) воздействия организмов друг на друга.

— эстетический вред.

Биогеохимическийкруговорот.

<img src="/cache/referats/13501/image015.jpg" v:shapes="_x0000_i1028"> фотосинтез

Круговорот CO2.

млрд. т.

Поверхностные воды – это озёра, внутренние моря,текущие горы.

Почвенные, подземные воды (800 м) – 0,31%

Ледники – 2,15%

Океаны – 97,2%

В атмосфере – 0,001%

Круговоротфосфора.

Фосфаты потребляются растениями и используются длясинтеза органических веществ. При разложении бактериями мёртвой органикифосфаты возвращаются в почву и снова используются растениями, часть уносится вморе и используется фитопланктоном даже по пищевым цепям. Часть фосфора можетвернуться на сушу.

Круговоротазота.

Наибольшая часть азота сосредоточена в атмосфере,основную массу которой и составляет свободный азот. Однако свободный азот ватмосфере могут использовать немногие, например, бактерии и синезелёныеводоросли. Азот превращает также в нитраты и нитриты грозовые разряды. Нитратыи нитриты циркулируют в биосферу.

Круговоротуглерода.

Источник углерода используется автотрофнымирастениями.

1. Извлечение в процессе добычи заготовки

Оставленные в местах локализации и добычи

Дополнительно взятые за счёт совершенствования технологии добычи и заготовки

Утраченные при перевозках

Сохранённые за счёт совершенствования перевозок

Износ, коррозия

Лом, утиль

Полностью использованные

Возвращение в цикл путёмрегенерации, рекуперации, утилизации и совершенствования рекуперации

Графическаямодель кривых истощения запасов ресурсов

Темпыпотребления металлов увеличились:

стали– в 7 раз;

меди– в 11 раз;

алюминия– в 12 раз.

Радиоактивность.

Периодполураспада. Природные источники радиоактивных загрязнений. Не существуетникаких способов биологического разрушения или другого механизма, позволяющеговывести радиоактивность из среды. Основная опасность – вещества с большимпериодом полураспада, они накапливаются в пищевых цепях. α-, β- иγ- излучение. На тонну ядерного горючего 400 литров отходов. Урановоетопливо. Регенерация отходов. Захоронение. Транспортировка.

Шум, как загрязнение.

Уменьшение:

1)Уменьшение уровня звуковой мощности

2)Правильная ориентация шума

3)Звукоизоляция

4)Средства виброизоляции

5)Глушители

6)Профилактика

Нормированнаяхарактеристика – уровень звукового давления (децибел). Человек воспринимает шумпри уровне звукового давления до 100 дб. При 100-120 дб и частоте 2-5 Гц – затруднённое глотание. 125-137 дб – летаргический сон. 140 дб –лопаются барабанные перепонки.

Электромагнитные воздействия.

Источникиэлектромагнитных полей – радиотехнические объекты. Накопление электрическихзарядов.

Проблемаминимизации потребления энергии и природных ресурсов.

Природные ресурсы.

Исчерпаемые и неисчерпаемые. По характеру использованияресурсов: производственные, здравоохранительные, эстетические, научные. Попринадлежности к компонентам природы: земельные, водные, минеральные,энергетические.

Развитиепроизводства базируется на минеральных ресурсах и использовании минеральногосырья. Минеральные ресурсы включают: топливно-энергетические, рудные,горно-химическое сырьё, природно-строительные материалы и нерудные ископаемые.Подземные, пресные, минерализованные воды.

Минеральные ресурсы океана.

Похозяйственному значению наиболее значимы топливно-энергетические. Минеральныересурсы 70% всех использованных ресурсов; полезные ископаемые дают 95% энергии.75% стоимости добычи горной металлургии приходит на энергетические ресурсы; 20%- руда, 5% — нерудные ископаемые.

Степеньдоступности природных ресурсов влияет на уровень производительности труда.

Ускорениетемпов экономического развития достигается тремя путями:

1)Наращивание массы ресурсов без повышения эффективности

2)Наращивание массы и повышение использования

3)Повышение эффективности без наращивания массы (интенсивный рост)

Уменьшениеотносительно объёма продукции на 1 использования ресурсов происходит последующим причинам:

1)Рост отходов производства и сброс их в среду приводит к ухудшению состоянияприродных объектов как источников ресурсов

2)Нерациональное природопользование приводит к увеличению использования всехвидов ресурсов, что ведёт к их истощению и сокращению производства

3)Сокращение потока природных ресурсов и ухудшения их качества влияет насостояние трудовых ресурсов и снижение объёма выпускаемой продукции

4)Ограничение выпуска продукции приводит к истощению ресурсов.

Ресурсы

Производство

Продукция

Материальные

Природные

Трудовые

Экономические,политические, социальные факторы, технологии и уровень знаний формируютпотребности в производстве, потоках ресурсов и объёме продукции. Экологическиефакторы в цепи управления носят характер обратной связи Незнание экономическихзаконов приводит к отрицательной обратной связи и уменьшению объёма продукциина единицу ресурсов. Соблюдение экологических принципов использования ресурсовформирует обратную положительную связь. Увеличивает объём продукции поотношению к используемым ресурсам за счёт введения безотходных и малоотходныхтехнологий, сокращения потребности в ресурсах. Социальные и наукоёмкиетехнологии.

Понятие ресурсного цикла.

Ресурсныйцикл представляет собой совокупность превращений и пространственных перемещенийопределённого вещества на всех этапах использования его человеком. Ресурсныйцикл, обусловленный антропогенным круговоротом веществ, в отличии от природногоне является замкнутым, на каждом его этапе происходит потеря ресурсов.Замкнутый круговорот веществ обеспечивает неисчерпаемость ресурсов. Уровеньжизни населения в зависимости от потребления ресурсов можно охарактеризовать спомощью понятия демографического коэффициента Q.

Росткоэффициента Q возможенпри уменьшении потребления.

Тенденции и перспективыиспользования ресурсов.

Водныересурсы.

Расходуютсяна нужды промышленности, сельского хозяйства; хозяйственно-бытовое потребление.

Причинынедостатка: ограниченность, бурный рост населения, развитие промышленности исельского хозяйства, расточительное использование; загрязнение водоносныхслоёв; повышение жизненного уровня. Неравномерность распределения водыусугубляется неравномерностью потребления. Каждые 10 лет потребление водыудваивается. 600 л/сутки на человека (с учётом производства).

Структураводопотребления: 35% — промышленность, 33% — теплоэнергетика, 18% — стоки смелиорированных полей, 14% — хозяйственно-бытовой сток.

Хозяйственно-бытовойсток и сточные воды предприятий включают 69% условно чистых вод, 18%загрязнённых, 13% очищенных. Суммарный годовой сток рек = 40 тысяч кубометров,28 тысяч из них уходит в море. Доступны только 7 тысяч кубометров.

Перспективыиспользования воды связаны:

1) Сопреснением и с совершенствованием процесса промышленного потребления и очисткивод. 0,05% воды только опреснённая, так как дорого.

2) Свнедрением оборотного и повторно-последовательного водоснабжения напромышленных предприятиях и элементарная экономия воды.

3)Разработка и освоение альтернативных технологий с исключением использованияводы.

Примеры:воздушное охлаждение вместо водного; при переработки 1 тонны нефти по старойтехнологии используется от 18 до 22 кубометров H2O, при новой 0,12 м3 H2O.

4)Использование плотин увеличивает запас воды. Подача на дальние расстояния.

5)Снижение загрязнения, так как потери на загрязнения равны объёму потреблению.

(млрд.)

кВт

1860

1900

2000

газ

ядерн. энергетика

уголь

нефть

гидроэнергетика