Экология и контроль состояния окружающей среды

Учреждение  образования

Белорусский государственный технологический  университет

 

 

 

Контрольная работа по предмету:

Экология и контроль состояния окружающей среды

Вариант № 18

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 

                                                                        Выполнил: студент 6 курса заочной                  

                                                                         формы обучения, ХТОМ-2

                                                                         Гринь Валерий Владимирович      

                                                                         Проверил:_____________________

 

 

 

 

 

 

 

Минск, 2012

 

Вопрос 1. Живое вещество планеты и его распределение. Функции живого вещества в биосфере.

Показатель	Суша	Океан
Площадь	149×109 км² (29%)	361×109 км² (71%)
Биомасса	2420×109 т(99,87%)	3,2×109 т (0,13%)
Растения	99,2%	6,3%
Животные	0,8%	93,7%

Исследуя процессы миграции атомов в биосфере, В.И. Вернадский подошел  к вопросу о генезисе химических элементов в земной коре, а после этого и к необходимости объяснить устойчивость соединений, из которых состоят организмы. Он пришел к выводу, что «нигде не существуют органические соединения, независимые от живого вещества». «Под именем живого вещества он подразумевал всю совокупность всех организмов, растительности и животных, в том числе и человека. С геохимической точки зрения, эта совокупность организмов имеет значение только той массой вещества, которая ее составляет, ее химическим составом и связанной с ней энергией». Главное предназначение живого вещества - накопление свободной энергии в биосфере.Наибольшая концентрация жизни в биосфере наблюдается на границах соприкосновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на границе трех оболочек – атмосферы, литосферы и гидросферы (прибрежные зоны).  Распределение живого вещества по планете представлено в таблице:

 

 

 

В.И.Вернадский указывал, что живое вещество неотделимо от биосферы, является ее функцией и одновременно «одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты». Круговорот отдельных веществ В.И.Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Эти циклы обеспечивают важнейшие функции живого вещества в целом. Ученый выделил пять таких функций: газовая, концентрационная, окислительно-восстановительная, биохимическая,  и биогеохимическая. Идея о функциях живого вещества, сформулированная В.И. Вернадским, нашла большой отклик в трудах современных экологов. В связи с этим перечень основных функций живого вещества значительно расширился:

1. Энергетическая. Эта функция связана с поглощением и запасанием солнечной энергии в процессе фотосинтеза, и последующей передачей ее по цепям питания, и разложения.  

2. Геохимическая. Проявляется эта функция в способности вовлекать химические элементы Земли в живые организмы и возвращать их путем биогенной миграции снова в среду. Одним из проявлений этой функции является создание осадочных пород, углей, горючих сланцев и др. 

3. Концентрационная. Эта функция выражается в способности организмов концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы.  

В. И. Вернадский различал:

1) концентрационные функции 1 рода, когда живым веществом из окружающей среды концентрируются те химические элементы, которые содержатся во всех без исключения живых организмах (Н, С, N, J, Na, Mg, Al и др).

2)концентрационные функции  2 рода, когда наблюдается накопление  химических элементов, которые  в живых организмах не встречаются или могут встречаться в очень малых количествах (например, ламинария накапливает в себе йод; дождевые черви могут накапливать цинк, медь, и кадмий).  

4. Рассеивающая. Данная функция проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организмов. 

5. Газовая. Проявляется в способности живых организмов изменять и поддерживать определенный газовый состав среды обитания и атмосферы в целом через создание свободного кислорода, выделение свободного азота (при разложении живого вещества), выделение углекислого газа и др. 

6. Деструктивная. Выражается данная функция в разрушении организмами и продуктами их жизнедеятельности, как самих остатков органического вещества, так и косных веществ. 

7.Средообразующая. Эта  функция является результатом совместного действия других функций, т.е. в значительной мере интегративна. С ней связано преобразование физико-химических параметров среды и создание среды, благоприятной для жизни. 

8.Транспортная. Данная  функция выполняется благодаря способности живых организмов к активному движению. В результате чего осуществляется перенос веществ и энергии.  

9. Историческая. Эта функция отражается в эволюционном развитии жизни, эволюции организмов, экосистем и биосферы.  

10. Окислительно-восстановительная. Эта функция осуществляется благодаря способности живого вещества интенсифицировать процессы окисления и восстановления. 

11. Информационная. Проявляется эта функция в том, что живые организмы способны накапливать и закреплять определенную информацию в наследственных структурах и затем передавать ее последующим поколениям. Это одно из проявлений адаптационных механизмов. 

12.   Самовоспроизводящая. Эта функция связана с воспроизводством живых организмов - живое только от живого.  

13.  Функция биогеохимической деятельности человека. Данная функция связана со способностью человека участвовать в биогенной миграции атомов. Человек разрабатывает и использует для своих нужд большое количество веществ земной коры (уголь, газ, нефть, торф и др.) Одновременно с этим происходит антропогенное поступление в биосферу чужеродных веществ в количествах, превышающих допустимое значение.

 Вопрос 2. Понятие качества  окружающей природной среды.

Качество  природной среды – степень  соответствия природных условий  потребностям людей или других живых организмов. Нормальное “фоновое ” состояние среды – экологически сбалансированное естественное состояние природной среды. Оно характеризуется экологическим равновесием. Аномальное – когда один или несколько параметров среды отклоняются от фоновых показателей. Экологически несбалансированная система может оказывать вредное влияние на человека или неудовлетворять его потребностям (напр., недостаток йода приводит к заболеваниям щитовидной железы). Экологический кризис – когда параметры состояния приближаются к предельно допустимым, переход через которые влечет за собой потерю системой устойчивости и ее разрушение.

В соответствии со структурой экосистемы, содержащей абиотическую и биотическую части в ней могут быть выделены два класса факторов, определяющих ее состояние:

А. Абиотические факторы;

Б. Биотические факторы.

Особый класс  составляют антропогенные факторы, характеризующие различные воздействия человека на неживую и живую природу.

А. Абиотические факторы разделяются на климатические, географические, эдафические и гидрологические.

- Климатические факторы характеризуют физико-химические свойства атмосферы. К ним относятся: температура, влажность, давление, скорость движения, степень ионизации воздуха, освещенность. Климатические факторы имеют первостепенное значение, т.к. именно от этих факторов, в первую очередь, зависит географическое распространение видов животных и растений на земной поверхности. Газовый состав воздуха, содержание посторонних газов, примесей, пыли и т.п., вообще говоря, не являются климатическими факторами, но характеризуют состояние атмосферного воздуха.

- Географические  факторы (географическая широта, продолжительность дня и ночи, рельеф местности).

- Эдафические факторы характеризуют физико-химические свойства почвы. К ним относятся: состав, структура и влажность почвы. Эдафические факторы важны для наземных животных и особенно обитателей почвы, а также для всех растений. 

- Гидрологические факторы  характеризуют физико-химические свойства воды. К ним относятся: температура, содержание солей, газов (в первую очередь кислорода и углекислого газа), микроэлементов, течение, волнение и т.д. Гидрологические факторы являются определяющими для рыб и других водных организмов.

К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное), ионизирующее излучение. Абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и доступны для объективного измерения.

Б. Биотические факторы — это прямые или опосредованные воздействия на конкретный организм других организмов, населяющих общую среду обитания. Биотические факторы принято разделять на внутривидовые и межвидовые, антогонистические и неантогонистические.  

-  Внутривидовые биотические факторы действуют внутри данного вида в популяции. К ним относятся:

а) демографические факторы (численность и плотность популяции, продолжительность жизни особей, плодовитость, смертность и т.п.);

б) этологические факторы, т.е. поведенческие, играющие значительную роль у животных с развитой психикой (контакты между членами семьи, группы, отношения полов, размножение, уход за потомством, взаимопомощь или, наоборот, возникновение внутривидовой конкуренции, отношений доминирования и подчинения и т.п.).

-  Межвидовые биотические факторы действуют между представителями разных видов, населяющих одну экосистему. К ним относятся:                                                                        

а)  антогонистические: хищничество, паразитизм, конкуренция

 б) неантогонистические: симбиоз (обоюдовыгодные взаимоотношения); мутуализм (взаимовыгодные и обязательные для роста и выживания отношения организмов разных видов); комменсализм (взаимоотношения, при которых один из партнеров извлекает выгоду, а другому они безразличны); нейтрализм (взаимоотношения, при которых организмы практически не оказывают влияния друг на друга).

 

Вопрос 3.Очистка выбросов теплоэнергетических установок и транспортных средств.

 

По суммарным выбросам вредных веществ в атмосферу теплоэнергетика занимает первое место среди отраслей промышленности. Основными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, являются диоксид углерода СО₂ и водяной пар Н₂О. Однако в атмосферу выбрасываются и другие вредные вещества: продукты неполного сгорания топлива - оксид углерода, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен C₂₀H₁₂, несгоревшие частицы твердого топлива, зола и прочие механические примеси; оксиды серы SO₂ и SO₃, азота и свинца РbО. Зола содержит значительные количества микроэлементов: свинца, урана, мышьяка, никеля, германия, ванадия, кобальта.

 Автотранспорт является источником выброса 92% оксида углерода, 63% углеводородов, 46% оксидов азота. Кроме того, эти выбросы часто содержат свинец. Токсичность отдельных компонентов продуктов сгорания топлива проявляется в следующем. Оксид углерода окисляется в атмосфере до диоксида, вызывая у человека кислородное голодание. Образующийся ви двигателях оксид азота NO доокисляется в атмосфере до высших оксидов:     NO2, N2O4, N2O3, N2O5, которые впоследствии вызывают разрушение озонового слоя Земли. Соединяясь с атмосферной влагой, оксиды серы и азота образуют слабые растворы кислот и выпадают в виде “кислотных дождей”.

Отходящие газы промышленности представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой являются газы, а дисперсной – твердые частицы или капельки жидкости. Такие системы называют аэрозолями, которые разделяют на пыли, дымы и туманы. Пыли содержат твердые частицы размером от 5 до 50 мкм, дымы – от 0,1 до 5 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости размером 0,3-5 мкм.

Для снижения загрязнения  атмосферы от промышленных выбросов совершенствуют технологические процессы, осуществляют герметизацию оборудования, применяют пневмотранспорт, строят различные очистные сооружения. Наиболее эффективным направлением снижения выбросов является создание безотходных технологических процессов, однако до настоящего времени основным средством предотвращения вредных выбросов остается разработка и внедрение эффективных систем очистки газов. Под очисткой газа понимают отделение от газа или превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника. Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов приведена на рис.1.

Рис. 1

 

Для обезвреживания пылей и туманов используют сухие, мокрые и электрические методы. Кроме того, аппараты отличаются друг от друга как по конструкции, так и по принципу осаждения взвешенных частиц. В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт  запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капли, на поверхности газовых пузырей или на пленку жидкости. В электрофильтрах отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах.