Основы экологии
Экологическая система: общее понятие и основные компоненты. Законы экологии (принципы Коммонера). Эрозия почвы и способы борьбы с ней. Нетрадиционные методы получения тепловой и электрической энергии. Механическая очистка сточных вод от примесей.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.11.2013 |
| Размер файла | 583,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Экологическая система, основные компоненты экологической системы
Экосистема -- это любая совокупность взаимодействующих организмов и условий среды. А. Тенсли
Термин «экологическая система» предложен А. Тенсли (1935), который считал, что экологические системы представляют собой основные природные единицы на поверхности Земли, в которые входит «не только комплекс организмов, но и весь комплекс физических факторов, образующих то, что мы называем средой биома,- факторы местообитания в самом широком смысле». Он подчеркивал, что для экологических систем характерен «разного рода обмен веществ не только между организмами, но и между органическим и неорганическим».
Понятие «экологическая система» приложимо к объектам разной сложности и размеров, к экологическим системам могут быть отнесены муравейник, участок леса, озеро, город, ферма, кабина космического корабля. Существует иерархия экологических систем, когда внутри крупной экологической системы могут быть выделены экологические системы более низких уровней. Напр., массив леса - экологическая система, в пределах которой находятся экологическая система. Лесов разного типа, экологическая система земельного участка, экологическая система гниющего пня и т. д.
По типу обеспечения энергией экологические системы разделяются на автотрофные и гетеротрофные, хотя это разделение довольно условно. Существуют автотрофно-гетеротрофные экологические системы. В них наряду с фотоавтотрофными организмами, производящими органическое вещество из неорганических соединений, значительную роль играют сапротрофы, использующие органическое вещество, поступающее в экологическую систему извне (например озера, в которые со стоком рек и ручьев поступает много органического вещества).
Экологические системы делятся на естественные и искусственные, создаваемые человеком (сельскохозяйственные угодья, сады, парки, сооружения биологической очистки сточных вод и пр.). Естественными экологическими системами принято считать те, в которых роль естественных факторов, определяющих их состав, выше, чем влияние человека.
Основой функционирования экологической системы является постоянное поступление энергии, используемой однократно и постепенно рассеиваемой при дыхании живых организмов разных трофических уровней и разложении мертвого органического вещества (детрита), и круговороты веществ (углерода, кислорода, воды, фосфора, азота, калия и др.). Среди организмов, входящих в экологическую систему, различают продуценты (производящие органические вещества), консументы (потребляющие органические вещества) и редуценты (разлагающие органические остатки в неорганическое вещество). Организмы разных видов в экологической системе связаны разнообразными взаимоотношениями (конкуренция, взаимоотношения «хищник -жертва», «паразит - хозяин», симбиоз и др.) и занимают разные экологические ниши.
Независимо от степени сложности экологическая система характеризуется видовым составом и численностью входящих в нее организмов, биологической массой, соотношением отдельных трофических групп, интенсивностью процессов синтеза и разложения органического вещества. Существование экологической системы возможно лишь при потоке из окружающей природной среды не только энергии, но и вещества.
На начальных этапах преемственности, экологические системы отличаются наибольшей динамичностью и неустойчивостью; в них преобладают пионерные виды с короткими жизненными циклами и высоким потенциалом размножения, специализированные на быстром захвате освободившейся территории, но малоспособные к конкуренции и длительному удержанию за собой пространства. В этом случае говорят о «незрелости» экологической системы.
Как правило, в ходе преемственности постепенно увеличивается видовое разнообразие. Это ведет к усложнению связей внутри сообщества, разветвлению цепей питания, усилению симбиотических отношений и регуляторных возможностей внутри системы, к более четкому распределению групп организмов по экологическим нишам, более эффективному использованию потока энергии и сбалансированности круговорота веществ.
Преемственность завершается формированием зрелых, устойчивых экологических систем, находящихся в стадии климакса. В них практически весь годовой прирост растительности поступает и расходуется в цепях питания гетеротрофными организмами, поэтому чистая продукция биоценоза приближается к нулю. Климаксовые экосистемы способны к длительномусамоподдержанию в соответствующем диапазоне условий.
Изучение структуры, продуктивности и устойчивости экосистем имеет важное значение для решения проблемы рационального использования биологических ресурсов и сохранения среды обитания человека.
2. Законы экологии (принципы Коммонера)
«...глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которого ничего не может быть выиграно или потеряно и которое не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что отсрочка очень затянулась.».
Б.Коммонер
Способность человека мыслить позволила ему временно преодолеть действие обычных лимитирующих факторов. К ним относятся пища, вода, хищники и паразиты, место обитания и конкуренция с другими видами. Человек поддерживает собственное существование за счет эксплуатации водных, почвенных и энергетических ресурсов, существенно влияя на планетарный круговорот веществ, резко ускоряя его. Возникший в процессе производственной деятельности новый обмен веществ носит техногенный характер и называется антропогенным обменом веществ. Но биологический обмен веществ между человеком и природой остается постоянным условием жизни.
Антропогенный обмен веществ принципиально отличается от биотического круговорота своей незамкнутостью, носит открытый, линейный характер, то есть лишен «круговорота» жизни. На вводе антропогенного обмена веществ - природные ресурсы, а на выводе - производственные и бытовые отходы. Загрязнение окружающей среды подразделяют на природные, вызванные какими-то естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана, селевой поток и т.п.) и антропогенные, возникающие в результате деятельности человека.
Экологическое несовершенство состоит и в том, что коэффициент полезного использования природных ресурсов очень низок и составляет, например, в отношении полезных ископаемых лишь 2-10%. Ресурсы быстро истощаются, население Земли растет (в 1960 году население достигло 3 миллиардов человек, в 2010 -- 6,8 млрд, в конце 2011 1 ноября -- 7,0 млрд человек, в 2013 1 июня 7,1 прогноз на 2050 год -- 9,5 миллиардов человек). Вместе с тем, гигантские отходы производства ухудшают среду обитания: они не разлагаются на исходные вещества, вновь поступающие в производство. В сложной иерархической организации живой природы заложены огромные резервы саморегуляции, но для вскрытия этих резервов необходимо грамотное вмешательство в процессы, протекающие в биосфере. Всю производственную деятельность необходимо планировать со строгим учетом возможных экологических последствий.
С учетом накопленных предшественниками знаний о фундаментальных законах природы современные ученые-экологи установили общие закономерности и принципы взаимодействия человеческого общества с природной средой, которые в литературе часто именуются законами экологии. Значение этих законов состоит в регламентации характера и направленности человеческой деятельности в пределах экосистем различного уровня. Среди законов экологии, сформулированных разными авторами, наибольшую известность благодаря ярким формулировкам получили четыре закона-афоризма (закона-поговорки) американского ученого-эколога Б.Коммонера (1974 г.):
Все связано со всем (о всеобщей связи вещей и явлений в природе).
Все должно куда-то деваться (закон сохранения).
Ничто не дается даром (о цене развития).
Природа знает лучше (о главном критерии эволюционного отбора).
Из закона всеобщей связи («все связано со всем»)вытекает несколько следствий:
Закон больших чисел - совокупное действие большого числа случайных факторов приводит к результату, почти не зависящему от случая, то есть имеющему системный характер. Так, мириады бактерий в почве, воде, в телах живых организмов создает особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого. Или другой пример: случайное поведение большого числа молекул в некотором объеме газа обусловливает вполне определенные значения температуры и давления.
Принцип ЛеШателье (Брауна)- при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экосистем к саморегуляции.
Закон оптимальности - любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.
Например, по данным охотничьего промысла в Канаде известно, что колебания численности кроликов имеют 10-летнюю цикличность. Когда кроликов много, рысь процветает; рост популяции рыси влечет за собой уменьшение популяции кроликов; когда она уменьшается значительно, для возросшего числа рысей начинает не хватать пищи; когда рыси начинают вымирать, их охота на кроликов становится менее интенсивной и последних становится больше. И так далее. Эти колебания являются следствием простой замкнутой связи, когда численность популяции рыси есть возрастающая функция от количества кроликов и когда численность популяции кроликов есть убывающая функция от количества рысей.
Подобные осциллирующие системы всегда подвержены опасности гибели: когда колебания достигают слишком большой амплитуды, система уже не может их компенсировать. Допустим, к примеру, что в одном из колебаний связи кролики -- рысь рыси уничтожили всех кроликов (или, что то же самое, всех, кроме одного). Теперь популяция кроликов уже не может быть восстановлена. Рыси начинают вымирать, так как отсутствует пища; но на этот раз уменьшение численности рысей не влечет за собой восстановления численности кроликов. Рыси вымирают полностью. Система кролики -- рыси приходит к гибели.
Любые системные изменения в природе оказывают прямое или опосредованное воздействие на человека - от состояния индивидуума до сложных общественных отношений.
Из закона сохранения массы вещества («все должно куда-то деваться») вытекают по меньшей мере два постулата, имеющих практическое значение:
Закон развития системы за счет окружающей ее среды гласит: любая природная или общественная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.
В применении к экологии этот закон означает, что в природе не существует такой вещи, как «мусор». В любой природной системе экскременты и отбросы одних организмов служат пищей для других. Углекислый газ, который выделяют животные как отходы дыхания, -- это превосходное питательное вещество для зеленых растений. Растения «выбрасывают» кислород, который используется животными. Органические отбросы животных служат пищей для разлагающих бактерий. Их отбросы -- неорганические вещества, такие как азот, фосфор и углекислый газ, -- становятся пищей для водорослей.
Закон неустранимости отходов или побочных воздействий производства, согласно которому образующиеся в процессе производственной деятельности отходы неустранимы бесследно, они могут быть лишь переведены из одной формы в другую или перемещены в пространстве, а их действие может быть растянуто во времени. Этот закон исключает принципиальную возможность безотходного производства и потребления в современном обществе. Материя не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую, оказывая влияние на жизнь.
Утверждение «ничто не дается даром» означает, что любое новое приобретение в эволюции экосистемы
Обязательно сопровождается утратой какой-то части прежнего достояния и возникновением новых, все более сложных проблем. К примеру, с появлением многоклеточных организмов (грибов, растений, животных) и выходом их на сушу во много раз увеличилось биоразнообразие планеты, началось освоение экологических ниш и формирование биосферы Земли. Но вместе с «многоклеточностью»к живым существам пришли старость и болезни, в том числе инфекции, злокачественные опухоли, паразитизм.
Из этого закона следуют:
закон необратимости эволюции (однонаправленности развития): большие системы эволюционируют только в одном направлении - от простого к сложному; инволюция, регресс могут относиться только к отдельным частям или отдельным периодам развития системы;
правило ускорения эволюции: с ростом сложности организации систем темпы эволюции возрастают. Это правило в равной степени может быть отнесено и к сменяемости видов в эволюции органического мира, и к человеческой истории, и к развитию техники.
Еще одно следствие закона «ничто не дается даром» - не существует бесплатных ресурсов: пространство, энергия, солнечный свет, вода, какими бы неисчерпаемыми они ни казались, неукоснительно оплачиваются любой расходующей их системой.
В экологии, этот закон призван подчеркнуть, что всякая вещь чего-то стоит. Этот экологический закон объединяет в себе предшествующие три закона. Потому что глобальная экосистема представляет собой единое целое, в рамках которой ничего не может быть выиграно или потеряно и которая не может являться объектом всеобщего улучшения; все, что было извлечено из нее человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по этому векселю нельзя избежать; он может быть только отсрочен. Нынешний кризис окружающей среды говорит о том, что эта отсрочка слишком затянулась.
Принцип «природа знает лучше» определяет прежде всего то, что может и что не должно иметь места вбиосфере.
Все в природе - от простых молекул до человека - прошло жесточайший конкурс на право существования. Сегодня планету населяет лишь одна тысячная часть испытанных эволюцией видов растений и животных. Главный критерий этого эволюционного отбора - вписанность в глобальный биотический круговорот, заполненность всех экологических ниш. У любого вещества, выработанного организмами, должен существовать разлагающий его фермент, и все продукты распада должны вновь вовлекаться в круговорот. С каждым биологическим видом, который нарушал этот закон, эволюция рано или поздно расставалась.
Этот принцип особенно ярко проявляет себя в сфере органической химии. Живое состоит из многих тысяч различных органических соединений, и иногда представляется, что по крайней мере некоторые из них могут быть улучшены, если заменить их неким искусственным вариантом естественной субстанции. Третий закон экологии утверждает, что искусственное введение органических веществ, не существующих в природе, а созданных человеком и тем не менее участвующих в живой системе, скорее всего принесет вред.
Помимо формулировок Б.Коммонера, современные экологи вывели еще один «закон» экологии - «на всех не хватит» (закон ограниченности ресурсов).
Очевидно, что масса питательных веществ для всех форм жизни на Земле конечна и ограничена. Ее не хватает на всех появляющихся в биосфере представителей органического мира, поэтому значительное увеличение численности и массы каких-либо организмов в глобальном масштабе может происходить только за счет уменьшения численности и массы других.
На противоречие между скоростью размножения и ограниченностью ресурсов питания применительно к народонаселению планеты впервые обратил внимание английский экономист Т.Р.Мальтус (1798 г.), который именно этим пытался обосновать неизбежность социальной конкуренции. В свою очередь Ч.Дарвин заимствовал у Мальтуса понятие «борьба за существование» для объяснения механизма естественного отбора в живой природе.
«На всех не хватит» - источник всех форм конкуренции, соперничества и антагонизма в природе и, к сожалению, в обществе. И сколько бы ни считали классовую борьбу, расизм, межнациональные конфликты чисто социальными явлениями - все они своими корнями уходят во внутривидовую конкуренцию, принимающую иногда гораздо более жестокие формы, чем у животных. Существенное различие в том, что в природе в результате конкурентной борьбы выживают лучшие, а в человеческом обществе - это отнюдь не так.
Соблюдение этих законов возможно при условии осознания человечеством своей роли в механизме поддержания стабильности биосферы. Известно, что в процессе эволюции сохраняются только те виды, которые способны обеспечивать устойчивость жизни и окружающей среды. Только человек, используя силу своего разума, может направить дальнейшее развитие биосферы по пути сохранения дикой природы, сохранения цивилизации и человечества, создания более справедливой социальной системы, перехода от философии войны к философии мира и партнерства, любви и уважения к будущим поколениям. Все это составляющие нового биосферного мировоззрения, которое должно стать общечеловеческим.
3. Эрозия почвы и способы борьбы с ней
Эрозией почвы называют постепенное разрушение её верхнего слоя, происходящее из-за постоянного воздействия на него воды и ветра. В ходе этого воздействия продукты разрушения перемещаются на другую территорию, после чего происходит их переотложение. В естественных условиях этот процесс происходит постоянно,а в некоторых климатических регионах эрозия почвы может происходить особенно активно.
При смыве верхний слой почвы сносится мелкими струйками воды, которые могут быть сплошь рассеяны по широкой поверхности или течь по мелким ложбинкам и бороздкам. При этом уничтожается почвенный покров, вымываются питательные вещества почвы, обнажается подпочва.
При размыве почва сносится большой струей воды, которая сосредоточена в узком протоке. Ввиду этого на поверхности почвы образуются глубокие промоины, рвы, поверхность почвы расчленяется на отдельные участки.
Мероприятия по борьбе с эрозией почв следует намечать с учетом почвенно-климатических условий, величины потоков, крутизны склонов и особенностей каждого участка.
Проектом противоэрозионной организации территории должны быть намечены такие мероприятия: размещение границ -- угодий, полей севооборота с учетом рельефа и степени развития эрозионных процессов; применение агротехники с учетом эрозии (обработка почвы поперек склона), введение травопольных севооборотов и пррочее; охрана древесно-кустарниковой растительности на склонах, бровках оврагов и водосборных площадях; выделение в натуре участков, где должен быть запрещен выпас скота, а также приовражные площади на расстоянии 20--25 м от бровки размыва, где должна быть запрещена распашка под сельскохозяйственные культуры; активные меры борьбы с эрозией (создание приовражных и прибалочных лесных полос, водорегулирующих лесных и лесо-садовых полос, посев многолетних трав, водозадерживающих, водоотводных валов и канав, а также лотков для сброса излишков воды и прочее).
Агротехнические мероприятия
Включают использование многолетних трав, занятых паров, комплекс приемов по защитной обработке почв (минимализация обработки, глубокое рыхление без оборота пласта, обработка поперек склонов, контурная обработка); полосное размещение сельскохозяйственных культур на эрозионно опасных землях; регулирование стока дождевых и талых вод (щелевание и кротование, прерывистое бороздование, лункование, полосное зачернение снега); накопление и сохранение влаги в почвах (ранневесеннее боронование, мульчирующая стерневая обработка, оструктурива-ние почв); способы посева и посадки сельскохозяйственных культур (расположение рядков поперек склона, перекрестный сев зерновых культур); применение органических и минеральных удобрений (при этом создается мощный растительный покров, защищающий почву от эрозии).
Важное значение имеют сжатые сроки посева яровых культур, быстрое появление всходов и развитие растений, которые обеспечат защиту почв от эрозии.
В борьбе с дефляцией наиболее эффективны агроприемы, направленные на накопление и сохранение влаги в почве и обеспечение постоянной защиты ее поверхности растительным покровом от выдувания.
Лесомелиоративные мероприятия
Они включают посадку леса, создание защитных лесных полос различного назначения:
ветрозащитных, создаваемых по границам полей севооборотов;
полезащитных, закладываемых поперек склонов для задержания поверхностного стока делювиальных вод;
приовражных и прибалочных;
лесных насаждений по откосам и днищам балок и оврагов;
водозащитных лесных насаждений вокруг водоемов, озер, каналов;
лесных насаждений общего природоохранного назначения на землях, непригодных для земледелия.
Гидротехнические мероприятия
Применяют для быстрого прекращения эрозии, когда другими приемами этого достичь не удается: устройство быстротоков в вершинах оврагов, закрепление дна оврагов, террасирование склонов, поделка валов, канав и т. д.
В перечисленных четырех группах мероприятий по борьбе с эрозией приведены только основные приемы. С учетом зональных особенностей земледелия и природных условий проявления эрозии они должны быть уточнены и дополнены.
Но лучшим на сегодняшний день является всё же противоэрозионный геомат. В силу своих качеств этот уникальный материал позволяет предотвращать эрозию почвы даже в таких регионах, в которых, казалось бы, сопротивляться этому явлению невозможно вовсе.
Геомат -- это объёмный водонепроницаемый материал, в основе которого лежат полиамидные нити, скреплённые между собой термическим способом. Геомат трехмерный, а это значит, что 90% его объёма составляют пустоты, которые как раз и способствуют удержанию почвы, а также семян растений, тем самым создавая армирование их корневой системы, а также производя защиту поверхности почвы от ветровой или водной эрозии.
Материал, из которого изготавливается геомат, экологически чист и химически нейтрален, что делает его использование абсолютно безопасным. Он также устойчив к ультрафиолетовому излучению и способен выполнять свои функции при температурах от -30 до +100°С. Ко всему прочему, данная противоэрозионная система легко устанавливается: даже человек, ни разу в жизни не сталкивавшийся с этим процессом, сможет правильно уложить геомат. Укрепление крутых склонов, откосов, береговой линии -- всё это является сильными сторонами данного материала. Любопытен также тот факт, что со временем противоэрозионные свойства геомата только улучшаются: в месте его укладки в скором времени возникает равномерный растительный покров, который ещё больше усиливает сопротивляемость почвы эрозии
4. Нетрадиционные методы получения энергии
экологический почва эрозия энергия
О некоторых методах получения тепловой и электрической энергии нетрадиционными способами
В данной статье мы хотим рассказать об известных нам разработках в области получения энергии нетрадиционными способами. А точнее, о двух разработках -- теплогенераторе и квантовой теплоэлектростанции.
Физика процессов, протекающих втакого рода установках, пока ещё не изучена и не описывается известными законами физики.
Конструкция теплогенератора крайне проста и представляет собой полый цилиндрический сосуд (трубу), на входе которого находится циклон с входным коническим патрубком, а на выходе -- тормозное устройство.
Через входной патрубок вода попадает в циклон, где формируется вихревой поток, устремляющийся в трубу и тормозящийся на выходе из трубы.
Перед тормозным устройством, к отверстию в цилиндрической части трубы приварена отводная трубка, соединённая с верхней частью циклона.
Вода, подаваемая в теплогенератор насосом, проходя через него, нагревается и может использоваться, например, для отопления или горячего водоснабжения.
Кроме теплогенератора, в состав установки входят насос (обычный напорный, с воздушным или водяным охлаждением), система управления и арматура. В ряд установок входит и бойлер. В этом случае, теплогенератор и насос находятся внутри бойлера.
Такие установки производятся практически серийно и могут быть поставлены заказчику. Мощность производимых установок -- от 2,8 кВт до 65 кВт. Стоимость -- от 1250 до 6500 $.
Самое интересное (даже невероятное, с точки зрения традиционных подходов) в этих установках то, что имеются результаты испытаний, подтверждающие, что они способны производить тепловой энергии больше, чем расходуется электроэнергии.
Т. е., станция становится автономной и не зависимой от внешних источников энергии. Кроме электрической, КТЭС вырабатывает и тепловую энергию -- около 25-30 % от электрической мощности.
Станция работает при низком давлении воды и температуре до 90 °С. Принцип работы КТЭС основан на преобразовании энергии движения воды в электрическую, плюс тепловую энергию с высоким КПД.
Электрическая энергия вырабатывается синхронными генераторами со статической системой возбуждения или генераторами на постоянных магнитах.
Выработка тепловой энергии осуществляется, при циркуляции воды через теплогенераторы с высоким коэффициентом преобразования электрической в тепловую.
Станция работает в продолжительном режиме и может стартовать от сети трёхфазного переменного тока, дизельной электростанции или другого источника энергии.
Учитывая особенности нашей природы, можно в зимнее время накопить в карьерах, оврагах или других неудобьях определённое количество льда, через который будет проходить система трубопроводов.
Прокачивая теплоноситель через естественный запасник холода, можно поддерживать температуру в охлаждаемых помещениях на уровне 0,5-3 (5) °С.
Конечно, эта простая, на первый взгляд, идея требует хорошей технической проработки, и мы готовы взяться за её реализацию, при наличии заказчика.
Если на небе -- солнце, и дрова не нужны
И на селе сегодня не обойтись без горячей воды. В самом деле, как без неё помыть посуду или автомобиль, принять душ или вымыть полы?
Хорошо тому, у кого дом централизованно снабжается от теплоцентрали. Но на селе такое -- редкость. Как же быть?
Можно, конечно, соорудить котельную. Однако, она будет потреблять немало дорогого, по нынешним временам, топлива.
Между тем, не только летом, но даже в прохладную пору осени или весны можно обеспечить себя горячей водой без лишних затрат.
Достаточно сделать водонагреватель, работающий от солнца, разработанной болгарским инженером Станиславом Станиловым.
Конструктивно он не слишком сложен -- состоит из двух коллекторов, накопителя и аванкамеры.
В основу водогрейки положены хорошо известные в технике принципы. Сам нагреватель использует «парниковый эффект».
Солнечные лучи беспрепятственно проходят сквозь прозрачное стекло и, превратившись в тепловую энергию, уже не могут покинуть замкнутое пространство.
В гидравлической системе работает термосифонный эффект. Жидкость, при нагревании, поднимается вверх, вытесняет более холодную воду и перемещает её к месту нагрева.
Как видно, здесь и насос не нужен. А кроме того, «уловленная» солнечная энергия аккумулируется и сохраняется в установке длительное время.
О дровах
Существует сбалансированный кругооборот между произрастанием деревьев и сжиганием древесного топлива.
Тем самым, сжигание этого топлива никоим образом не влияет на парниковый эффект, так как, в процессе горения, углекислого газа образуется не более того количества, которое выделяется в атмосферу вследствие естественного процесса гниения деревьев в лесу.
Только что срубленное дерево содержит до 50% влаги. И прежде чем использовать его в качестве топлива, его надо просушить.
Даже после двухлетнего хранения, в нём содержится до 15-20% влаги. С точки зрения пригодности для сжигания, при таком соотношении, можно считать дрова сухими и использовать для топки камина или печи.
Остаточные продукты горения, при использовании дров, в сравнении с использованием других видов топлива, довольно незначительны.
Они составляют, примерно, 0,6-1% относительно веса загруженного топлива. Для сжигания пригодно только необработанное дерево.
Насколько велик должен быть приток воздуха, зависит от процесса горения, температуры пламени, но также и от сухости (влажности) дров.
В процессе обугливания поленьев, примерно, 85% древесины превращаются в летучие газы и только около 15% остаются в виде угля.
Быстрота горения зависит от плотности дерева, у пород с более мелкими порами она ниже, чем у более рыхлых пород деревьев.
Например: по теплотворной способности 1 м3 берёзовых дров равноценен: 0,75 м3 дубовых, 1,1 м3 ольховых, 1,2 м3 сосновых, 1,3 м3 еловых, 1,5 м3 осиновых.
Использование водорода
Водородное горючее особенно привлекательно для бытового использования, когда основная масса горючего расходуется на получение теплоты. Расчеты показывают, что при многих вариантах использования водорода для бытовых целей покрытие бытовых энергетических нужд достигается с меньшими затратами, чем в случае применения электричества, даже если водород получать электролизом воды. В случае снабжения потребителей водородом, полученным из любого вида горючего с КПД 60%, что уже давно освоено промышленностью, 56% исходного горючего доводится потребителю. Это в два раза эффективнее, чем при использовании электроэнергии.
Например, проект: «Водородный дом», где обогрев осуществляется хладопламеннымкаталическим сжиганием водорода на декоративных панелях. Для приготовления пищи используют пористый металл или керосинку. Освещение обеспечивается соединениями водорода и фосфора, кондиционирование и выработка электроэнергии также осуществляется за счет энергии легкого газа.
Одним из наиболее перспективных устройств для водородной энергетики (в частности автономной водородной энергетики) является топливный элемент. Он представляет собой источник тока, осуществляющий прямое преобразование энергии топлива в электрическую. Достоинствами его является высокий КПД (до 80%), продолжительная непрерывная работа, определяемая в основном запасом топлива, способность к значительным и продолжительным перегрузкам без заметного снижения напряжения, бесшумность работы и отсутствие вредных выделений.
5. Механическая очистка сточных вод от примесей
Любое производство, вне зависимости от отрасли и масштабов, сталкивается с необходимостью переработки с целью защиты окружающей среды различных выбросов: нефтепродуктов, отработанных масел, цианистых соединений.
Очистка сточных вод занимает одно из главнейших мест, поскольку вода для тех или иных целей используется практически на всех предприятиях. Здесь играет роль не только забота об экологии, но и сугубо практические цели: отфильтрованные отходы могут быть утилизированы, а очищенная вода повторно использована в технологическом процессе. Таким образом, установка очистки сточных вод - одно из важнейших звеньев в производственной цепочке на фабриках, заводах, автомойках или в ресторанах.
Также остро вопрос переработки загрязненной воды стоит для жителей загородных домов и коттеджных поселков, где подключение к централизованной канализации не представляется возможным.
Механическая очистка сточных вод.
Механическая очистка сточных вод почти всегда предшествует биологической и/или химической, предотвращая попадание нерастворимых примесей в очистные сооружения. Очистка промышленных стоков подразумевает особо тщательную механическую обработку, так как, во-первых, отфильтрованные примеси могут представлять ценность для производства, а во-вторых, благодаря ему установка очистки сточных вод надежно защищена от попадания взвешенных веществ, таким образом, обеспечивается ее бесперебойная работа, а, следовательно, и всего предприятия в целом.
В России процент использования оборотной воды очень высок и в среднем составляет около 65%. На предприятиях химической, газовой, нефтеперерабатывающей промышленности и в черной металлургии процент повторного использования очищенной технической воды доходит до 95%.
Частицы загрязнения могут иметь разные размеры, плотность и массу. Соответственно, для повышения эффективности при различных видах загрязнения механические методы очистки сточных вод используют различные физические принципы и инженерные решения. От того, насколько эффективной будет схема механической очистки сточных вод, часто зависит общее техническое решение по очистке стоков.
Технически простые решения механической очистки сточных вод:
Процеживание - вода проходит сквозь решетки и сетки с ячейками определенного размера. В основном используются металлические решетки и сетки, способные задержать любые, даже крупные механические или биологические фрагменты и частицы. Прочные решетки и сетки позволяют использовать высоконапорную очистку, когда стоки подаются под давлением - это во много раз повышает производительность очистных установок.
Фильтрование - напорное или безнапорное пропускание воды сквозь пористый материал, засыпной наполнитель. Засыпной наполнитель выбирается в зависимости от вида загрязнения. Материалом для наполнителя могут быть: уголь, песок, гравий, частицы металла, стекла или пластика, а также другие пористые или измельченные вещества. Кроме крупных твердых частиц некоторые наполнители для фильтров способны извлекать из стоков более мелкие загрязнения - например, мутность и взвеси, то есть частично выполнять работу фильтров тонкой очистки.
Другим вариантом метода фильтрования является использования монолитного сменного картриджа вместо засыпки.
Отстаивание - используется метод гравитационного осаждения, сепарации (разделения) фракций с разными физическими характеристиками - например, с разной плотностью или массой частиц. В последовательно расположенных переливных камерах частицы загрязнений оседают под действием силы тяжести. Очищенная вода из верхнего слоя переливается в следующую камеру. Камера наполняется частично очищенной водой и процесс очистки повторяется. Самым простым и часто используемым гравитационным отстойником является песколовка.
Если загрязнение имеет меньший удельный вес, чем вода (например, масло или нефтепродукты), то при гравитационной сепарации очищенная вода остается внизу.
Отстаивание длится от одного до нескольких часов - в зависимости от типа и степени загрязнения стоков
Более сложные решения механической очистки сточных вод:
Дисковые фильтры - цилиндрический «пакет» из полимерных дисков со специально обработанной поверхностью образует объемную структуру, попадая в которую, вода эффективно очищается от механических примесей. Высокая производительность, простота конструкции и надежность дисковых фильтров нашла им применение в разных областях - в промышленности, в сельском, городском и коммунальном хозяйствах. Дисковый фильтр легко промывается от скопившихся загрязнений и для своей работы не требует расходных материалов.
Центрифугирование (гидроциклоны) - используется физическое явление разделения разных фракций твердых частиц в потоке вращающейся жидкости. Эффективный, высокоскоростной процесс, легко автоматизируется. Несколько параллельно работающих центрифуг имеют огромную пропускную способность.
Флотация - метод широко используется на предприятиях нефтеперерабатывающей, металлообрабатывающей, химической и пищевой промышленности. Суть метода: пузырьки газа, проходя сквозь жидкую массу стоков, подхватывают и выносят на поверхность частицы загрязнений. Скопившуюся на поверхности пену с высоким содержанием загрязнений удаляют. Эффективность механической очистки стоков методом флотации очень высока и может доходить до 90-95%.
Газ подается в стоки методом аэрации, либо с помощью электролиза (электрофлотация). Для увеличения эффективности флотации используют коагулянты - специальные вещества (осаждающие реагенты), которые ускоряют выпадение загрязнения в осадок.
Правильно выбранный метод первичной, механической очистки сточных вод позволяет эффективно освободить стоки от большинства нерастворимых загрязнений. Это не только поможет значительно снизить расходы на дальнейшую полную очистку стоков, но и защитит тонкие фильтры и другое оборудование от твердых нерастворимых частиц.
Литература
1. ekologiya.narod.ru/page1_4.htmэ
2. Учебник для вузов: «ЭКОЛОГИЯ» / Н.И.Николайкин, Н.Е.Николайкина, О.П.Мелехова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2003. - 624 с.: ил.
3. Акимова Т.А.
4. Экология. Человек - Экономика - Биота-Среда: учеб. для Вузов.- М.,2007.- 495 с.
5. works.doklad.ru/view/znqsux_ww1M.htmlэ
6. sadovnikonline.ru
7. www.apxu.ru/article/nontradit/nontrad.htm
8. kanalizaciya-septik.ru/механические-методы-очистки-сточных
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основные компоненты экологической системы. Законы экологии (принцип Коммонера. Эрозия почв, методы борьбы с эрозией. Нетрадиционные методы получения энергии. Приливныя электростанция, водородная энергетика. Механическая очистка сточных вод от примесей.
реферат [15,8 K], добавлен 28.07.2010Понятие "полностью безотходная технология". Рекомендации по созданию малоотходных и ресурсосберегающих технологий. Огневые методы очистки. Химические загрязнения, основные способы уменьшения вреда от них. Альтернативные способы получения энергии.
реферат [22,8 K], добавлен 16.02.2016Теоретические проблемы социальной экологии. Информационные, математические и нормативно-технологические методы, их закономерности, специфика и объективная необходимость единства. Основные законы социальной экологии, их сущность, содержание и значение.
реферат [15,0 K], добавлен 29.03.2009Определение экологии. Основные разделы. Законы экологии. Организм и среда. Практическое значение экологии. Взаимодействие сельскохозяйственных и природных экосистем, сочетания окультуренных и естественных ландшафтов.
реферат [14,4 K], добавлен 25.10.2006Предмет экологии и задачи ее изучения в процессе подготовки специалистов в области экономики. Понятия среды обитания и экологических факторов. Закон сохранения и превращения энергии. Равновесие замкнутых открытых систем. Природа тепловой формы энергии.
реферат [41,1 K], добавлен 10.10.2015Рассмотрение принципов теории Бари Коммонера, законов минимума, необходимости, пирамиды энергии, понятия сукцессии (последовательная смена сообществ пол влиянием времени), биоценоза, толерантности, сопротивления среды, устойчивости природного сообщества.
контрольная работа [14,1 K], добавлен 03.03.2010Структура современной экологии как науки. Понятие среды обитания и экологических факторов. Экологическое значение пожаров. Биосфера как одна из геосфер Земли. Сущность законов экологии Коммонера. Опасность загрязнителей (поллютантов) и их разновидности.
контрольная работа [2,7 M], добавлен 22.06.2012Механическая очистка - предварительный этап очистки сточных вод. Сооружения для механической очистки сточных вод. Действие решеток, щелевидных сит и барабанных сеток. Самоочищающиеся решетки ступенчатого типа "Ротоскрин". Действие песколовок, отстойников.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 17.05.2012Особенности экологии района: основные проблемы Челябинской области в сфере экологии, влияние промышленных предприятий на экологию, пути и методы решения экологических проблем. Усовершенствование технологий по очистке природной среды от отходов.
доклад [10,9 K], добавлен 15.07.2008Теоретические основы и методы очистки сточных вод. Виды и устройство отстойников. Описание технологической схемы узла механической очистки сточных вод. Материальный баланс, оценка эффективности и контроль решетки, песколовки, отстойника и осветлителя.
курсовая работа [409,0 K], добавлен 29.06.2010
