Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
С XV века проблема окружающей среды стала актуальной. Американец потребляет в 130 раз больше энергии, чем средний африканец и в 20 раз больше, чем средний европеец.
Экология –это наука о взаимоотношениях между живыми организмами, биологическими системами и средой обитания. Экология изучает в том числе вопросы природопользования.
Природопользование –это взаимодействие человека и природы во всём его многообразии. Взаимодействие промышленности с окружающей средой рассматривается как одна из составляющих частей природопользования. Этот процесс носит социальный характер и совершается в рамках общественных отношений конкретного способа производства.
Окружающая среда –это среда обитания, представляющая собой совокупность всех материальных тел, сил и явлений природы. Она включает любую деятельность человека, находящуюся в непосредственном контакте с живыми организмами. Окружающая среда является сферой деятельности человека.
Географическая среда –это та часть природной среды, которую человек может приспособить для удовлетворения своих материальных и духовных потребностей. Свойства географической среды являются первым условием развития материального производства.
Природные богатства –это совокупность веществ и сил природы, которые могут быть использованы.
По мере прогресса производительных сил меняется структура природных богатств, и в неё включаются новые элементы.
Природные ресурсы –это часть природных богатств, которая может быть использована в производительном или личном потреблении на данном этапе развития общества и постоянно расширяется по мере развития производительных сил. Всю историю человечества можно рассматривать через призму взаимоотношений общества с окружающей средой. Окружающая среда является первоосновой получения человеком ресурсов и благ. При этом уровень и характер воздействия общества на природную среду в значительной степени определяется научно-техническим прогрессом, имеющим скачкообразный характер. Промышленный переворот в европейских странах в XVIII-XIX в. положил начала использования сил пара, воды, электричества, минерального топлива, станков и механизмов. Регенерация организма (клонирование) из одной клетки является более высокой степенью воздействия на окружающую среду.
Воздействие общества на окружающую среду является следствием технических процессов, основным воплощением которых является прогресс. Цивилизация с таким взаимоотношением человека с природой называется технологической.
Основная причина изучения экологии –это связь с важнейшими проблемами человечества:
- истощение природных ресурсов;
- загрязнение окружающей среды;
- изменение естественных сообществ.
Промышленное развитие влечёт развитие процессов: индустриализацию, урбанизацию, рост численности населения. Это ведёт к обострению проблем:
- ущерба, наносимого производством природной среде;
- рост недостатка сырья и энергии;
- развитие городских территорий.
Популяция –это группа особей любого вида организмов.
Сообщество включает все популяции на данной площади (биоценоз).
Экосистема –сообщества и неживая среда, функционирующие совместно.
Взаимодействие промышленности с окружающей средой.
Эколого-экономические принципы природопользования:
) Сохранение пространственной ценности.
) Принцип рулевого уровня использования.
) Принцип ответственности антропогенных нагрузок региона и их соответствие природно-ресурсному потенциалу.
) Природа обусловленного круговорота веществ.
) Согласование производственного и природного ритма.
) Приоритетность экологической оптимальности.
Экологические концепции природопользования:
) Технологический оптимизм.
) Технологический пессимизм.
) Финалистические концепции будущего.
Медоуз Форрестер.
) Нулевой экономический рост.
) Потребительская концепция.
) Технократическая концепция.
) Концепция неисчерпаемости природных ресурсов.
) Экологический колоннизм.
Последствия воздействия промышленности на окружающую среду.
Развитие процессов индустриализации, урбанизации и роста численности населения ведут к ущербу окружающей среды.
Формирование трёх источников воздействия на окружающую среду:
- уменьшение разнообразия естественной среды.
Схема взаимодействия общества и природы.
Стрелочками 1, 2, 3, 4 обозначены потоки отходов: газообразных, жидких, твёрдых, энергетических.
Отходы производства –это остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшиеся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные или физические свойства. Пример: продукты, образовавшиеся в результате физико-химических производств сырья.
Различают возвратные и безвозвратные отходы производства.
Безвозвратные –это отходы, которые (нельзя переработать) не могут быть использованы в производстве на данном развитии промышленности.
Отходы производственного потребления –это непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и предметы промышленного отношения.
Пасса обмен современного промышленного города.
Характеристика окружающей среды.
Структура биосферы и её восстановительные свойства.
Биосфера –это самая крупная биологическая система, в которой возможна постоянная жизнь.
Структура биосферы.
Биосфера включает:
) Живое вещество.
) Биогенное вещество.
) Биокостное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой природой.
Состав биосферы:
- атмосфера, включает газовую смесь, азот, кислород 20,95%, аргон, CO 0,03%, инертные газы и другие газы;
- твёрдые частицы;
- продукты растительного, животного происхождения и водяной пар;
- гидросфера, источники пресных вод, мировой океан;
- литосфера –это биокостная система, основанная на биологическом взаимодействии между минеральными компонентами (песок, глина, вода).
Учение Вернадского о биосфере.
Основные положения о биосфере, её структуре и развитии были разработаны Вернадским.
Основные положения:
. В результате эволюции биосферы она преобразуется в ноосферу (сферу разума). Он рассматривал единство всех процессов самоорганизации материи.
. Эволюционные процессы многократно ускоряются из-за возрастающего воздействия человека на природу. Определяющим фактором в её развитии является человек.
. Коллективный разум способен определить пути эволюционного развития.
Механизмы эволюции:
- классические (т. Дарвина);
- биффуркационные процессы –качественные скачкообразные изменения, являющиеся одной из основных причин необратимости процесса развития.
Изучает эти механизмы теория катастроф. Основоположники теории: Пуанкаре, Ренс Тома.
Реализовать направленное развитие можно при условиях наличия:
Для этого необходимо знать величины параметров, характеризующих биосферу и их критические значения, которые определяют поворотные пункты в её эволюции.
. Наличие средств:
- новые технологии, позволяющие использовать силы природы;
- новая техника;
- энергия, производимая человеком.
Диалектика состоит в том, что уберечь от катастрофических последствий цивилизации могут лишь средства, созданные ей.
- системного анализа;
- математического моделирования;
- компьютерной техники.
Факторы окружающей среды.
Факторами окружающей среды называется любой элемент среды, способный оказывать прямое воздействие на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из стадий развития.
Различают биотический, абиотический и антропогенный факторы.
Антропогенные факторы обусловлены воздействием человека на среду.
Биотические факторы обусловлены воздействием живых организмов друг на друга.
Абиотические факторы –физико-химические факторы среды: температура, давление, излучение, свет.
Для экологии важны характеристики:
- длина волны, интенсивность и продолжительность;
- вода. Основные характеристики: количество осадков, влажность, иссушающие свойства воздуха и доступная площадь водного запаса (поверхность водосбора);
- климат –совместная деятельность температуры и влажности;
- атмосферные газы (кислород, углекислый газ CO);
- биогенные соли –это растворённые соли, жизненно необходимые организмам. Различают микроэлементы (Fe, Cu, Zn, B, I) и макроэлементы (Na, Ca, K, S, Cl);
- давление;
- почва, состоит из почвенных горизонтов, составляющих почвенный покров:
A –гумус;
B –минеральная почва.
C –неизменная почвенная порода.
Самоочищающие свойства окружающей среды.
1) Динамический перенос (гидро и геофизический)
2) Биохимическое окисление
) Химическое и физическое превращения
) Осаждение (седиментация) абиогенных частиц
) Биоседиментация.
При определении самоочищающих возможностей среды необходимо учитывать все вышеназванные процессы. Предпочтение отдаётся биологическим процессам.
Экологическое нормирование –система отношений, выявляющая ПДК вредных веществ.
Для оценки факторов и эффектов воздействия на среду необходимо пользоваться установленными критериями: значениями ПДК, уровней экологических нагрузок, выбросов и сбросов. При определении этих критериев учитываются геофизические и экономические возможности по ограничению выбросов. Высокое качество среды сохраняется, если изменения её состояния происходят в пределах границ, называемых допустимыми, и небольшие изменения качества среды не влияют на её нормальное функционирование. За первоначальное принимается фоновое состояние среды при отсутствии возмущающего воздействия при средних метеорологических условиях. Различие между предельно допустимым и фактическим состоянием среды составляет экологический резерв окружающей среды. Он характеризует её способность к восстановлению, воспроизводству и является основой для расчёта допустимых нагрузок. Различают два подхода определения допустимых нагрузок: санитарно-гигиенический и экологический подходы. Они различаются уровнем требованием.
Система параметров, характеризующих границу предельно допустимого.
) Нормативы предельно допустимых уровней изменения среды:
а) ПДК;
б) ПДУ (уровни).
) Нормативы ПДВ (воздействия). Предельно допустимые выбросы в водоёмы, атмосферу, почву.
) Нормативы ПДЭН (экологических нагрузок).
) Нормативы извлечения полезных компонентов из свойств природы: полезных ископаемых, комплексное использование отходов, урожайность сельскохозяйственных культур.
) Нормативы надёжности преобразовательных мероприятий (инженерных сооружений) с точки зрения их воздействия на окружающую среду.
) Параметры допустимости природопреобразования предприятий (осушение, застройка).
) Показатель устойчивости природных комплексов и их компонентов.
) Распространение вещества в окружающей среде.
Распространение загрязнений обусловлено естественными процессами и зависит от физико-химических свойств веществ; от физических процессов, связанных с их переносом, биологических процессов, принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ. Циклические процессы в отдельных природных системах.
Перенос веществ в гидросфере.
Пасса –перенос растворённых химических веществ и является функцией диффузий, конвекций, дисперсий, разложения биотических и абиотических реакций.
Перенос между средами.
а) почва-вода (за счёт адсорбции)
б) вода-воздух (диффузия)
в) воздух-вода (сухое осаждение).
Атмосферный перенос.
За счёт процессов перемешивания и воздушных течений. В тропосфере за 3-4 месяца. В стратосфере за 2 года.
Атмосферный перенос
локальный масштаб региональный
(несколько минут) глобальный (несколько суток)
(до нескольких недель)
Океаническая циркуляция.
Воздушный перенос поверхности водами.
Биотический перенос загрязнений.
Важную роль переноса материи в экосистемах играют циклы, отличающиеся преобразованием энергии. Химические элементы циркулируют в биосфере по харатерным путям. Эти, в большей или меньшей степени, замкнутые пути называются биогеохимическими круговоротами.
Движения жизненеобходимых веществ и неорганических соединений называются круговоротами питательных веществ.
В каждом круговороте удобно различать две части или фонда:
- резервный (большая масса веществ);
- обменный фонд (меньший, но более активный). Для него характерен быстрый обмен между организмами и средой.
В биосфере в целом различают два вида круговорота:
- круговорот газообразных веществ;
- осадочный цикл с резервным фондом в земной поверхности.
Перемещение вещества в экосистемах по пищевым цепям.
Пищевой цепью называется ряд живых организмов, в котором одни организмы поедают предшественника по цепи и в свою очередь оказываются съеденными теми, кто следует за ними. Основные функции пищевой цепи –перенос веществ и энергии в экосистемах.
Пищевые цепи перекрещиваются, образуя пищевую сеть (трофическую сеть).
сова шакал
трава кролик лиса
волк
Биотический перенос осуществляется по цепи питания и в результате перемещения животных. Биотическая минерализация преобладает в процессе разложения органических веществ.
Критерии и концепции изучения веществ.
Критерии изменения состава окружающей среды:
- объём производства;
- области применения;
- распространение в окружающей среде;
- устойчивость и способность к разложению.
Устойчивость –это свойство вещества, определяющее длительность его пребывания в среде. Прежде чем оно выводится из среды или претерпевает изменения.
Бывает целевая, желательная и нежелательная устойчивость.
Превращение –изменение структуры веществ 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.
Опасные вещества и анализ риска.
Опасность вещества –это вероятность возникновения вредных для экосистемы эффектов в условиях производства и применения вещества. Оценка вещества с точки зрения опасности или риска применения складывается из экспозиции –действующей дозы, т.е. концентрации вещества, воздействующего на объект в течение времени.
Токсичность –потенциальное воздействие для конкретных особей или экосистемы, зависящее от концентрации.
Степень опасности складывается из токсичности и экспозиции.
Риск –мера вероятности появления нарушения соответствующей тяжести.
Загрязнение окружающей 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 в целом, различают стойкие и нестойкие.
Стойкие отходы –не разлагающиеся, не разрушаются или разлагаются слишком медленно. Для них не существует природных процессов, которые бы их разлагали с такой же скоростью, с какой они поступают в природную среду. Это различные вещества и яды (консервные банки и т.д.).
Такие загрязнители накапливаются и биологически усиливаются по пищевым цепям, соединяясь с другими веществами. Эти вещества могут образовывать ещё более токсичные (например, метил-ртуть).
Способы борьбы:
. Изъятие из экосистемы.
. Прекратить производство таких веществ.
. Запретить выброс.
. Контролировать, чтобы не допустить токсичного уровня.
Нестойкие загрязнения –загрязнения, разрушаемые биологическими процессами и различными физико-химическими превращениями.
Органические загрязнения –сточные воды. Проблема состоит в их объёме.
Загрязнение –это неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровень радиации, физико-химические свойства среды, условия существования биологической среды.
Классификация загрязнений с учётом различных факторов:
- физические загрязнения: энергетические поля (электрические, гравитационные), воздействия (электрические, магнитные, электромагнитные), инерционные силы, корпускулярные потоки (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.
Биогеохимический круговорот.
фотосинтез
Круговорот CO.
млрд. т.
Поверхностные воды –это озёра, внутренние моря, текущие горы.
Почвенные, подземные воды (800 м) –,31%
Ледники –,15%
Океаны –,2%
В атмосфере –,001%
Круговорот фосфора.
Фосфаты потребляются растениями и используются для синтеза органических веществ. При разложении бактериями мёртвой органики фосфаты возвращаются в почву и снова используются растениями, часть уносится в море и используется фитопланктоном даже по пищевым цепям. Часть фосфора может вернуться на сушу.
Круговорот азота.
Наибольшая часть азота сосредоточена в атмосфере, основную массу которой и составляет свободный азот. Однако свободный азот в атмосфере могут использовать немногие, например, бактерии и синезелёные водоросли. Азот превращает также в нитраты и нитриты грозовые разряды. Нитраты и нитриты циркулируют в биосферу.
Круговорот углерода.
Источник углерода используется автотрофными растениями.
Природные ресурсы
|
1. Извлечение в процессе добычи заготовки |
потери
|
Оставленные в местах локализации и добычи |
2. Транспортирование к местам переработки
|
Дополнительно взятые за счёт совершенствования технологии добычи и заготовки |
3. Перерабатываемые продукции
потери
|
Утраченные при перевозках |
Изделия
|
Сохранённые за счёт совершенствования перевозок |
Изделия, вышедшие из пользования
|
Отходы от переработки |
|
Износ, коррозия |
||
|
Лом, утиль |
Полностью использованные |
Возвращение в цикл путём регенерации, рекуперации, утилизации и совершенствования рекуперации
Графическая модель кривых истощения запасов ресурсов
Темпы потребления металлов увеличились:
стали –в 7 раз;
меди –в 11 раз;
алюминия –в 12 раз.
Радиоактивность.
Период полураспада. Природные источники радиоактивных загрязнений. Не существует никаких способов биологического разрушения или другого механизма, позволяющего вывести радиоактивность из среды. Основная опасность –вещества с большим периодом полураспада, они накапливаются в пищевых цепях. α-, β- и γ- излучение. На тонну ядерного горючего 400 литров отходов. Урановое топливо. Регенерация отходов. Захоронение. Транспортировка.
Шум, как загрязнение.
Уменьшение:
) Уменьшение уровня звуковой мощности
) Правильная ориентация шума
) Звукоизоляция
) Средства виброизоляции
) Глушители
) Профилактика
Нормированная характеристика –уровень звукового давления (децибел). Человек воспринимает шум при 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.
Источники электромагнитных полей –радиотехнические объекты. Накопление электрических зарядов.
Проблема минимизации потребления энергии и природных ресурсов.
Природные ресурсы.
Исчерпаемые и неисчерпаемые. По характеру использования ресурсов: производственные, здравоохранительные, эстетические, научные. По принадлежности к компонентам природы: земельные, водные, минеральные, энергетические.
Развитие производства базируется на минеральных ресурсах и использовании минерального сырья. Минеральные ресурсы включают: топливно-энергетические, рудные, горно-химическое сырьё, природно-строительные материалы и нерудные ископаемые. Подземные, пресные, минерализованные воды.
Минеральные ресурсы океана.
По хозяйственному значению наиболее значимы топливно-энергетические. Минеральные ресурсы 70% всех использованных ресурсов; полезные ископаемые дают 95% энергии. 75% стоимости добычи горной металлургии приходит на энергетические ресурсы; 20% - руда, 5% - нерудные ископаемые.
Степень доступности природных ресурсов влияет на уровень производительности труда.
Ускорение темпов экономического развития достигается тремя путями:
) Наращивание массы ресурсов без повышения эффективности
) Наращивание массы и повышение использования
) Повышение эффективности без наращивания массы (интенсивный рост)
Уменьшение относительно объёма продукции на 1 использования ресурсов происходит по следующим причинам:
) Рост отходов производства и сброс их в среду приводит к ухудшению состояния природных объектов как источников ресурсов
) Нерациональное природопользование приводит к увеличению использования всех видов ресурсов, что ведёт к их истощению и сокращению производства
) Сокращение потока природных ресурсов и ухудшения их качества влияет на состояние трудовых ресурсов и снижение объёма выпускаемой продукции
) Ограничение выпуска продукции приводит к истощению ресурсов.
|
Ресурсы |
|
Производство |
|
Продукция |
|
Материальные |
Экология
|
Природные |
|
Трудовые |
Экономические, политические, социальные факторы, технологии и уровень знаний формируют потребности в производстве, потоках ресурсов и объёме продукции. Экологические факторы в цепи управления носят характер обратной связи Незнание экономических законов приводит к отрицательной обратной связи и уменьшению объёма продукции на единицу ресурсов. Соблюдение экологических принципов использования ресурсов формирует обратную положительную связь. Увеличивает объём продукции по отношению к используемым ресурсам за счёт введения безотходных и малоотходных технологий, сокращения потребности в ресурсах. Социальные и наукоёмкие технологии.
Понятие ресурсного цикла.
Ресурсный цикл представляет собой совокупность превращений и пространственных перемещений определённого вещества на всех этапах использования его человеком. Ресурсный цикл, обусловленный антропогенным круговоротом веществ, в отличии от природного не является замкнутым, на каждом его этапе происходит потеря ресурсов. Замкнутый круговорот веществ обеспечивает неисчерпаемость ресурсов. Уровень жизни населения в зависимости от потребления ресурсов можно охарактеризовать с помощью понятия демографического коэффициента Q.
Рост коэффициента Q возможен при уменьшении потребления.
Тенденции и перспективы использования ресурсов.
Водные ресурсы.
Расходуются на нужды промышленности, сельского хозяйства; хозяйственно-бытовое потребление.
Причины недостатка: ограниченность, бурный рост населения, развитие промышленности и сельского хозяйства, расточительное использование; загрязнение водоносных слоёв; повышение жизненного уровня. Неравномерность распределения воды усугубляется неравномерностью потребления. Каждые 10 лет потребление воды удваивается. 600 л/сутки на человека (с учётом производства).
Структура водопотребления: 35% - промышленность, 33% - теплоэнергетика, 18% - стоки с мелиорированных полей, 14% - хозяйственно-бытовой сток.
Хозяйственно-бытовой сток 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.
Перспективы использования воды связаны:
) С опреснением и с совершенствованием процесса промышленного потребления и очистки вод. 0,05% воды только опреснённая, так как дорого.
) С внедрением оборотного и повторно-последовательного водоснабжения на промышленных предприятиях и элементарная экономия воды.
) Разработка и освоение альтернативных технологий с исключением использования воды.
Примеры: воздушное охлаждение вместо водного; при переработки 1 тонны нефти по старой технологии используется от 18 до 22 кубометров HO, при новой 0,12 м HO.
4) Использование плотин увеличивает запас воды. Подача на дальние расстояния.
) Снижение загрязнения, так как потери на загрязнения равны объёму потреблению.
Топливно-энергетические ресурсы.
Меняется структура потребления энергоресурсов. Удельный вес потребления угля с 94% до 27%; нефть с 6% до 49%; газ с 4% до 20%.
Уголь.
Запасы наиболее велики (9-11 триллионов T усл. топлива). Разведанные 1,2 триллиона T усл. топлива.
США –миллиарда ТУТ.
ФРГ –миллиардов ТУТ.
Англия –миллиардов ТУТ.
СНГ–миллиардов тут.
Австрия –миллиарда ТУТ.
Канада –миллиардов ТУТ.
Индия –миллиарда ТУТ.
Нефть.
250-375 миллиардов тонн усл. топлива. ⅔ –на Ближнем и Среднем Востоке.
Газ –миллиардов ТУТ (52 миллиарда ТУТ –Россия).
Газ по калорийности на 10% выше мазута.