Загрязнение гидросферы

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Загрязнение гидросферы. Очистка воды в промышленных условиях

Основные законы и термины, применяемые в экологии

Заключение

Список используемой литературы

загрязнение вода экология закон

Введение

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А.П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь не возможна.

Водная среда, которая включает поверхностные и подземные воды называется гидросферой. Поверхностные воды в основном сосредоточены в мировом океане, содержащем около 91% всей воды на земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. кв. км. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши - территории, занимающей 149 млн. кв. км. Если распределить воду ровным слоем, то она покроет землю толщиной 3000м.

Вода в океане (94%) и под землей соленая. Количество пресной воды составляет 6% от общего объема на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах, пресноводных айсбергах и ледниках (1,7%), находящихся в основном в районах южного полярного круга, а также глубоко под землей (4%). Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3-47 тыс. куб. км. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. куб. км.

В настоящее время человечество использует 3,8 тыс. куб. км. Воды ежегодно, причем можно увеличить потребление максимум до 12 тыс. куб. км. При нынешних темпах роста потребления воды этого хватит на ближайшие 30 лет. Выкачивание грунтовых вод приводит к оседанию почвы и зданий и понижению уровней подземных вод на десятки метров. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Общеизвестно необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Каждый житель Земли в среднем потребляет 650 куб. м воды в год. Однако для удовлетворения физиологических потребностей достаточно 2,5 литров в день, т.е. около 1 куб. м в год. Большое количество воды требуется сельскому хозяйству главным образом для орошения; 23% в год потребляет промышленность; 6% расходуется в быту. С учетом потребностей воды для промышленности и сельского хозяйства расход воды в нашей стране - от 125 до 350 л. В сутки на человека (в Санкт-Петербурге 450л, в Москве-400л.). В развитых странах на каждого жителя приходится 200-300л. Воды в сутки, в городах 400-500лл, в Нью-Йорке более 1000л, в Париже- 500л, в Лондоне - 300л. В тоже время 60% суши не имеет достаточного количества пресной воды. Четверть человечества (примерно 1,5 млн. человек) ощущает ее недостаток, а еще 500 млн. страдают от недостатка и плохого качества питьевой воды, что приводит к кишечным заболеваниям. Много воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Значительное количество воды расходуется доя потребностей отрасли животноводства, а так же на бытовые потребности населения. Большая части воды после ее использования для хозяйственно-бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют все страны, ученых мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы. На современном этапе определяются такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

Загрязнение гидросферы. Очистка воды в промышленных условиях

Под загрязнение водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения. Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Основные виды загрязнения гидросферы

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно распределить на такие типы:

Механическое- повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

Химическое- наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

Бактериальное и биологическое- наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

Радиоактивное- присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

Тепловое- выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных ЭС.

Основными источниками загрязнения и засорения водоемов является недостаточно очищенные сточные воды промышленных коммунальных предприятий, крупных животноводческих комплексов, отходы производства при разработке рудных ископаемых; воды шахт, рудников, обработке и сплаве лесоматериалов; сбросы водного и железнодорожного транспорта; отходы первичной обработки льна, пестициды и т.д. Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы. Приводят к изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды. В частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д. В изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Сточные воды разделяют на три группы: фановые, или фекальные; хозяйственно-бытовые, включающие стоки от камбуза, душей, прачечных и др.; подсланевые, или нефтесодержащие. Для фановых сточных вод характерно высокое бактериальное загрязнение, а также органическое загрязнение (химическое потребление кислорода достигает 1500-2000 мг/л.) объём этих вод сравнительно невелик.

Хозяйственно-бытовые сточные воды характеризуются невысоким органическим загрязнением. Эти сточные воды обычно сбрасываются за борт судна по мере образования. Сброс их запрещен только в зоне санитарной охраны.

Подсланевые воды образуются в машинных отделениях судов. Они отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

Производственные сточные воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят на две основные группы: содержащие неорганические примеси, в т.ч. и токсические, содержащие яды. К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных , азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основ изменяют физический состав воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы. Предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается главным образом в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды. Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов- обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности. Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

На жизнь населения водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые вещества засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства. На рыбах и на их корме(беспозвоночных) неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры выделяются в воду различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, вызывая гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ кормовых мест. Нефть и нефтепродукты на современном этапе являются основными загрязнителями внутренних водоемов, вод и морей, Мирового океана. Попадая в водоемы, они создают разные формы загрязнения: плавающую на воде нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные в воде нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции и т.д. Это затрудняет процессы фотосинтеза в воде из-за прекращения доступа солнечных лучей, а также вызывает гибель растений и животных. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, появляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Каждая тонна нефти создает нефтяную пленку на площади до 12 кв. км. Восстановление пораженных экосистем занимает 10-15 лет.

Атомные электростанции радиоактивными отходами загрязняют реки. Радиоактивные вещества концентрируются мельчайшими планктонными микроорганизмами и рыбой, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивности планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 кюри на 1л. И более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны и специальные резервуары. Рост населения, расширение старых и возникновение новых городов значительно увеличили поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняются водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту. Они находят широкое применение также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступая со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества.

Вызывает серьезное беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе со струями дождевой и талой воды. В результате исследований, например, доказано, что инсектициды, содержащиеся в воде суспензий, растворяются в нефтепродуктах, которыми загрязнены реки и озера. Это взаимодействии приводит к значительному ослаблению окислительных функций водных растений. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, бентосе, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно как на отдельные органы, так на организм в целом. В связи с интенсификацией животноводства все более дают о себе знать стоки предприятий данной отрасли сельского хозяйства. Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органических загрязнений водоемов. В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения, к этой же категории органических относятся биологические (бактерии, вирусы, грибы, водоросли) загрязнения в коммунально-бытовых, медико-санитарных водах и отходах кожевенных и шерстомойных предприятий. Серьёзной экологической проблемой является то, что обычным способом использования воды для поглощения тепла на тепловых электростанциях является прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель и затем возвращения её в естественные водоемы без предварительного охлаждения. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется озеро площадью 810 га, глубиной около 8,7 м.

Электростанции могут повышать температуру воды по сравнению с окружающей на 5-15 С. В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменения температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озёра горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают. Тепловой шок - это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоёмы нагретых стоков могут быть иные, более коварные последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ. В результате повышения температуры воды содержание в ней кислорода падает, тогда как потребность в нем живых организмов возрастает. Возросшая потребность в кислороде, его нехватка вызывают жестокий физиологический стресс, и даже смерть. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб - вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию. Повышение температуры воды способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при это возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого «цветения воды». Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоёмам наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущербы, образовавшиеся в результате теплового загрязнения, можно разделить на: - экономические (потери вследствие снижения продуктивности водоёмов, затраты на ликвидацию последствий от загрязнений); социальные (эстетический ущерб от деградации ландшафтов); экологические (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб).

Загрязняются реки и во время сплава, при гидроэнергетическом строительстве, а с началом навигационного периода увеличивается загрязнение судами речного флота.

Мировое хозяйство сбрасывает в год 1500 куб. км сточных вод разной степени очистки, которые требуют 50-100 кратного разбавления для придания им естественных свойств и дальнейшего очищения в биосфере. При этом не учитываются воды сельскохозяйственных производств. Мировой речной сток (37,5-45 тыс. куб. км в год) недостаточен для необходимого разбавления сточных вод. Таким образом, в результате промышленной деятельности пресная вода перестала быть возобновляемым ресурсом.

Промышленная очистка воды

Промышленная очистка воды является очень важной составляющей при строительстве любого жилого сооружения, так как именно вода является источником жизни, и от того насколько она будет чистой и зависит наше здоровье. Промышленная очистка воды используется при возведении многоэтажных домов, коттеджей, предприятий общественного питания, предприятий бытового обслуживания, промышленных предприятий, предприятий пищевой промышленности, рыбоводческих хозяйств, речных и морских аквариумов, санаторий, баз отдыха, а также в электронной промышленности и на предприятиях фармацевтический отрасли. Промышленная очистка воды производится на основе большого количества фильтров для очистки воды, которые в итоге образую комплексную систему водоочистки. На сегодняшний день достаточно распространенными являются угольные фильтры для воды, однако современная водоочистка предлагает использование высокотехнологических разработок. Это может быть водоочистка по технологии обратного осмоса, биологическая водоочистка или водоочистка посредством синтетических компонентов. Для того, чтобы осуществить по-настоящему качественную промышленную очистку воды необходимо задействовать различные технологии и методы в зависимости от исходного состояния воды и поставленных задач. Такой подход к очистке воды позволяет сократить дополнительные расходы и при этом удовлетворить все потребности в очистке воды.

Современные технологии предлагают множество различных моделей промышленной очистке воды, такие как аэрационные установки, ионообменные фильтры, осадочные фильтры и сорбционные фильтры. Аэрационные установки представляют собой современные очистные сооружения промышленной очистки воды. Работа аэрационной установки основана на биологическом способе очистки, при котором происходит биохимическое разрушение органических веществ микроорганизмами. Данное устройство промышленной очистки воды имеет ряд положительных моментов, резко выделяющих их из ряда подобных устройств. Во-первых, аэрационные установки обеспечивают высокую степень очистки сточных вод, а также возможность монтажа в почве с высоким уровнем грунтовых вод. Кроме того, промышленная очистка воды данным способом не влечёт за собой большие эксплуатационные расходы и является весьма простой в применении и обслуживании.

Весьма популярными устройствами для организации промышленной очистки воды являются сорбционные фильтры, которые производят фильтрацию воды через адсорбционную систему. Промышленная очистка воды при помощи сорбционных фильтров используется для улучшения вкуса, цвета и запаха воды, а также удаления хлора и органических соединений, из-за чего снижается содержание в воде свинца. Промышленная очистка воды происходит при помощи активированного угля АС-208 или березового активированного угля. Весьма притягательным свойством применения активированного угля при промышленной очистки воды является высокое сопротивление.

К истиранию и механическому воздействию при обратной промывке. Благодаря высокой абразивной стойкости активированный уголь способен выдержать огромное количество фильтроциклов. Современные фильтры являются полностью автоматизированными и полностью постоянное присутствие обслуживающего персонала. Ещё одним плюсом, побуждающим приобрести именно сорбционный фильтр для промышленной очистки воды является возможность восстановления способности фильтров осуществляется без применения каких-либо химических веществ путем промывки слоя фильтрующего материала обратным током исходной воды и осуществляется без необходимости применения специальных насосов. Адсорбционная емкость фильтрующей среды со временем утрачивается. Это происходит в результате того, что в результате работы происходит постепенное насыщение пористой структуры активированного угля частицами загрязнений. Но адсорбционная емкость легко восстанавливается путем промывки обратным током воды. При данной операции происходит вымывание накопившейся на поверхности гранул угля загрязнений напором воды и перераспределение слоев активированного угля.

Основные законы и термины, применяемые в экологии

Как и всякая отрасль науки экология имеет свои законы, которые характеризуют взаимоотношения, различных элементов экосистемы и, в конечном итоге, все процессы в биосферы. К сожалению, по сей день не стало доминирующем и безусловным положение о том, что всё в Природе подчиняется единым законам. Поэтому ряд даже крупных учёных и специалистов противопоставляют законы экологии и законы других отраслей науки (физики, экономической науки и т.д.). Но ведь из такого постулата следует вывод: или данный закон действует вне законов Природы, а значит, и вне Природы, или Природа существует без этих выводов, громко названных законом. И вновь приходится возвращаться к важнейшему базису науки: самый гениальный ученый ничего не придумывает сам, но силой своего гения открывает для всех и обобщает то, что есть в Природе. С другой стороны, недопустимо смешивать все в одну кучу. Необходимо понять и признать, что Природа и Жизнь чрезвычайно разнообразны и включают в себя отдельные направления знаний, каждое из которых есть часть единого и описывает законы тех или иных явлений и процессов, но не оторванных и изолированных от целого - Природы, а принадлежит ей.

Основные экологические законы

На основе первого из них мы должны сделать принципиальный вывод: любые физические, химические или иные изменения не приводят к исчезновению вещества или получение его из ничего. Любая преобразовательная деятельность человека не в состоянии ни создать, ни уничтожить ни единого атома вещества, а лишь позволяет перевести из одного состояния в другое, но ничто ни исчезает бесследно. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества.

Второй из этих законов устанавливает, что любые превращения энергии не позволяют получить её больше, чем было затрачено изначально, то есть любой материальный объект на Земле при любых физических, химических или иных изменениях может лишь превратить энергию из одного вида в другой, но не добиваться её возникновения или исчезновения.

Закон сохранения энергии формулируется также как первый закон (начало, принцип) термодинамики

Необходимо совершенно четко представить, что закон сохранения энергии имеет всеобщий характер и распространяется на все процессы на Земле, включая общественные и иные отношения человечества. Так, он безусловно действует в экономике; закон стоимости, например, является его прямым следствием. Энергетическое выражение любого количества всегда достовернее и справедливее, чем иное, тем более относительное - денежное, например.

Второй закон (начало, принцип) термодинамики:

Который определяет, что при лбом энергетическом процессе, текущем самопроизвольно, происходит переход энергии из концентрированной формы в рассеянную, то есть всегда есть потери энергии ( в виде недоступного для использования тепла), а стопроцентный переход из одного вида энергии в другой невозможен. Характерно действие этого закона при переходе из одной формы в другую в живых системах: солнечная энергия химическая при фотосинтезе и далее в пище консументов превращения в движение мышц, работу мозга и другие проявления жизни - сопровождается на каждом этапе и в конечном итоге деградацией высококачественной энергии, лишь небольшая часть которой переходит с одного уровня в другой, основная часть превращается в низкокачественное тепло и рассеивается в окружающей среде. В открытых системах энтропия, то есть мера неупорядоченности системы, в определённом смысле - свойство энергии переходит не в полезную работу, а в тепло и рассеивается в пространстве, может, как увеличиваться, так и снижаться, до определённой минимальной величины, но всегда большей нуля. Для экологических биолого-эволюционных, а также общественных процессов важное значение имеет принцип (закон) диссинации (рассеивания) Л. Онсагера, или принцип экономии энергии (экономии энтропии), который определяет, что при возможности развития процесса в некотором множестве направлений (каждое из которых допускается началами термодинамики) будет реализовано то, которое обеспечивает минимум диссинации энергии ( то есть минимум роста энтропии).

Закон биогенной миграции атомов ( или закон Вернадского):

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется под превосходящим влиянием живого вещества, организмов. Так происходило и в геологическом прошлом, миллионы лет назад, так происходит и в современных условия. Живое вещество или принимает участие в биохимических процессах непосредственно, или создает соответствующую, обогащенную кислородом, углекислым газом, водородом, азотом, фосфором и другими веществами, среду. Этот закон имеет важное практическое и теоретическое значение. Понимание всех химических процессов, которые происходят в геосферах, невозможно без учета действий биогенных факторов, в частности - эволюционных. В наше время люди влияют на состояние биосферы, изменяя ее физический и химический состав, условия сбалансированной веками биогенной миграции атомов. В будущем это послужит причиной очень отрицательных изменений, которые приобретают способность саморазвиваться и становятся глобальными, неуправляемыми ( опустынивание, деградация грунта, вымирание тысяч видов организмов). С помощью этого закона можно сознательно и активно предотвращать развитее таких отрицательных явлений, руководить биогеохимическими процессами, используя «мягкие» экологические методы.

Закон внутреннего динамического равновесия:

Н.Ф. Реймерс описал этот закон; устанавливающий, что энергия, вещество, информация и динамическое качество отдельных природных систем, включая экосистему и биосферу в целом и их иерархии, взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующее функционально структурные количественные и качественные перемены всех других показателей, сохраняя общую сумму качеств систем.

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных естественных систем и их иерархии очень тесно связаны между собою, так что любое изменение одного из показателей неминуемо приводит к функционально0структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы - энергетические, информационные и динамические. Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии, информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти изменения. Следует понять, что незначительное изменение одного показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и во всей экосистеме.

Изменения в больших экосистемах могут иметь необратимый характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты (то есть в глобальном масштабе) и в ее небольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем.

Закон внутреннего динамического равновесия:

- один из главнейших в природопользовании. Он помогает понять. Что в случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты) они приводят к значительным нарушениям энерго- и биобаланса на значительных территориях и во всей биосфере.

Закон генетического разнообразия:

Все живое генетическое разное и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

Закон имеет важное значение в природопользовании, в особенности в сфере биотехнологии (генная инженерия, биопрепараты), если не всегда можно предусмотреть результат нововведений во время выращивании новых микрокультур через возникающие мутации или распространения действия новых биопрепаратов не на те виды организмов, на которые они рассчитывались.

Закон исторической необратимости: развитие биосферы и человечества как целого не может происходить от более поздних фаз к начальным, общий процесс развития однонаправленный. Повторяются лишь отдельные элементы социальных отношений (рабство) или типы хозяйничанья.

Закон константности (сформулированный В. Вернадским):

Количество живого веществ биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная. Этот закон тесно связан с закон внутреннего динамического равновесия. По закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемо приводит к такой же по объему изменения вещества в другом регионе, только с обратным законом.

Следствие этого закона есть правило обязательного заполнения экологических ниш.

Закон корреляции (сформулированный Ж. Кювье): в организме как целостной системе все его части отвечают одна другой как за строением, так и за функциями. Изменение одной части неминуемо вызовет изменение в других.

Закон максимизации энергии (сформулированный Г. и Ю. Одумами и дополненный М. Реймерсом):

В конкуренции с другими системами сохраняется та из них, которая наибольшее оказывает содействие поступлению энергии и информации и использует максимальную их количество не наиэффективнее. Для этого такая система, большей частью, образовывает накопители (хранилища) высококачественной энергии, часть которой тратит на обеспечение поступления новой энергии, обеспечивает нормальный кругооборот веществ и создает механизмы регулирования, поддержки, стойкости системы, ее способности приспосабливаться к изменениям, налаживает обмен с другими системами. Максимизация - это повышение шансов на выживание.

Закон максимума биогенной энергии (закон В.И. Вернадского - Э.С. Бауэра):

Любая биологическая и «бионесовершенная» система с биотой, которая находится в состоянии «стойкого неравновесия» (динамичного подвижного равновесия с окружающей средой), увеличивает, развиваясь, свое влияние на среду.

В процессе эволюцию видов, твердит Вернадский, выживают те, которые увеличивают биогенную геохимическую энергию. По мнению Бауэра, живые системы никогда не находятся в состоянии равновесия и выполняют за счет своей свободной энергии полезную работу против равновесия, которого требуют законы физики и химии за существующих внешних условий.

Вместе с другими фундаментальными положениями закон максимума биогенной энергии служит основой разработки стратегии природопользования.

Закон минимума (сформулированный Ю. Либихом):

Стойкость организма определяется самым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если количество и качество экологических факторов близкие к необходимому организму минимума, он выживает, если меньшие за этот минимум, организм погибает, экосистема разрушается.

Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнения экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.

Закон ограниченности естественных ресурсов:

Все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемые. Планета есть естественно ограниченным телом, и на ней не могут существовать бесконечные составные части.

Закон однонаправленности потока энергии:

энергия, которую получает экосистема и которая усваивается продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго, третьего и других порядков, а потом редуцентам, что сопровождается потерей определенного количества энергии на каждом трофическом уровне в результате процессов, которые сопровождают дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) попадает очень мало начальной энергии ( не больше 0,25%), термин «кругооборот энергии» есть довольно условным.

Закон оптимальности:

Никакая система не может суживаться или расширятся к бесконечности. Никакой целостный организм не может превысить определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку его энергии. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования.

В природопользовании закон оптимальности помогает найти оптимальные с точки зрения производительности размеры для участков полей, выращиваемых животных, растений. Игнорирование закона - создание огромных площадей монокультур, выравнивание ландшафтов массовыми застройками и т.п. - привело к неприродной однообразности на больших территориях и вызвало нарушение в функционировании экоститем, экологические кризы.

Закон пирамиды энергии (сформулированный Р. Линдеманом):

С одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10% энергии.

По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствия и другими ресурсами.

Закон равнозначности условий жизни:

Все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон - совокупности действия экологических факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет большое значение.

Закон развития окружающей среды:

Любая естественная система развивается лишь за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно - это вывод из закон термодинамики.

Очень важными являются следствия закона.

1.Абсолютно безотходное производство невозможно.

2.Любая более высокоорганизованная биотическая система в своем развитии есть потенциальной угрозой для менее организованных систем. Поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни - оно будет уничтожено уже существующими организмами.

Биосфера Земли, как система, развивается за счет внутренних и космичеких ресурсов.

Закон уменьшения энергоотдачи в природопользовании: в процессе получения из естественных систем полезной продукции с течением времени (в историческом аспекте) на ее изготовление в среднем расходуется все большее энергии (возрастают энергетические затраты на одного человека). Так, ныне затраты на одного человека за сутки почти в 60 раз больше, чем во времена наших далеких предков (несколько тысяч лет тому назад). Увеличение энергетических затрат не может происходить бесконечно, его можно и следует рассчитывать, планируя свои отношения с природой с целью их гармонизации.

Закон совокупного действия естественных факторов (закон Митчерлиха-Тинемана-Бауле):

Объем урожая зависит не от отдельного, пусть даже лимитирующего фактора, а от всей совокупности экологических факторов одновременно. Частицу каждого фактора в совокупном действии ныне можно подсчитать. Закон имеет силу при определенных условиях - если влияние монотонное и максимально обнаруживается каждый фактор при неизменности других в той совокупности, которая рассматривается.

Закон толерантности (закон шелфорда):

Лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического влияния, диапазон между которыми определяет степень выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Соответственно закону любой излишек вещества или энергии в экосистеме становится его врагом, загрязнителем.

Закон грунтоистощения (уменьшения плодородия):

Постепенное снижение естественного плодородия почв происходит из-за продолжительного их использования и нарушения естественных процессов почвообразования, а также вследвие продолжительного выращивания монокультур (в результате накопления токсичных веществ, которые выделяются растениями, остатков пестицидов и минеральных удобрений).

Закон физико-химического единства живого вещества (сформулированный В. Вернадским):

Все живое вещество Земли имеет единую физико-химическую природу. Из этого явствует, что вредное для одной части живого вещества вредит и другой его части, только, конечно, разной мерой. Разность состоит лишь в стойкости видов к действию того или другого агента. Кроме того, через наличие в любой популяции более или менее стойких к физико-химическому влиянию видов скорость отбора за выносливостью популяций к вредному агенту прямо пропорциональная скорости размножения организмов и дежурство поколений. Через это продолжительное употребление пестицидов экологически недопустимое, так как вредители, которые размножаются значительно более быстро, более быстро приспосабливаются и выживают, а объемы химических загрязнений приходится все более увеличивать.

Закон экологической корреляции:

В экосистеме, как и в любой другой системе, все виды живого вещества и абиотические экологические компоненты функционально отвечают один другому. Выпадание одной части системы (вида) неминуемо приводит к выключению связанных с ею других частей экосистемы и функциональных изменений. Научной общественности широко известны также четыре закона экологии американского ученого Б. Коммонера:

все связанное со всем;

все должно куда-то деваться;

природа «знает» лучше;

ничто не проходит напрасно (за все надо платит).

Как отмечает М. Реймерс, первый закон Б. Коммонера близкий по смыслу к закону внутреннего динамического равновесия, второй - к этому же закону и закону развития естественной системы за счет окружающей среды, третий - предостерегает нас от самоуверенности, четвертый - снова затрагивает проблемы, которые обобщают закон внутреннего динамического равновесия, законы константности и развития естественной системы. По четвертому закону Б. Коммонера мы должны возвращать природе то, что берем у нее, иначе катастрофа с течением времени неминуемая.

Следует вспомнить также важные экологические законы, сформулированные в работах известного американского эколога Д. Чирса в 1991-1993 гг. Он подчеркивает, что Природа существует вечно (с точки зрения человека) и сопротивляется деградации благодаря действию четырех экологических законов :1) рецикличности или повторного многоразового использования важнейших веществ; 2) постоянного восстановления ресурсов; 3) консервативного потребления (если живые вещества потребляют лишь то (и в таком количестве), что им необходимо, не больше и не меньше); 4) популяционного контроля (природа не допускает «взрывного» роста популяций, регулируя количественный состав того или другого вида путем создания соответствующих условий для его существования и размножения). Важнейшей задачей экологии Д. Чирас считает изучение структуры и функций экосистем, их уравновешенности, или неуравновешенности, то есть причин стабильности и разбалансирования экосистем.

Таким образом, круг задач современной экологии очень широкий и охватывает практически все вопросы, которые затрагивают взаимоотношения человеческого общества и естественной среды, а также проблемы гармонизации этих отношений. Из сугубо биологической науки, которой была экология всего каких-то 30-40 лет тому, сегодня она стала многогранной комплексной наукой, главной целью которой есть разработка научных основ спасения человечества и среды его существования - биосферы планеты, рационального природопользования и охраны природы. Ныне экологическим воспитанием охватываются все слои населения на планете. Познание закон гармонизации, красоты и рациональность природы поможет человеку найти верные пути выхода из экологического криза. Изменяя и в дальнейшем естественные условия (общество не может жить иначе), люди будут вынуждены делать это обдумано, взвешено, предусматривая далекую перспективу и опираясь на знание основных экологических законов.

Заключение

Логика развития жизни на Земле определяет деятельность человека как главный фактор, причем биосфера может существовать без человека, но человек не может существовать без биосферы. Фактором существования биосферы является чистая вода. Следующие поколения не простят нам то, что мы лишили их возможности наслаждаться первозданной природой. Сохранить гармонию человека и природы - основная задача, которая стоит перед настоящем поколением Это требует изменения многих ранее сложившихся представлений о соизмерении человеческих ценностей. Необходимо развитие у каждого человека “ экологического сознания”, которое будет определять выбор вариантов технологий, строительства предприятий и использования природных ресурсов. Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистки производственных сточных вод. Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются ,а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность

Список используемой литературы

1.Новиков Ю.В., Экология, окружающая среда и человек. Москва: ФАИР-ПРЕСС,2003г.

2. Резчиков Е.А. Экология: Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. - М.,МГИУ,2000-96с.

3.Сергеев Е.М., Кофф. Г.Л. Рациональное использование и охрана окружающей среды - Москва, Высшая школа,2005г.

Размещено на www.allbest.