Экология

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский Политехнический Университет»

Кафедра экологии

Контрольная работа

на тему: «Экология»

вариант №13

Выполнил студент:

Принял преподаватель:

Томск-2008

Содержание

1. Популяция, ее структура и динамика

2. Атомная энергетика. Влияние на окружающую среду

3. Нормирование качества воды

Список литературы

1. Популяция, ее структура и динамика

Все живые организмы существуют только в форме популяций. Изучение структуры и динамики популяций имеет большое практическое значение. Не зная закономерностей жизнедеятельности популяций, нельзя обеспечить разработку научно обоснованных инженерных мероприятий по рациональному использованию и охране природных ресурсов

В общем случае популяцией называют совокупность особей одного вида, населяющих определенное пространство, внутри которого осуществляется та или иная степень обмена генетической информацией.

Каждая популяция имеет определенную структуру: возрастную (соотношение особей разного возраста), сексуальную (соотношение полов), пространственную (колонии, семьи, стаи и т.п.). Кроме того, каждая популяция, обитающая в том или ином месте, имеет определенную численность и амплитуду колебаний этой численности. Структура популяции, ее численность и динамика численности определяется экологической нишей данного вида, а именно: соответствием условий местообитания (т.е. режима факторов среды) требованиям (т.е. толерантности), слагающих популяцию организмов.

Поэтому, прямо или косвенно влияя на животный и растительный мир, человек всегда воздействует на популяции, меняет их параметры и структуру, зачастую нарушая их соответствие реальным режимам экологических факторов. В ряде случаев это может привести к гибели популяции.

Основные параметры популяции - ее численность и плотность.

Численность популяции - это общее количество особей на данной территории или в данном объеме.

В любой природной системе поддерживается та численность особей в популяциях обитающих здесь животных и растений, которая в наибольшей степени отвечает интересам воспроизводства. Режим численности зависит от постоянно действующих регулирующих (управляющих) экологических факторов.

Для того, чтобы сравнить численность одной и той же популяции в разные отрезки времени, например, в разные годы, пользуются таким относительным показателем, как плотность популяции.

Плотность популяции - численность популяции, отнесенная к единице занимаемого ею пространства или среднее число особей на единицу площади или объема.

Зная изменение плотности во времени или пространстве, можно установить, увеличивается или уменьшается численность особей. Динамика плотности популяций отражает сложные закономерности взаимоотношений между различными животными, между животными и растениями, поскольку все они являются биотическими факторами по отношению друг к другу. Плотность может зависеть и от колебаний абиотических факторов среды. Для каждого вида существуют оптимальные пределы плотности его популяций. Варьирование плотности в объеме каждой популяции зависит от состояния всей экологической системы.

Численность и плотность популяции - не случайные величины. Они предопределены не только режимами экологических факторов в данное время, но и всем предшествующим развитием данной популяции, предыдущих поколений в том или ином сообществе. Принято говорить, что объем популяции определяется стациальной (стация - местообитание) емкостью экосистемы для представителей популяции данного вида или емкостью места локализации экологической ниши.

Колебания численности живых организмов, населяющих ту или иную экологическую систему, имеют очень важное значение для человека, поскольку многие животные и растения являются объектами его хозяйственной деятельности или причиной какого-либо ущерба. Поэтому знание закономерностей динамики численности популяций необходимо для прогнозирования возможных нежелательных явлений и внесения в случае необходимости корректив в эту динамику с целью управления ею.

Изменение численности особей в популяции влияет на плотность. Если плотность изменяется в практически постоянном объеме стации, увеличение численности особей возможно лишь до определенного предела, который допускает емкость экологической ниши. В конкретный момент времени численность особей в популяции отражает ее рождаемость и смертность. В зависимости от соотношения этих показателей говорят о балансе популяции. Если рождаемость выше, чем смертность, то популяция численно растет и наоборот.

Рождаемость популяции - численно выраженная способность популяции к увеличению, или количество особей, родившихся за определенный период. Эта способность зависит от множества факторов: соотношения в популяции самцов и самок, количества половозрелых особей, плодовитости, числа поколений в году, обеспеченности кормом, влияния погодных условий и др. Низкая плодовитость, характерная для тех видов, которые проявляют большую заботу о потомстве, и, наоборот, высокая плодовитость говорит о плохих условиях выживания.

Смертность популяции - это количество особей, погибших за определенный период.

Она бывает очень высокой и изменяется в зависимости от условий среды, возраста и состояния популяции. У большинства видов смертность в раннем возрасте всегда бывает выше, чем у взрослых особей. Однако встречаются и такие виды, у которых смертность приблизительно одинакова во всех возрастах или преобладает у особей старших возрастов.

Факторы смертности очень разнообразны. Она может быть вызвана влиянием абиотических факторов (низкие и высокие температуры, ливневые осадки и град, избыточная и недостаточная влажность и др.), биотическими факторами (отсутствие корма, инфекционные заболевание, враги и т.д.), в том числе и антропогенными (загрязнение окружающей среды, уничтожение животных, вырубка деревьев и др.).

Учитывая в тех или иных практических задачах численность популяции, всегда имеют дело с выжившими на данный момент времени особями. Поэтому фактической характеристикой состояния популяции является выживаемость. Под выживаемостью понимается доля особей в популяции, доживших до определенного момента времени или до возраста размножения.

К примеру, чрезмерно расплодились хищники или мало корма, то популяция резко сокращается. Тогда включаются механизмы, стимулирующие размножение.

Идет процесс саморегуляции - популяция всегда стремится достичь оптимального уровня своей численности.

Мы сталкиваемся с этим в реальной жизни. Например, ведем борьбу с грызунами с помощью ядов. Стопроцентного уничтожения вредителей никогда не удается достичь. Кто-то засел в норе, кто-то был за пределами зон обработки. И вот эти уцелевшие единичные представители через некоторое время, усиленно размножаясь, восстанавливают численность популяции.

Следовательно, всегда существует предельно высокая (К) и низкая (М) численность и плотность популяции, переступить которые для популяции невозможно.

В этом случае возможны два варианта дальнейшей динамики данной популяции:

1. Численность стабилизируется и в целом ее динамика будет характеризоваться так называемой логистической кривой.

2. После достижения предела наступает массовая гибель особей, возвращающая численность популяции к некоторому нижнему пределу, после чего нарастание может начаться вновь. Подобные колебания численности около среднего значения (предельной биотической нагруженности среды) типичны для многих животных.

Итак, тип динамики популяции отражает соответствие требований организма реальным условиям окружающей среды. Антропогенные воздействия способны существенно влиять на динамику популяций, отклоняя сложившиеся исторически типы от установившейся нормы.

2. Атомная энергетика. Влияние на окружающую среду

Атомные электростанции - третий «кит» в системе современной мировой энергетики. Техника АЭС, бесспорно, является крупным достижением НТП. В случае безаварийной работы атомные электростанции не производят практически никакого загрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда в результате работы АЭС (и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы, представляющие потенциальную опасность. Однако объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу. АЭС экономичнее обычных тепловых станций, а, самое главное, при правильной их эксплуатации - это чистые источники энергии.

Главное достоинство атомной энергии - ее высокая энергоемкость. Например, в 1985г. Четыре блока Ленинградской АЭС выработали 28,5 млрд. КВт/ч электроэнергии. Для производства такого же количества энергии на ТЭС потребовалось бы 200тыс. вагонов угля вместо 3-4 вагонов ядерного топлива, так как 1 т урана по выделяемой теплоте эквивалентна 2,5-3 млн. т каменного угля.

При сжигании 1 т угля уничтожается 1,5*10м3 атмосферного кислорода, в то время как АЭС производит энергию, не потребляя кислорода. При эксплуатации АЭС не вырабатывается вещества, создающие парниковый эффект и разрушающие озоновый слой.

Еще одно из преимуществ АЭС - возможность приблизить станцию к потребителю энергии. На каждой тысячи километров линии электропередачи теряется до 10% вырабатываемой энергии. Перевозка органического топлива из восточных районов в западные, составляет более 40% грузооборота железных дорог.

Несмотря на указанные преимущества даже в условиях безаварийной работы АЭС ее технология и отходы представляют исключительную опасность для жизни. На некоторых АЭС при определенных режимах работы ядерных реакторов может образовываться плутоний (с содержанием изотопа - 239 свыше 90%), который может быть использован для ядерного оружия. Если при дыхании в организм человека попадает 10 мкг плутония-239, то человек неизбежно заболевает раком легких. Плутониевый шар величиной с грейпфрут потенциально содержит такое количество радиоактивного излучения, что его достаточно, чтобы уничтожить почти все население планеты без всякого взрыва.

В расчете на единицу производимой энергии АЭС сбрасывает в окружающую среду больше теплоты, чем ТЭС при аналогичных условиях. Расход воды на охлаждение такой крупнейшей тепловой станции как Конаковская ГРЭС составляет 70-90 м3/с, что соответствует стоку Южного Буга. Для мощных АЭС этот расход достигает 180 м3/с. В связи с этим возникает проблема разработки замкнутых циклов охлаждения, новых способов отвода тепла, использования «сбросного топлива». Все это должно преследовать цель не только повышения общей эффективности использования установки, но, прежде всего снижения величины рассеиваемой энергии в окружающую среду.

Атомные электростанции являются лишь часть ядерного топливного цикла, который начинается с добычи и обогащения урановой руды. Следующий этап-производство ядерного топлива. Отработанное на АЭС ядерное топливо иногда подвергается вторичной обработке, чтобы извлечь из него уран и плутоний. Заканчивается цикл, как правило, захоронением радиоактивных отходов. Для каждого из нескольких видов радиоактивных отходов существует своя технология захоронения. Жидкие отходы после «упаривания» и «заключения» в битумную или бетонную массу помещают в наземные или подземные хранилища из бетона, расположенные при АЭС. Твердые отходы загружают в железобетонные емкости для длительного хранения. Могут создаваться специальные могильники для захоронения отходов. Радиоактивные отходы герметически изолируются в бетонных контейнерах или в железных бочках и укладываются в бетонные саркофаги. Контейнеры могут разрушаться, и тогда отходы проникают в почву и грунтовые воды. Иногда в нашей стране жидкие отходы «закачивают» глубоко под землю, при этом существует опасность их проникновения в грунтовые воды.

Единственный верный способ - переработка радиоактивных отходов. Как это делают, например, во Франции: отходы извлекают из реактора АЭС, в течение года их хранят в изоляции на территории АЭС (за это время отходы утрачивают часть своей радиоактивности), затем их доставляют на опытный завод, где они выдерживаются на складе еще два года, после чего механическим или химическим путем освобождают отходы от изолирующей оболочки и растворяют в азотной кислоте: азотнокислые соли урана и плутония выделяют в виде твердого вещества и в дальнейшем используют вновь.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересах экономики, нельзя забывать о безопасности и здоровье людей, так как ошибки могут привести к катастрофическим последствиям.

Всего с момента начала эксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов и аварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. - в Уиндскейле (Англия), в 1959 г. - в Санта-Сюзанне (США), в 1961 г. - в Айдахо-Фолсе (США), в 1979 г. - на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. - на Чернобыльской АЭС (СССР).

У источников всех аварий лежит сложный комплекс воздействия разнопорядковых факторов. Печальный опыт показал, что современная технология требует, прежде всего, максимального внимания, дисциплины, ответственности каждого.

Основным техническим решение для обеспечения радиационной безопасности АЭС является надежная многобарьерная защита на пути возможного аварийного выхода радиоактивных веществ. Обеспечение безопасности АЭС - дело всех стран, развивающих атомную энергетику, уровень научно-технического прогресса в состоянии обеспечить требуемую безопасность развития атомной энергетики. Эксперты пн анализу причин аварий на АЭС сходятся в одном, что роль человеческого фактора в них является решающей.

3. Нормирование качества воды в водоемах

Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ проводят в соответствии с "Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения" Эти правила устанавливают две категории водоемов (или их участков):

1. водоемы питьевого и культурно-бытового назначения;

2. водоемы рыбо-хозяйственного назначения.

Состав и свойства воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению, а в не проточных водоемах в радиусе одного километра от пункта водопользования. Состав и свойства воды в рыбохозяйственных водоемах должен соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (наличие течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска не далее, чем в 500 м от места выпуска.

Нормируемые значения параметров воды водоемов:

1. Содержание плавающих примесей и взвешенных веществ;

2. Запах, привкус, окраска и температура воды;

3. Значение рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного кислорода;

4. Биохимическая потребность в кислороде;

5. Возбудители заболеваний, концентрация и состав ядовитых и вредных веществ.

В перечнях ПДК должны быть указаны: полное наименование вещества и его синонимы (если они существуют), лимитирующий признак вредности, класс опасности, нормативное числовое значение с указанием единицы измерения. При отсутствии ПДК для веществ, содержащихся в сточных водах проектируемых или строящихся предприятий, на стадии предупредительного контроля устанавливаются ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) содержания этих веществ в воде, разработанные на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности.

Перечни нормированных веществ и величины их ПДК в воде водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых нужд населения, утверждаются Минздравом СССР, для рыбохозяйственных целей - Минрыбхозом СССР.

Методики анализа содержания веществ в поверхностных и возвратных (сточных) водах разрабатываются компетентными организациями, утверждаются и рекомендуются к применению.

Вредные и ядовитые вещества нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта, совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечивается здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

К коммунально-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для коммунально-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования.

К рыбохозяйственному водопользованию относится использование водных объектов для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Рыбохозяйственные водные объекты или их участки могут относиться к одной из трех категорий:

- к высшей категории относятся места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных и ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для искусственного разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;

- к первой категории относятся водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

- ко второй категории относятся водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Виды водопользования на водном объекте в пределах области (края), союзной (автономной) республики определяются органами Госкомприроды совместно с органами государственного санитарного надзора и подлежат утверждению областными (краевыми) исполнительными комитетами Советов народных депутатов или Советами Министров союзных (автономных) республик.

О использовании водных объектов см. Водный кодекс Российской Федерации от 16 ноября 1995 г. N 167-ФЗ

На пограничных между территориально-административными единицами водных объектах вид водопользования устанавливается совместным решением соответствующих органов.

При сбросе возвратных (сточных) вод или при других видах хозяйственной деятельности, влияющих на состояние водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых целей, нормы качества воды водоемов и водотоков или ее природный состав и свойства в случае превышения этих норм должны выдерживаться в водотоках на участке в один километр выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т.п.), а в водоемах - на акватории в радиусе одного километра от пункта водопользования.

Водный объект или его участок считается загрязненным, если в местах водопользования не соблюдаются нормы качества воды в водном объекте. В случае одновременного использования водного объекта или его участка для различных нужд населения и народного хозяйства к составу и свойствам воды предъявляются наиболее жесткие нормы из числа установленных.

Если в водном объекте под воздействием природных факторов по отдельным веществам превышается ПДК, то для этих водных объектов могут устанавливаться региональные нормы качества воды в соответствии с естественными фоновыми концентрациями. Информация о региональных нормах качества воды публикуется в виде дополнений к настоящим Правилам.

Для уникальных водных объектов, имеющих экологическую, научную, историческую или культурную ценность, могут устанавливаться особые требования к качеству воды. Таким водным объектам может быть придан статус заповедника или заказника в установленном законом порядке.

Отдельные водотоки, водоемы или их участки могут быть предоставлены в обособленное водопользование для использования преимущественно в определенных хозяйственных целях, например, для рыборазведения, охлаждения подогретых вод (пруды-охладители), создания лесотоварных баз и других целей.

Предоставление водного объекта в обособленное водопользование производится в порядке, установленном законодательством.

Список литературы

1. «Природные ресурсы земли и охрана окружающей среды» Н.С. Подобедов, 1995г.

2. Учебники для вузов «Охрана природы» А.И. Воронцов, Е.А. Щетинский, И.Д. Никодимов, 1989г.

3. Учебное пособие «Экология» В.Ф. Панин, А.И. Сечин, В.Д. Федосова, 2000г.