Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• 1. Задача
• 2. Определение дисциплины "Экология" и происхождение термина "экология". Три ветви экологии. Подразделение экологии по объектам исследования
• 3. Экологическая сукцессия, её факторы. Типы сукцессий в зависимости от обстоятельств, предшествовавшей началу процесса. Типы сукцессий в зависимости от субстрата, на котором они развиваются
• 4. Источники загрязнения природных вод
• Список использованной литературы

1. Задача

Цех для изготовления стальных металлоконструкций на электросварочном посту расходует 20 кг день (12 700 кг/год) электродов марки ОЗС-6. Сварка ведется непрерывно в течение 2 ч. Удельное выделение ЗВ относительно расхода сварочных материалов составляет: оксид железа - 11,41 г/кг; соединения марганца - 0,86 г/кг; фтористый водород - 1,53 г/кг. Определите максимально разовое выделение и валовое выделение ЗВ.

Решение:

1. Максимально разовое выделение (в г/с) загрязняющих веществ - ЗВ (компонентов сварочного аэрозоля и сопутствующих газов) от группы из m штук, одновременно работающих сварочных агрегатов (машин электроконтактной сварки) определяется по формулам:

G = g_i^*Ч p/(Т_пер Ч 3600), г/с

где g_i^* - удельное выделение ЗВ (по каждому выделению) от i-го агрегата, г/кг;

p - количество использованного сварочного материала за время непрерывной работы (цикл) i-го поста, кг/цикл;

Тпер - длительность сварки i-го поста, ч/цикл;

G_FeO = 11,41 20/(23600) = 0,031 г/с;

G_Mg = 0,86 20/(23600) = 0,0023 г/с;

G_HF = 1,53 20/(23600) = 0,0042 г/с;

2. Валовое выделение (в т/год) ЗВ от группы из m штук сварочных постов (машин электроконтактной сварки) определяется по формулам:

M = g_i^*Ч P_i Ч 10^-6, т/год;

где g_i^*- удельное выделение ЗВ (по каждому выделению) i-го поста, г/кг;

P_i - общее количество сварочного материала или горючего газа, использованного i-м постом за год, кг/год

M_FeO = 11,41 12700 10^-6 = 1,44 т/год;

M_Mg = 0,86 12700 10^-6 =0,109 т/год;

M_HF = 1,53 12700 10^-6 =0,19 т/год;

2. Определение дисциплины "Экология" и происхождение термина "экология". Три ветви экологии. Подразделение экологии по объектам исследования

Экология (от греч. п?кпт - дом, жилище, хозяйство, обиталище, местообитание, родина. Этим словом древние греки обозначали любое обитаемое пространство, а всю известную им населенную людьми сушу они называли "Эйкуменой" или, на других диалектах, - "ойкуменой", и льгпт - понятие, учение, наука) - дословно переводится как наука о доме, местообитании.

В современные языки термин "экология" как "природоведение" был введен в 1858 г. в одной из публицистических статей Генри Дэвидом Торо (1817- 1862) известного американского философа и природоведа, автора книги "Уолден, или Жизнь в лесу", переведенной на все современные языки. Г. Торо понимал под этим названием изучение всех природных явлений, поскольку считал, что истинным местом обитания человека, приносящим ему удовлетворение и благополучие, должна быть природная обстановка вдали от больших городов.

В 1859 году известный французский зоолог Исидор Жоффруа Сент-Илер (1805 -1861) употребляет термин "этология" как наука о жизни животных в естественной среде. В смысле, близком понимании "экологии". Именно его, К.Ф. Рулье считал основоположником экологии.

В 1859 г. Чарлз Роберт Дарвин (1809 -1882) публикует свою книгу "Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь", в которой подчёркнута важность изучения механизмов борьбы за существование, внутривидовых и межвидовых взаимоотношений.

Под непосредственным влиянием идей Дарвина, Эрнст Генрих Геккель (1834-1919) в работах "Всеобщая морфология организмов" (1866 г.) и "Естественная история миротворения" (1868 г.) первые предложил термин экология как область знаний, изучающую экономику природы, исследование общих взаимоотношений животных как с живой, так и с неживой природой, включающей все как дружественные, так и недружественные отношения, с которыми животные и растения прямо или косвенно входят в контакт. Такое понимание экологии стало общепризнанным и сегодня классическая экология - это наука об изучении взаимоотношений живых организмов с окружающей их средой (в т. ч. и с другими организмами и сообществами)

На сегодняшний день известно более 100 определений экологии. Экология - комплексная наука, исследующая среду обитания живых существ, включая человека.

В наше время термином "экология" все чаще обозначают совокупность взаимоотношений природы и общества. Рассматривая структуру современной экологической науки, примерно соответствующую структуре естественнонаучной дисциплины в высших учебных заведениях, можно выделить три основные ветви экологии.

Первая ветвь. Общая экология, или биоэкология, - это изучение взаимоотношений живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой.

Вторая ветвь. Геоэкология - это изучение геосфер, их динамики и взаимодействия, геофизических условий жизни, факторов (т. е. ресурсов и условий) неживой окружающей среды, действующей на организмы.

Третья ветвь. Прикладная экология - это аспекты инженерной, социальной, экономической охраны среды обитания человека, проблем взаимоотношений природы и общества, экологических принципов охраны природы.

Основные методы экологических исследований: полевые, экспериментальные исследования с использованием экосистемного подхода, изучения сообществ (синэкология), популяционного подхода (демэкология), анализ местообитаний, эволюционного и исторических подходов.

Экосистемный подход. При экосистемном подходе в центре внимания исследователя-эколога являются поток энергии и круговорот веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Наибольший интерес представляет установление функциональных связей, таких, как цепи питания, живых организмов между собой и с окружающей средой. Все связи оцениваются по их воздействию на установленный объект.

Экосистемный подход выдвигает на первый план общность организации всех сообществ, независимо от местообитания и систематического положения входящих в них организмов. Это подтверждается простым сравнением водной и наземной экосистем. При резком различии в среде обитания и в образующих систему видах здесь четко просматривается сходство структуры и функциональных единиц этих двух экосистем.

В экосистемном подходе находит приложение концепция саморегуляции (гомеостаза), из которой становится ясно, что нарушение регуляторных механизмов, например в результате загрязнения среды, может привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен при разработке стратегии развития сельского хозяйства.

Изучение сообществ. При изучении сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, которые обитают в различных биотических единицах, таких, как лес, луг, пустошь. Основное внимание уделяется определению и описанию видов, изучению факторов, ограничивающих их распространение. Одним из аспектов подобных исследований является получение научных данных о сукцессиях и климаксовых сообществах, что весьма важно для решения вопросов рационального использования природных ресурсов.

Популяционный подход. В современных популяционных исследованиях используются математические модели роста, самоподдержания и уменьшения численности тех или иных видов. Построение моделей связано с такими понятиями, как рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционный подход обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности вредителей и паразитов, имеющих значение для медицины и сельского хозяйства, дает возможность борьбы с ними применением биологических методов, например использование хищников и паразитов вредителя, позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его выживания. Это особенно важно при организации заповедников, ведении сельского и охотничьего хозяйства, а в теоретическом плане - при изучении вопросов эволюционной и исторической экологии.

Изучение местообитаний. Анализ местообитания особо выделяют в связи с удобством проведения исследований. Он широко распространен в полевых исследованиях, так как местообитания легко поддаются классификации. Здесь изучают биотические компоненты экосистемы, основные факторы окружающей среды - эдафические, топографические и климатические, такие, как почва, вода, влажность, температура, свет и ветер. Анализ местообитаний имеет тесные связи с экосистемным подходом и изучением сообществ.

Эволюционный подход. Важный материал о характере вероятных будущих изменений мы можем получить, изучая, как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись во времени. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные с развитием жизни на Земле, позволяет понять основные закономерности, которые действовали экосфере до того момента, когда важным экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционный подход в исследованиях позволяет реконструировать экосистемы прошлого, используя палеонтологические данные (анализ пыльцы, ископаемые остатки и т. д.) и сведения о современных экосистемах.

Исторический подход. Историческая экология изучает изменения, связанные с развитием человеческой цивилизации и технологии, их возрастающее влияние на природу, охватывая период от неолита до наших дней. Используя исторические подходы, можно выявлять долговременные экологические тенденции, которые установить только путем изучения современных экосистем невозможно. Таковы, например, изменения климата, конвергентная эволюция, расселение видов растений и животных. Исторический подход дает больше новых теоретических идей в сравнении с анализом местообитаний.

3. Экологическая сукцессия, её факторы. Типы сукцессий в зависимости от обстоятельств, предшествовавшей началу процесса. Типы сукцессий в зависимости от субстрата, на котором они развиваются

экология сукцессия субстрат загрязнение

Экологическая сукцессия (от лат. successio - преемственность, наследование), сукцессионное замещение или биологическое развитие - развитие, при котором в пределах одной и той же территории (биотопа) происходит последовательная смена одного биоценоза другим в направлении повышения устойчивости экосистемы.

Сукцессионный ряд - цепь сменяющих друг друга биоценозов. Процессы сукцессии занимают определенные промежутки времени. Чаще всего это - годы и десятки лет, но встречаются и очень быстрые смены сообществ, например, во временных водоемах, и очень медленные - вековые изменения экосистем, связанные с эволюцией на Земле. Сукцессия завершается формированием сообщества, наиболее адаптированного по отношению к комплексу сложившихся климатических условий. Такое сообщество было названо Ф. Клементсом климакс-формацией или просто климаксом (от греч. klimax - лестница), хотя в современной литературе по экологии иногда встречается и другой термин-синоним - зрелое сообщество. Концепция климакса подразумевает, что в пределах региона с более или менее однородным климатом фитоценозы, завершившие сукцессионныи процесс, образуют климаксные сообщества независимо от того, с какого типа начиналась сукцессия.

Причиной начала процесса сукцессии в ряде случаев являются изменения фундаментальных свойств среды обитания, возникающие под влиянием комплекса факторов. Такие факторы бывают естественными - отступление ледников, наводнения, землетрясения, извержения вулканов, пожары, а также антропогенными - расчистка лесных угодий, распашка участков степи, открытая добыча полезных ископаемых, создание прудов и водохранилищ, пожары, загрязнение экологических систем. В зависимости от обстоятельств, предшествовавших началу процесса, сукцессии подразделяют на следующие:

* антропогенные, вызванные хозяйственной деятельностью человека, в том числе лаборогенные, связанные с трудовой деятельностью;

* катастрофические, связанные с какими-либо катастрофическими для экосистемы природными или антропогенными факторами;

* пирогенные, вызванные пожаром независимо от его причин;

* зоогенные (фитогенные), вызванные необычно сильным воздействием животных (растительности), как правило, в результате их массового размножения (завоза чуждых видов человеком).

По общему характеру сукцессии делят на первичные и вторичные.

Первичные сукцессии. Они начинаются на субстрате, не измененном (или почти не измененном) деятельностью живых организмов. Так, через серию промежуточных сообществ формируются устойчивые сообщества на скалах, песках, обрывах, остывшей вулканической лаве, глинах после отступления ледника или прохождения селя и т. п. Одна из основных функций сукцессии такого рода - постепенное накопление органических остатков и, как результат, создание (или изменение) почвы первичными колонистами. Далее меняется гидрологический режим и происходят прочие изменения местообитания. Первичная сукцессия от голой скальной породы к зрелому лесу может занять от нескольких сотен до тысяч лет.

Вторичные сукцессии. Они развиваются на субстрате, первоначально измененном деятельностью комплекса живых организмов, существовавших на данном месте ранее - до пожара, наводнения, вырубки и т.п. В таких местах обычно почва или донные отложения не уничтожены, т.е. сохраняются богатые жизненные ресурсы и сукцессии чаще всего бывают восстановительными. Здесь в почве могут сохраняться семена, споры и органы вегетативного размножения, например корневища, которые будут влиять на сукцессию. Смена фаз сукцессии идет в соответствии с определенными правилами. Каждая предыдущая фаза готовит среду для возникновения последующей, постепенно нарастают видовое многообразие и ярусность. Вслед за растениями в сукцессию вовлекаются представители животного мира, а развивающийся биоценоз становится более богатым видами; цепи питания в нем усложняются, развиваются и превращаются в сети питания. Активизируется деятельность редуцентов, возвращающих органическое вещество из почвы в состав биомассы, ее объем неуклонно растет. Процесс практически прекращается, когда добавление или исключение видов не приводит к изменению среды развивающейся экосистемы.

4. Источники загрязнения природных вод

Главные загрязнители вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители (П. Бертокс, 1980). Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др. (табл. 14.1). Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические - радиоактивные вещества, тепло и др.

Основные виды загрязнения вод. Наиболее часто встречается химическое и бактериальное загрязнение. Значительно реже наблюдается радиоактивное, механическое и тепловое загрязнение.

Химическое загрязнение - наиболее распространенное стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим (фенолы, нафтеновые кислоты, пестициды и др.) и неорганическим (соли, кислоты, щелочи), токсичным (мышьяк, соединения ртути, свинца, кадмия и др.) и нетоксичным. При осаждении на дно водоемов или при фильтрации в пласте вредные химические вещества сорбируются частицами пород, окисляются и восстанавливаются, выпадают в осадок, и т. д., однако, как правило, полного самоочищения загрязненных вод не происходит. Очаг химического загрязнения подземных вод в сильно проницаемых грунтах может распространяться до 10 км и более.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнений носит временный характер.

Весьма опасно содержание в воде, даже при очень малых концентрациях, радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наиболее вредны "долгоживущие" радиоактивные элементы, обладающие повышенной способностью к передвижению в воде (стронций-90, уран, радий-226, цезий и др.). Радиоактивные элементы попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захоронении отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей (песок, шлам, ил и др.). Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Применительно к поверхностным водам выделяют еще их загрязнение (а точнее, засорение) твердыми отходами (мусором), остатками лесосплава, промышленными и бытовыми отходами, которые ухудшают качество вод, отрицательно влияют на условия обитания рыб, состояние экосистем.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами. Так, например, известно, что на площадке Кольской атомной станции, расположенной за Полярным кругом, через 7 лет после начала эксплуатации температура подземных вод повысилась с 6 до 19°С вблизи главного корпуса. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава в водах, что ведет к размножению анаэробных бактерий, росту количества гидробионтов и выделению ядовитых газов - сероводорода, метана. Одновременно происходит "цветение" воды, а также ускоренное развитие микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения. По существующим санитарным нормам температура водоема не должна повышаться более чем на 3°С летом и 5°С зимой, а тепловая нагрузка на водоем не должна превышать 12-17 кДж/мі.

Список использованной литературы

1. Экология Коробкин В.И. Передельский Л.В. Учебник 2007-602 с.

2. Экология Степановских А.С. Учебник 2001-703 с.

3. Экология Николайкин Н.И. Николайкина Н.Е. Мелехова О.П. 2004 3е изд.- 624 с.

Размещено на Allbest.ru