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
Содержание
1. Экосистемы. Основные понятия и структура экосистем
1.1 Основные понятия экосистем
1.2 Структура экосистем
2. Экономический механизм охраны природной среды
3. Охрана земель, контроль за их использованием. Рекультивация земель.
Лесные полосы вдоль железных дорог
3.1 Охрана земель, их рациональное использование
3.2 Лесные полосы вдоль железных дорог
4. Задачи
Список литературы
1. Экосистемы. Основные понятия и структура экосистем
1.1 Основные понятия экосистем
Экосистема - информационно саморазвивающаяся, термодинамически открытая совокупность биотических экологических компонентов и абиотических источников вещества и энергии, единство и функциональная связь которых в пределах характерного для определенного участка биосферы времени и пространства (включая биосферу в целом) обеспечивает превышение на этом участке внутренних закономерных перемещений вещества, энергии и информации над внешним обменом (и между соседними аналогичными совокупностями) и на основе этого неопределенно долгую саморегуляцию и развитие целого под управляющим воздействием биотических и биогенных составляющих.
Сложение экосистем в значительной мере зависит от их функциональной «предназначенности» и наоборот. Это замечание исходит из принципа экологической комплементарности (дополнительности): никакая функциональная часть экосистемы (экологический компонент, элемент и т. п.) не может существовать без других функционально дополняющих частей.
Рисунок 1. - Классификация природных экосистем
Закон формирования экосистемы: длительное существование организмов возможно лишь в рамках экологических систем, где их компоненты и элементы дополняют друг друга и соответственно приспособлены друг к другу. Это обеспечивает воспроизводство среды обитаний каждого вида и относительно неизменное существование всех экологических компонентов.
Второй экологический закон, по Ю. Н. Куражсковскому: «закон сохранения жизни: жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потока вещества, энергии и информации. Прекращение движения в этом потоке прекращает жизнь». Этот принцип справедлив и для любых экологических образований и вообще многих природных систем, даже непосредственно не связанных с живым.
В начале 70-х гг. Реймерс Н. Ф. сформулировал закон внутреннего динамического равновесия, а затем четыре основных следствия из него. Формулировка закона: вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем (в том числе экосистем) и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии. Важные следствия из закона внутреннего динамического равновесия:
Исходя из данных, накопленных экологией, с учетом вышеприведенных обобщений возможно сформулировать принцип экологической (рабочей) надежности: эффективность экосистемы, ее способность к самовосстановлению и саморегуляции (в пределах естественных колебаний) зависит от ее положения в иерархии природных образований, степени взаимодействия ее компонентов и элементов, а также от частных приспособлений организмов, составляющих биоту экосистемы. Разнообразие, сложность и другие морфологические черты экосистемы имеют неодинаковое значение и подчинены степени ее эволюционной и сукцессионной зрелости. Если снижение разнообразия приводит к резкому дисбалансу в «притертости» частей экосистемы, а это случается достаточно часто, то упрощение системы чревато заметным снижением ее надежности.
Сдвигая динамически равновесное состояние природных систем с помощью значительных вложений энергии (путем агротехнических приемов), люди нарушают соотношение экологических компонентов, достигая увеличения полезной продукции (урожая) или состояния среды, благоприятного для жизни человека. Если эти сдвиги «гаснут» в иерархии природных систем и не вызывают термодинамического разлада, положение благоприятно. Однако излишнее вложение энергии и возникающий в результате вещественно-энергетический разлад ведут к снижению природно-ресурсного потенциала вплоть до опустынивания территории, происходящего без компенсанции: вместо цветущих садов возникают пустыни.
1.2 Структура экосистем
Экосистемы существуют везде - в воде и на земле, в сухих и влажных районах, в холодных и жарких местностях. Они по-разному выглядят, включают различные виды растений и животных. Однако в «поведении» всех экосистем имеются и общие аспекты, связанные с принципиальным сходством энергетических процессов, протекающих в них. Одним из фундаментальных правил, которым подчиняются все экосистемы, является принцип Ле Шателье-Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.
Самая крупная природная экосистема на Земле - это биосфера. Граница между крупной экосистемой и биосферой столь же условна, как и между многими понятиями в экологии. Различие преимущественно состоит в такой характеристике биосферы, как глобальность и большая условная замкнутость (при термодинамической открытости). Прочие же экосистемы Земли вещественно практически не замкнуты.
Биомы - наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли (пустынные, травянистые, лесные); водные экосистемы - основные экосистемы, существующие в водной сфере (гидросфере).
Любую экосистему прежде всего можно разделить на совокупность организмов и совокупность неживых (абиотических) факторов окружающей природной среды (рис. 2).
В свою очередь экотоп состоит из климата во всех многообразных его проявлениях и геологической среды (почв и грунтов), называемой эдафотопом. Эдафотоп - это то, откуда биоценоз черпает средства для существования и куда выделяет продукты жизнедеятельности.
Структура живой части биогеоценоза определсяется трофоэнергетическими связями и отношениями, в соответствии с которыми выделяют три главных функциональных компонента: комплекс автотрофных организмов-продуцентов, обеспечивающих органическим веществом и, следовательно, энергией остальные организмы (фитоценоз (зеленые растения), а также фото- и хемосинтезирующие бактерии); комплекс гетеротрофных организмов-консументов, живущих за счёт питательных веществ, созданных продуцентами; во-первых, это зооценоз (животные), во-вторых, бесхлорофилльные растения; комплекс организмов-редуцентов, разлагающих органические соединения до минерального состояния (микробиоценоз, а также грибы и прочие организмы, питающиеся мертвым органическим веществом).
Рисунок 2. – Структура экосистемы
Примеры экосистем: участок лесного массива, пруд, гниющий пень, особь, заселенная микробами или гельминтами - являются экосистемами. Понятие экосистемы, таким образом, применимо к любой совокупности живых организмов и их местообитания.
2. Экономический механизм охраны природной среды
Экономический механизм охраны окружающей природной среды - правовой институт, включающий в себя совокупность правовых норм, регулирующий условия и порядок аккумулирования денежных средств, поступающих в качестве платы за загрязнение окружающей среды и иные вредные на неё воздействия, финансирования природоохранных мер и экономического стимулирования хозяйствующих субъектов путём применения налоговых и иных льгот.
Учитывая что экологические стандарты и нормативы являются мерой сочетания экологических интересов с экономическими, то исходя из этого экономический механизм охраны окружающей природной среды призван создать условия для развития как у производителей, так и граждан бережного отношения к природе. Всё это включает в себя комплекс мер по экономическому стимулированию охраны окружающей среды, нормированию хозяйственного воздействия на окружающую среду, экологическую экспертизу, экологические требования при размещении, проектировании, эксплуатации производственно-хозяйственных объектов, экологический контроль, ответственность и возмещение убытков.
За выбросы и сбросы загрязняющих веществ и размещения отходов в пределах установленных лимитов устанавливаются базовые нормативы платы и коэффициенты, учитывающие территориальные экологические особенности. В случае отсутствия на предприятии утвержденных в установленном порядке лимитов выбросов и сбросов загрязняющих веществ и размещение отходов, платы за выбросы и сбросы загрязняющих веществ и размещение отходов взимаются как сверхлимитные.
Задачи экономического механизма охраны окружающей природной среды заключаются в том, что должно производиться:
Кадастрами природных ресурсов называется свод экономических, экологических, организационных и технических показателей, характеризующих количество и качество природного ресурса, состав и категории природою пользователей. Данные кадастров лежат в основе рационального использования природных ресурсов, охраны природной среды, на их базе определяется денежная оценка природного ресурса, его продажная цена, система мер по восстановлению и оздоровлению окружающей среды.
Кадастры бывают двух видов: территориальные и отраслевые. Территориальные кадастры - это кадастры, которые ведутся в отдельной территории и охватывают все элементы окружающей среды в данной территории. А отраслевые кадастры ведутся уже по отдельным элементам.
Одним из самых важных кадастров является земельный. Данные кадастровой оценки земель применяют при планировании использования земель, распределении по целевому назначению, их предоставлению и изъятию, при определении платежей за землю, для оценки степени рационального использования земель. Ведение земельного кадастра поручено органам Государственного комитета по земельным ресурсам и землеустройству Российской Федерации.
Финансирование разработок по общеметодическому и нормативно-правовому обеспечению, разработок типовых проектных решений, создания и ведения Единой системы ведения комплексного территориального кадастра необходимо осуществлять из всех возможных финансовых источников - бюджета, собственных средств предприятий, привлеченных средств.
Планирование мероприятий по охране окружающей природной среды и природопользованию осуществляется в составе программ, прогнозов социально- экономического развития на основе государственной экологической программы, с учетом природоресурсного потенциала отдельных регионов. Финансирование экологических программ и мероприятий по охране окружающей природной среды производится за счет:
Для решения неотложных природоохранительных задач, восстановления потерь в окружающей природной среде, компенсации причиненного вреда и других природоохранительных задач создается единая система внебюджетных государственных экологических фондов, объединяющая федеральный экологический фонд, республиканские, краевые, областные и местные фонда.
В Российской Федерации осуществляется стимулирование рационального природопользования и охраны окружающей природной среды путем:
Охрана природы, создание комфортной среды обитания человека является глобальной проблемой. Разработка эффективного законодательства о природопользовании представляется необходимой мерой для обеспечения будущего существования человека и общества. Нынешнее законодательство уже не отвечает требованиям времени. Оно в большей степени обусловлено интересами не сохранения природы, а интересами экономики и политики, которые живут за счет ресурсов.
3. Охрана земель, контроль за их использованием. Рекультивация земель. Лесные полосы вдоль железных дорог
3.1 Охрана земель, их рациональное использование
Земля в Российской Федерации охраняется как основа жизни и деятельности народов, проживающих на соответствующей территории. Использование земель должно осуществляться способами, обеспечивающими сохранение экологических систем, способности земли быть средством производства в сельском хозяйстве и лесном хозяйстве, основой осуществления хозяйственной и иных видов деятельности.
Целями охраны земель являются:
В целях охраны земель собственники земельных участков, землепользователи, землевладельцы и арендаторы земельных участков обязаны проводить мероприятия по:
В целях охраны земель разрабатываются федеральные, региональные и местные программы охраны земель, включающие в себя перечень обязательных мероприятий по охране земель с учетом особенностей хозяйственной деятельности, природных и других условий. Оценка состояния земель и эффективности предусмотренных мероприятий по охране земель проводится с учетом экологической экспертизы, установленных законодательством санитарно-гигиенических и иных норм и требований.
Земли, которые подверглись радиоактивному и химическому загрязнению и на которых не обеспечивается производство продукции, соответствующей установленным законодательством требованиям, подлежат ограничению в использовании, исключению их из категории земель сельскохозяйственного назначения и могут переводиться в земли запаса для их консервации. На таких землях запрещаются производство и реализация сельскохозяйственной продукции.
В условиях интенсификации производства охрана земной поверхности и ее рациональное использование осуществляются с помощью следующих мероприятий: сокращение использования земельного фонда для промышленных целей в процессе проектирования и строительства; устранение загрязнения промышленных предприятий расположенных вблизи участков земельного фонда; рекультивация нарушенных горными работами земель.
Рекультивация нарушенных производственной деятельностью участков земной поверхности - совокупность работ по приведению их в пригодное для использования в народном хозяйстве состояние. Рекультивация осуществляется двумя способами:
Направления рекультивации:
3.2 Лесные полосы вдоль железных дорог
Лесные насаждения, расположенные вдоль линий железных дорог, представляют собой основное средство защиты пути от многих неблагоприятных природных явлений. Придорожные защитные насаждения выполняют функции инженерных сооружений, применяемых в системе мероприятий по обеспечению безопасного и бесперебойного движения поездов; повышению пропускной способности дорог. Они способствуют снижению себестоимости перевозок. Также велико их природоохранное, санитарно-гигиеническое, оздоровительное, эстетическое и общее мелиоративное значение. Под защитой придорожных насаждений существенно улучшаются условия труда железнодорожников, особенно при проведении работ на перегонах. Придорожные защитные насаждения наряду, с выполнением тех выше перечисленных функций играют немаловажную роль в обеспечении населения дровами и деловым лесоматериалом, полученным от рубок ухода, также дикими лесными ягодами.
Системы лесных полос всех конструкций в целом оказывают положительное влияние на снегораспределение, так как в открытой местности снег сдувается в микропонижения и гидрографическую сеть, перемещаясь на расстояние до 2-3 км от места выпадения. При системе лесных полос большая часть снега остается в границах за насаждениями и в лесных полосах; 1м лесной полосы задерживает дополнительно к объему снега до 100 м3 и более, что имеет большое значение для защиты сельскохозяйственных культур на полях и увлажнения почвы на межполосных участках.
Увеличение мощности снежного покрова и ослабление скорости холодных ветров в системе лесных полос способствует промерзанию почвы. В лесных полосах почва не промерзает или промерзает на небольшую глубину, что обеспечивает интенсивное поглощение стока в период снеготаяния. При благоприятном сочетании погодных условий и мощном снеговом покрове полное размерзание почвы на межполосных участках наступает раньше, чем закончится снеготаяние.
Лесные полосы по-разному влияют на микроклимат. Это, прежде всего, зависит от конструкции лесных полос, т.е. строения продольного профиля лесной полосы в облиствленном состоянии, определяющем ее аэродинамические свойства. Продольным профилем лесной полосы называют фронтальный вид вдоль лесной полосы. По конструкции полосы бывают:
Степень снегозаносимости характеризуется объемом снега, приносимого в максимально снежную и метелевую зиму на 1 м данного участка пути. В соответствии с действующей классификацией участки железных дорог по степени снегозаносимости разделяют на четыре группы: слабоснегозаносимые, с количеством приносимого снега до 100 м3/м пути, среднеснегозаносимые – 101-250 м3/м , сильноснегозаносимые – 251-400 м3/м, особо сильноснегозаносимые – 401 м3/м и более. Степень снегозаносимости определяет ширину и конструкцию лесных полос.
К сожалению, защитная эффективность и жизнеспособность насаждений вдоль линий железных дорог в процессе их возрастных изменений, а также под воздействием различных факторов внешней среды со временем снижаются. Поэтому крайне необходимы специальные мероприятия по уходу за ними и их эксплуатации.
4. Задачи
|
Фоновая концентрация вредного вещества в приземном воздухе Сф, мг/м3 |
0,01 |
|
Масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, М, г/с |
0,7 |
|
Объем газовоздушной смеси, выбрасываемой из трубы, Q, м3/с |
2,9 |
|
Разность между температурой выбрасываемой смеси и температурой окружающего воздуха Т, оС |
13 |
|
Высота трубы Н, м |
24 |
|
Диаметр устья трубы D, м |
0,9 |
|
Выбрасываемые вредные вещества |
оксид азота (NO) |
|
Коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, А |
200 |
|
Безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе, F |
1 |
|
Безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, |
1 |
|
Предельно допустимая концентрация (ПДК), среднесуточная, мг/м3 |
0,06 |
Необходимо:
1. Рассчитать величину максимальной концентрации вредного вещества у земной поверхности, прилегающей к промышленному предприятию, расположенному на ровной местности, при выбросе из трубы нагретой газовоздушной смеси;
2. Определить фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха;
3. Дать оценку рассчитанного уровня загрязнения воздуха в приземном слое промышленными выбросами путем сравнения со среднесуточной предельно допустимой концентрацией (ПДК).
Решение:
1. Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества См, мг/м3, при выбросе нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника при неблагоприятных метеорологических условиях определяем по формуле:
(1)
Для определения См необходимо:
1) рассчитать среднюю скорость w0, м/с, выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса:
; (2)
(м/с).
2) значения коэффициентов m и n определить в зависимости от параметров f и vм, м/с:
; (3)
(4)
(м/с);
(м/с).
3) коэффициент m определить в зависимости от f по формуле:
; (5)
.
коэффициент n определить в зависимости от величины vм:
при 0,5 vм < 2 (0,5 < 0,76 < 2) n = 0,532 vм 2 - 2,13 vм + 3,13,
поэтому n = 0,532 · (0,76)2 – 2,13 · 0,76 + 3,13 = 1,82.
Итак,
(мг/м3).
2. Определим фактическую концентрацию вредного вещества у поверхности земли с учетом фонового загрязнения воздуха:
См = Сф + Сфакт,
См – максимальное значение приземной концентрации вредного вещества,
Сф – фоновая концентрация вредного вещества в приземном воздухе.
Тогда Сфакт = См – Сф,
Сфакт = 0,10 – 0,01 = 0,09 (мг/м3).
3. В соответствии с ГОСТом для каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливается ПВД вредных веществ в атмосферу при условии, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК.
С + Сфакт ≤ ПДК, т.е.
С + Сфакт ≤ 0,06.
Итак, 0,10 + 0,09 = 0,19 > 0,06
Таким образом, выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками создают приземную концентрацию, превышающую ПДК.
Необходимо снижать загрязнения атмосферы от промышленных выбросов путем:
|
Фоновая концентрация пыли в приземном слое атмосферы Сф, мг/м3 |
0,08 |
|
Количество пыли, выбрасываемое в атмосферу, М, г/с |
2,2 |
|
Объем воздуха, выбрасываемого из шахты, Q, м3/с |
5,8 |
|
Высота шахты Н, м |
33 |
|
Эффективный диаметр устья шахты D, м |
1,9 |
|
Выбрасываемые вредные вещества |
неорганическая пыль |
|
Максимальная разовая предельно допустимая концентрация пыли в воздухе, ПДК, мг/м3 |
0,5 |
|
Коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, А |
200 |
|
Коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (для пыли при отсутствии очистки), F |
3 |
|
Безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, |
1 |
Необходимо:
1. Рассчитать предельно допустимый выброс пыли в атмосферу из вентиляционной шахты;
2. Рассчитать величину максимально допустимой концентрации пыли в выбросах около устья шахты;
3. Сравнить ПДВ с заданным выбросом пыли M и дать оценку загрязнения воздуха у поверхности земли на соответствие требованиям санитарных норм.
Решение:
, (6)
Для определения ПДВ необходимо:
1) рассчитать среднюю скорость w0, м/с:
, (7)
(м/с).
, (8)
(м/с).
3) коэффициент n определить в зависимости от величины vм:
при vм < 0,5 (0,15 < 0,5) n = 4,4 vм ,
тогда n = 4,4 · 0,15 = 0,66.
Итак,
(г/с).
2. Для возможности сравнения с фактической (измеряемой приборами) рассчитаем величину максимально допустимой концентрации пыли в выбросах около устья шахты:
, (9)
(г/м3).
3. Сравним ПДВ с заданным выбросом пыли M:
2,74 > 2,2 (ПДВ > М).
Значения выбросов пыли не превышают установленные нормативы, то есть существенного влияния на загрязнение окружающей среды выброс пыли не производит.
4.3 Исходные данные
|
Объем сточных вод, подлежащих очистке, Q, 103 м3/сутки |
15 |
|
Начальная концентрация взвешенных частиц в сточной воде Сн, г/м3 |
500 |
|
Средняя скорость потока в рабочей зоне отстойника v, мм/с |
7 |
|
Глубина проточной части (высота зоны охлаждения) отстойника Н, м |
1,8 |
|
Тип отстойника |
вертикальный |
|
Характеристика взвешенных частиц |
мелкодисперсные минеральные вещества |
|
Температура сточной воды Т, оС |
25 |
|
Допустимая конечная концентрация взвешенных частиц в осветленной воде Ск, г/м3 |
100 |
|
Коэффициент неравномерности поступления сточных вод в отстойник |
2,0 |
|
Коэффициент, зависящий от типа отстойника (для вертикальных отстойников) k |
0,35 |
|
Коэффициент, учитывающий влияние температуры сточной воды на ее вязкость |
0,9 |
|
Высота эталонного цилиндра h, м |
0,5 |
|
Коэффициент, зависящий от свойств взвешенных веществ (для мелкодисперсных минеральных) n |
0,4 |
Необходимо:
1. Рассчитать время осветления сточных вод от взвешенных частиц, основные размеры отстойника и массу уловленного осадка;
2. Определить основные размеры отстойников;
3. Определить массу уловленного осадка.
Решение:
1. Рассчитаем время осветления сточных вод от взвешенных частиц, основные размеры отстойника и массу уловленного осадка:
1) Определим необходимый эффект осветления сточной воды, Э, %,:
, (10)
.
2) определим секундный расчетный расход сточных вод, м3/с,
, (11)
(м3/с)
2. Рассчитаем условную гидравлическую крупность uo, мм/с, по формуле:
(12)
t - продолжительность отстаивания в эталонном цилиндре, c, соответствующая необходимому эффекту осветления Э, %: Э = 80% t = 1920 с.
w - вертикальная турбулентная составляющая скорости движения воды, мм/с, препятствующая выпаданию взвешенных частиц в осадок (при исходных значениях v величина w близка к нулю).
(мм/с)
2. Определим основные размеры отстойников:
1) радиус вертикальных отстойников R, м, рассчитаем по формуле:
, (11)
(м).
2) ширину В, м, и длину L, м, горизонтальных отстойников рассчитаем по формулам:
; (12)
, (13)
ko - коэффициент объемного использования (принимается ko = 0,5).
(м),
(м).
3. Определим массу уловленного осадка, т/сутки, по формуле:
МОС = 1,2 СН · Э · Q · 10-8, (14)
Мос = 1,2 500 80 15 10-8 = 72 · 10-4 (т/сутки).
Список литературы