Контрольная работа по основам экологии и энергосбережения

Министерство образования  Республики Беларусь

 

 

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Экологии»

 

 

 

 

Контрольная работа №1

 

 по дисциплине

 

«Основы экологии и энергосбережения»

 

 

Выполнил студент гр.900201 заочной формы обучения

 

Специальности ПиПРЭС

 

Ефремов Виталий Михайлович

Вариант 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2011

Задача №1. Рассчитать площадь зоны активного загрязнения (ЗАЗ) и оценить экономическую эффективность природоохранных мероприятий по защите атмосферы в пригородной зоне отдыха от загрязнения выбросами промышленного предприятия.

Высота источника Н, м	70
Температура в устье  источника t1,0С	90
Температура окружающей среды t2,0С	10

 

 

Расчет площади ЗАЗ.

Подставим в формулы  значения и проведем вычисления:

 

–  среднегодовое значение разности температур:

 

∆t = 90 – 10 = 80° С;

 

–  поправка φ на тепловой подъем факела выбросов в атмосфере:

 

φ = 1+80/75 = 2,07;

 

–  внутренний радиус ЗАЗ равен

 

r_внутр = 2 · 2,07 · 70 = 289,8 м;

 

–  внешний радиус ЗАЗ равен:

 

r_внеш =20 · 2,07 · 70 = 2898 м;

 

–  площадь внутреннего круга S_внутр равна

 

S_внутр =

· r²_внутр = 3,14 · 289,8² = 263709,8856 м²;

 

–  площадь внешнего круга S _{внеш .} равна

 

S _внеш =

· r²_внеш = 3,14 · 2898² = 26370988,56 м²;

 

площадь зоны активного загрязнения равна

 

S _ЗАЗ = 26370988,56 – 263709,8856 = 26107278,6744 м² = 26,1 км².

 

Ответ: Площадь зоны активного загрязнения составляет 26,1 км².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №2. Рассчитать степень разбавления сточных вод, необходимую для достижения ПДК для рыбохозяйственного пользования и санитарно-бытовым пользовании, используя следующие данные:

 

Концентрация сульфата меди (СuSO₄) в выпускаемых сточных водах составляет 5 мг/л. ПДК этого соединения  для санитарно- бытовых целей – 1 мг/л, ПДК для рыбохозяйственных целей составляет 0,5 мг/л. Содержание сульфата меди  в водоеме до выпуска составляет 0,03 мг/л.

 

Методика решения задачи приведена  в методическом пособии [3] в разделе «Внешние ресурсы».

Пример  решения задачи.

 

Для определения степени разбавления (n) сточных вод в водоеме используется формула:

 

n = (С_О – С_В) / (С – С_В) ,                                            (1)

 

где  С_О – концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах;

С_В –  концентрация загрязняющих веществ в водоеме до выпуска;

С –    концентрация загрязняющих веществ в водоеме (ПДК).

 

Для рыбохозяйственных целей:

 

n = (5 – 0,03) / (0,5 – 0,03) = 10,57;

 

Для санитарно-бытовых  целей:

 

n = (5 – 0,03) / (1 – 0,03) = 5,12.

 

Ответ: степени разбавления (n) сточных вод: для рыбохозяйственных целей – 10,57; для санитарно-бытовых целей – 5,12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Биосфера, её характеристика, область распространения.  Ноосфера как новый этап в  эволюции биосферы.

 

Экосистемой высшего ранга на Земле является биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом.

Понятие биосферы появилось в биологии в XVIII в., однако первоначально оно имело совсем иной смысл, чем теперь. Биосферой именовали небольшие гипотетические глобулы (ядра органического вещества), которые якобы составляют основу всех организмов. К середине XIX ст. в биологии уточняются позиции научных представлений о реальных органических клетках, и термин "биосфера" утрачивает свой прежний смысл. К идее биосферы в ее современной трактовке пришел Ж.-Б. Ламарк (1744-1829), основатель первой целостной концепции эволюции живой природы, однако данный термин он не использовал. Впервые в близком к современному смыслу понятие "биосфера" ввел австрийский геолог Э. Зюсс, который в книге "Происхождение Альп" (1875) определил ее как особую, образуемую организмами оболочку Земли. В настоящее время для обозначения этой оболочки используются понятия "биота", "биос", "живое вещество", а понятие "биосфера" трактуется так, как его толковал академик В.И. Вернадский (1863-1945).

Целостное учение о биосфере представлено в его  ставшей классической работе "Биосфера" (1926). В.И. Вернадский определил биосферу как особую охваченную жизнью оболочку Земли. В физико-химическом составе биосферы В.И. Вернадский выделяет следующие компоненты:

• живое вещество – совокупность всех живых организмов;
• косное  вещество – неживые  тела или явления (газы атмосферы, горные породы магматического, неорганического происхождения и т.п.);
• биокосное вещество – разнородные природные тела (почвы, поверхностные воды и т.п.);
• биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (гумус почвы, каменный уголь, торф, нефть, сланцы и т.п.);

♦ радиоактивное вещество;

• рассеянные атомы;
• вещество космического происхождения (космическая пыль, метеориты).

Согласно  воззрениям В.И. Вернадского весь облик  Земли, все ее ландшафты, атмосфера, химический состав вод, толща осадочных пород обязаны своим происхождением живому веществу. Жизнь – это связующее звено между космосом и Землей, которое, используя энергию, приходящую из космоса, трансформирует косное вещество, создает новые формы материального мира. Так, живые организмы создали почву, наполнили атмосферу кислородом, оставили после себя километровые толщи осадочных пород и топливные богатства недр, многократно пропустили через себя весь объем Мирового океана. В.И. Вернадский не занимался проблемой возникновения жизни, он понимал ее как естественный этап самоорганизации материи в любой части космоса, приводящий к возникновению все новых форм ее существования. Учение В.И. Вернадского нацеливало на изучение живых, косных и биокосных тел в их неразрывном единстве, что сыграло значительную роль в подготовке естествоиспытателей к целостному восприятию природных систем.

С учетом современных  представлений, биосфера включает оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с этими организмами. Иными словами, биосфера – это область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.

Структура биосферы представляет собой совокупность газообразной, водной и твердой оболочек планеты и живого вещества, их населяющего. Масса биосферы составляет приблизительно 0,05 % массы Земли, а ее объем – 0,4 % объема планеты. Границы биосферы определяет распространение в ней живых организмов. Несмотря на различную концентрацию и разнообразие живого вещества в разных районах земного шара, считается, что горизонтальных границ биосфера не имеет. Верхняя же вертикальная граница существования жизни обусловлена не столько низкими температурами, сколько губительным действием ультрафиолетовой радиации и космического излучения солнечного и галактического происхождения, от которого живое вещество планеты защищено озоновым экраном. Максимальная концентрация молекул озона (трехатомарного кислорода) приходится на высоту 20-25 км, где толщина озонового слоя составляет 2,5-3 мм. Озон интенсивно поглощает радиацию на участке солнечного спектра с длиной волны менее 0,29 мкм.

Поскольку граница биосферы обусловлена полем существования жизни, где возможно размножение, то она совпадает с границей тропосферы (нижнего слоя атмосферы), высота которой от 8 км над полюсами до 18 км над экватором Земли. Однако в тропосфере происходит лишь перемещение живых организмов, а весь цикл своего развития, включая размножение, они осуществляют в литосфере, гидросфере и на границе этих сред с атмосферой.

В состав биосферы полностью входит вся гидросфера (океаны, моря, озера, реки, подземные воды, ледники, снежники), мощность которой составляет 11 км. Наибольшая концентрация жизни сосредоточена до глубины 200 м, в так называемой эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет и возможен фотосинтез. Именно здесь сконцентрированы все фотосинтезирующие растения и продуцируется первичная биологическая продукция. Глубже начинается дисфотическая зона, где царит темнота и отсутствуют фотосинтезирующие растения, но активно перемещаются представители животного мира, непрерывным потоком опускаются на дно отмершие растения и останки животных.

Нижняя граница  биосферы в пределах литосферы лежит  в среднем на глубине 3 км от поверхности суши и 0,5 км ниже дна океана. О более глубоком проникновении жизни в толщи литосферы сведений нет.

На границе  атмо-, гидро- и литосферы сконцентрирована наибольшая масса живого вещества планеты, и эта земная оболочка названа биогеосферой, или пленкой жизни. Только в ее пределах возможны жизнедеятельность и существование человека.

Суммарная биомасса живого вещества биосферы составляет 2-3 трлн. т, причем 98 % ее – это биомасса наземных растений. Биосферу населяют около 1,5 млн. видов животных и 500 тыс. видов растений. Однако если мысленно равномерно распределить все живое вещество по поверхности планеты, то получится слой толщиной всего около 2 см. Вместе с тем в процессах самоорганизации биосферы живое вещество играет сегодня ведущую роль и выполняет следующие функции;

• энергетическую – перераспределение солнечной энергии между компонентами биосферы;
• средообразующую (газовую) – в процессе жизнедеятельности живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, метан и др.;
• концентрационную – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов (кислорода, углерода, водорода, азота, натрия, магния, калия, алюминия, серы и др.) в концентрациях, в сотни тысяч раз превышающих их содержание в окружающей среде;
• деструктивную – (проявляется в минерализации органического вещества);
• окислительно-восстановительную (заключается в химическом превращении веществ биосферы).

Живое вещество находится в постоянном энергетическом обмене с внешним миром. Оно является основным организующим элементом в поддержании круговорота веществ, обеспечении динамического равновесия экологических систем.

Процесс создания органического вещества в биосфере происходит одновременно с противоположными процессами потребления и разложения его гетеротрофными организмами на исходные минеральные соединения (воду, углекислый газ и др.). Так осуществляется круговорот органического вещества в биосфере при участии всех населяющих ее организмов, получившие название малого, или биологического (биотического), круговорота веществ в отличие от вызываемого солнечной энергией большого, или геологического, круговорота, наиболее ярко проявляющегося в круговороте воды и циркуляции атмосферы. Большой круговорот происходит на протяжении всего геологического развития Земли и выражается в переносе воздушных масс, продуктов выветривания, воды, растворенных минеральных соединений, загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных.

Малый (биологический) круговорот начинается с возникновения  органического вещества в результате фотосинтеза зеленых растений, то есть образования живого вещества из углекислого газа, воды и простых минеральных соединений с использованием лучистой энергии Солнца. Растения (продуценты) извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, медь, цинк и другие элементы. Растительноядные животные (консументы I порядка) поглощают соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения. Хищники (консументы II порядка) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и т.д. Останки животных и отмершие растения перерабатываются насекомыми, грибами, бактериями (редуцентами), превращаясь в минеральные и простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями. Так начинается новый виток биологического круговорота (рис. 2.4).

В отличие  от большого круговорота малый имеет  разную продолжительность: различают  сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты.

Биосфера является чрезвычайно  сложной экосистемой, работающей в  стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов. Как свидетельствуют данные исследований, по крайней мере последние 600 млн. лет характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся, изменялись лишь скорости геохимических процессов. Стабильное состояние биосферы обусловлено в первую очередь деятельностью живого вещества, обеспечивающей определенную скорость трансформации солнечной энергии и биогенной миграции атомов.