Анализ современного состояния экосистемы

Размещено на http://allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Кафедра «СОД»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1

по дисциплине

«Экология»

Выполнил: Адушев А.С.

студент группы ЭНС-10-1

учебный шифр 1042380

Проверил: Пирогова М.С.

Красноярск, 2014



Введение

В настоящее время происходит размывание границ понятия «экология» и превращение ее из фундаментальной синтетической биологической науки в нечто аморфное, не имеющее четких границ.

Осознание, что человек своей бесхозяйственной деятельностью поставил себя и все живое под угрозу экологической катастрофы, вызвало повышенный интерес к природоохранным проблемам самых различных слоев человеческого общества и появление целого ряда дисциплин, терминов и понятий, таких как «глобальная экология», «экология человека», «социальная экология», «инженерная экология», «архитектурная экология» и т.д. С одной стороны, это подняло престиж экологии, а с другой - резко снизило понимание фундаментальных явлений и решений возникших экологических проблем и прогнозирование ситуаций.

Приходится слышать нелепые высказывания «в городе экология плохая», хотя смешно было бы слышать «плохая физика» (если отключили свет) или «плохая химия» (например в зоне нефтебазы). К этому можно было бы относиться со здоровым юмором, если бы не удручающее обстоятельство, что в результате такого размывания понятия «экология» и необходимости вкладывания государством и ведомствами средств в экологические экспертизы и природоохранные мероприятия, в природоохранные структуры попали прежде всего представители властных структур и некомпетентные номенклатурные специалисты.

Недостаточна и подготовка специалистов-экспертов. Нет сомнения, что вышеперечисленные специализации в области экологической науки полезны и имеют право на существование, так же как и рассматриваемый нами предмет «Системная экология».

Но следует отметить, что всегда при решении различных экологический проблем следует иметь в виду, что действительно «экология» -это наука об отношениях между живыми организмами и окружающей их средой обитания, и она находится в связи с биогеохимией, почвоведением, гидрологией и другими разделами наук о земле (геологических, химических и пр.), а также и со многими биологическими науками и является по своей сути системной.

Как и все биологи, эколог должен иметь достаточно ясное представление о виде, его структуре и системе видовых адаптаций, на каком бы уровне (организменном, семейно-стадном, популяционном, экосистемном или биосферном) он ни работал. Ибо каждый вид живых организмов существует в природе только успешно контактируя с внешней средой для обеспечения его основных жизненных процессов (прежде всего питания, размножения, роста), т.е. экологических характеристик. Но особи в природе не существуют вне популяций, которые образуют сообщества или биоценозы, вступая между собой в различные отношения, и вместе с окружающей средой составляют экосистему.



1. Критерии качества окружающей среды

1.1 Влияние состояния окружающей среды на здоровье человека

Глубокие всесторонние изменения среды обитания человека влекут за собой рост экологически обусловленного изменения здоровья населения. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), воздействие химических веществ может являться ведущим фактором в развитии значительного числа болезней человека. Выяснено также, что структура заболеваемости в определенной мере зависит и от природных, в первую очередь - климатических условий, а также от вида промышленности, качественного состава выбросов и их концентрации в воздушном пространстве.

При обсуждении вопросов общей экологии, в качестве интегрального показателя состояния природной среды была предложена биологическая продуктивность ландшафтов и ее соотношение с зональной их продуктивностью. В.А.Красилов (1992) предлагает производить оценку ухудшения состояния природной среды по комплексу следующих показателей, анализ которых позволяет выявить три состояния среды: неблагополучное, кризисное и состояние экологического бедствия.

Неблагополучное состояние среды характеризуется, по его мнению, существенным отклонением параметров экосистем от нормального их развития в нетронутых условиях (от базового состояния). Наиболее показательно увеличение отношения продуктивности к биомассе, мортомассы (отмершего органического вещества) к биомассе, биомассы консументов к биомассе первичных продуцентов, при сокращении видового разнообразия.

В качестве показательного примера можно привести экосистему эвтрофицирующего водоема, для которого характерна ураганная продуктивность синезеленых водорослей, при том условии, что общая биомасса их увеличивается крайне незначительно. Между тем, масса отмерших водорослей, скопившаяся на дне водоема, растет существенно быстрее биомассы - рост последней, по мере зарастания поверхности водоема, может стать практически постоянным. И, наконец, на фоне резкого снижения биологического разнообразия экосистемы, обусловленного нарушением кислородного баланса, возможно активное размножение консументов, приспособившихся к указанным условиям. Эта особенность экосистемы используется, в частности, для интродукции в эвтрофицируемые водоемы некоторых видов рыб, свободно размножающихся в подобных условиях, однако не имеющих конкурентов и консументов второго порядка, способных регулировать их численность.

В.А.Красилов также предлагает интегральный показатель нарушения ценотического климакса, отмечая, что кризисное состояние экосистемы соответствует дисклимаксу - снятию климаксной фазы или, иначе, нарушению квазистиационарного состояния, к которому всякая экологическая система стремится в своем развитии.

Состояние экологического бедствия характеризуется необратимым ретроградным развитием экосистемы, включая утрату системой самих системных свойств, вплоть до ее видового разнообразия.

Однако и эти подходы, существенно детализирующие обобщенную оценку на основе использования биологической продуктивности в качестве основного критерия, при достаточной сложности получения фактических данных, не обеспечивают в полной мере оценку качества окружающей среды, если она рассматривается с позиций качества жизни и анализируется ее воздействие на здоровье человека.

Потому коснемся еще раз вопроса качества природной среды или природной компоненты городской среды, если речь идет об высоко урбанизированных территориях.

Очевидно также, что состояние природной среды или ее компонентов являются лишь частью такого сложного понятия, как качество жизни, предопределяющего степень благополучия или неблагополучия существования общества и каждого его члена.

В местностях заселенных людьми, а также в городах, поселках, деревнях, везде, где живут люди, наивысшим, замыкающим показателем экологического благополучия является здоровье человека, здоровье людей, поживающих в данной местности, селе, городе. Однако, экологическое благополучие есть необходимое, но еще недостаточное условие обеспечивающее хорошее здоровье населения. Оно определяется также социальными и экономическими реалиями, уровнем медицинского обслуживания и рядом других факторов, лежащих вне экологической проблематики. загрязнение гидроциклон экология

В работе "Окружающая среда и здоровье человека" представлены следующие основные исходные положения (с. 13):

1. Здоровье человека находится в определенных взаимосвязях с окружающей его средой.

2. При оптимально развивающихся взаимосвязях и взаимоотношениях человека со средой обитания, его здоровье стремиться к норме, а среда воспринимается, как "здоровая". Это условия равновесия или гомеостаза. В которых человек может успешно осуществлять свои биосоциальные функции.

3. Если эти взаимосвязи и взаимоотношения сопровождаются отклонениями состояния здоровья человека от нормы, выражающиеся, в частности, в форме болезней, то среда оценивается, как нездоровая.

4. Если эти взаимоотношения складываются таким образом, что человек не может выполнять своих биосоциальных функций, а жизнь в подобных условиях становится невозможной, среда оценивается, как экстремальная.

Понятно, что здоровье человека отнюдь не всегда зависит напрямую от состояния окружающей среды. На него оказывает также влияние образ жизни, наследственность, какие то факторы, воздействовавшие в прошлом. И, тем не менее, в статистических оценках, здоровье общества безусловно является отражением и важнейшим интегральным показателем состояния окружающей среды урбанизированных территорий.

Иначе можно сказать так: при хорошем экологическом состоянии территории может состояться хорошее здоровье населения, при плохом - не может.

Следовательно, ссылаясь на здоровье людей, как на высший показатель экологического благополучия территории, следует оговориться: здоровое общество всегда указывает на здоровую экологическую обстановку, нездоровое - на возможность существования неблагоприятных экологических условий.

Отталкиваясь от обратного, можно утверждать, что на экологическом неблагополучии, на разрушенной природе здорового и счастливого общества построить нельзя и никаких альтернатив здесь нет.

Компенсация разрушеной природы в форме строительства дополнительных больниц, санаториев, здравпунктов, что подчас выдается как благо цивилизации, лишь усугубляет социальную напряженность и многие другие негативные процессы, отрицательно сказывающиеся на здоровье людей. Еще несколько слов о здоровье.

Понятие здоровья включает в себя сохранение и развитие биологических, физиологических и психологических процессов, трудоспособности и социальной активности, продуктивности труда, максимальной продолжительности жизни.

Изменения, происходящие в окружающей среде индуктируются в здоровье человека через реализацию его биологических, социальных или духовных потребностей, возможность удовлетворения которых в равной мере определяется внешними причинами и внутренним состоянием человека.

Эти изменения могут найти отражение в таких показателях степени благополучия общества, как рождаемость, смертность, в том числе - детская, средняя продолжительность жизни, частота и структура заболеваний.

Многочисленными наблюдениями показано, что структура и частота заболеваемости находится в прямой зависимости от качества среды обитания человека и, в частности, от состава промышленных выбросов.

Доктор Владимир Черноусенко, физик-ядерщик, назначенный научным инспектором по ликвидации последствий чернобыльской катастрофы писал, что только в мероприятиях по ликвидации радиационного загрязнения принимали участие от пяти до семи тысяч человек и все, кто с самого начала участвовал в этих работах и подвергался радиационному облучению в течении часа или больше в районе разрушенной АЭС уже умерли.

По крайней мере 20 миллионов советских граждан получили высокую дозу облучения и погибли уже десятки тысяч людей. Но Чернобыль - не единственный объект рассеивания радионуклидов.

Есть еще комбинат Маяк на Южном Урале, Горнохимический комбинат под Красноярском, Семипалатинский полигон в Казахстане, простирающий свое влияние в Алтайский край России, острова Новой Земли с их военным ядерным полигоном свалками и сливами радиоактивных отходов в окружающие морские акватории, бессчетные "мелкие" ядерные объекты, связанные с субмаринами, мирными атомными взрывами в хозяйственных целях.

Очень часто, когда вопрос касается повышенного радиоактивного фона, можно слышать о чуть ли не полезности такового. И уж во всяком случае нимало говорится о значительной приспособляемости к нему организма человека.

Между тем, долгосрочное обследование работников американской лаборатории "Оук-Ридж" в Теннеси, подвергшихся очень слабому радиоактивному облучению на протяжении многих летпоказало, что из 1524 человек, умерших в интервале времени 1943-1972 годы, 28 человек умерли от лейкемии, что на 96% выше среднестатистической для населения подобной группы.

Эти данные согласуются с высказываниями ак. А.Д.Сахарова, который писал в своих воспоминаниях, что даже незначительное облучение добавляет степень риска заболеть онкологическими заболеваниями. И с преимущественно преждевременной смертью от раковых заболеваний специалистов геологов и гидрогеологов, работавших на урановых рудниках в Восточной Германии.

1.2 Основные критерии оценки качества среды

Ядами или токсикантами называют вредные вещества, воздействующие на организм или экосистемы.

Токсикология - наука о потенциальной опасности воздействия вредных веществ на живые организмы и экосистемы.

Основными задачами токсикологии являются:

а) установка токсикологических характеристик технологических процессов, дающая возможность обосновать рекомендации по такому изменению производства, которое уменьшает количество или исключает вредные полупродукты или побочные соединения;

б) формулирование медико-технических требований к планированию производственных помещений, к аппаратуре, к санитарно-техническому оборудованию (в том числе очистному или рассеивающему) и в случае необходимости к индивидуальным средствам защиты.

В основе этого лежит установление предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в различных средах. Критерием оценки загрязнения окружающей среды является сравнение практических концентраций примесей в этой среде с ПДК.

Нормы ПДК являются исходной базой для проектирования и экспертизы новых машин и механизмов, технологических линий, промышленных сооружений и предприятий, а также для расчета вентиляционных, газопылеулавливающих, кондиционирующих и других очистительных систем, контролирующих приборов и систем сигнализации. ПДК различных веществ в разных средах устанавливаются по лимитирующему признаку вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому.

Для воздушной среды

1. ПДК_рз - это предельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны (мг/м³).

2. Эта концентрация при ежедневной (кроме выходных дней) работе в пределах 8 часов или при другой продолжительности рабочего дня (но не более 41 часа в неделю) в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки настоящего и будущего поколений.

3. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих.

4. ПДК_мр - предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в воздухе населенных мест (мг/м³). Эта концентрация при вдыхании в течение 20 минут не должна вызывать рефлекторных (ощущение запаха, световой чувствительности и т.д.) реакций в организме человека.

5. ПДК_сс - предельно допустимая среднесуточная концентрация вещества в воздухе населенных мест (мг/м³). Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неограниченно долгом вдыхании.

Загрязняющие вещества по степени воздействия на организм человека разделены по следующим классам опасности (ГОСТ 12.1.007-76):

I - чрезвычайно опасные (ПДК_рз< 0,1 мг/м³);

II - высоко опасные (ПДК_рз = 0,1 - 1,0 мг/м³);

III - умеренно опасные (ПДКрз = 1,0 - 10,0 мг/м³);

IV - мало опасные (ПДК_рз> 10,0 мг/м³).

Концентрация вредного вещества в воздухе производственных помещений не должна превышать ПДК_рз, в воздухе для вентиляции производственных помещений - 0,3 ПДК_рз, в атмосферном воздухе населенных пунктов - ПДК_мр, в зоне отдыха и курортов - 0,8 ПДК_мр.

За рубежом, например в США, часто пользуются другим выражением концентрации:

млн.-1 = 1 объем загрязнения / 106 объемов загрязненного воздуха = 10-4% (объемных). (1.1)

Для пересчета концентрации используют соотношение

(1.2)

где М - молекулярная масса загрязнителя;

24,5 - объем в литрах 1 моль газа при 25°С и 760 мм рт.ст.

Характеристики токсичности некоторых распространенных загрязнителей воздуха:

Для водной среды

1. ПДК_в - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (мг/л).

2. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни, а также на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

3. ПДК_вр - предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (мг/л).

4. Интегральные показатели:

а) БПК - биохимическая потребность в кислороде (мг O₂/л), т.е. убыль растворенного кислорода, использованного в биохимических процессах окисления органических веществ (исключая процессы нитрификации), за время инкубации пробы 2, 5, 10, 20 суток (БПК_п - за 20 суток, БПК₅ - за 5 суток);

б) ХПК - химическая потребность в кислороде, определенная бихроматным методом, т.е. количество кислорода, которое эквивалентно количеству окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в 1 литре воды (мг O₂/л).

По отношению БПК_п/ХПК судят об эффективности биохимического окисления растворенных веществ.

Для почвы

ПДК_п - предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы (мг/кг).

Эта концентрация не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды, на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Для продуктов питания

ПДК_пр (ДОК) - предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вещества в продуктах питания (мг/кг).

При отсутствии норм ПДК для различных сред устанавливают временный гигиенический норматив ВДК (ОБУВ) - временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) вещества. Временный норматив устанавливают на определенный срок (2-3 года), затем пересматривают.

Различные вещества могут оказывать сходное неблагоприятное воздействие на организм (в офсетной печати - фенол и ацетон; в высокой печати - оксид азота (IV) и формальдегид), т.е. обладать эффектом суммации негативного воздействия.

Их концентрации в этом случае должны удовлетворять условию

где С₁, С₂, ..., С_n - концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации;

ПДК₁, ПДК₂, ..., ПДК_n - предельно допустимые концентрации этих веществ.

Основными организациями, контролирующими выбросы предприятий, являются санитарно-эпидемиологические станции (СЭС), территориальные управления Госкомитета гидрометеорологии и контроля природной среды, Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок и т.д.

В целях предотвращения загрязнения окружающей среды для каждого источника загрязнения и для всего предприятия в целом устанавливаются научно-технические нормативы - предельно допустимые экологические нагрузки на окружающую среду (ПДЭН). Для выбросов вредных веществ в атмосферу - предельно допустимый выброс (ПДВ), для сброса сточных вод - предельно допустимый сброс (ПДС).

ПДВ (г/с) - это максимальное количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу в единицу времени, которое в сумме с выбросами из других источников загрязнения не создает приземной концентрации загрязнителя, превышающей значение ПДК.

ПДВ одних и тех же вредных веществ, используемых в различных регионах и на различных предприятиях, могут не быть одинаковыми. Они устанавливаются с учетом рельефа местности, метеорологических условий, фоновых концентраций и характера выбросов.

Если в воздухе населенного места концентрация загрязняющего вещества больше ПДК, а величина ПДВ действующего предприятия по объективным причинам не может быть достигнута, то в этом случае предусматривается поэтапное снижение количества загрязнителя, и на каждом этапе устанавливается временно согласованный выброс (ВСВ), (г/с).

При установлении ПДВ и ВСВ необходимо учитывать фоновые концентрации, значения которых выдаются предприятию территориальными надзирающими организациями. Для городов с населением менее 250 тысяч человек приняты следующие нормы фоновых концентраций веществ (мг/м³): SO₂ - 0,1; NO₂ - 0,03; CO - 1,5; пыль - 0,2.

ПДС (г/с) - это максимальное количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в водный объект со сточными водами в единицу времени, которое у первого расчетного пункта водопользования не создает концентрации загрязнителя, превышающей ПДК.

Если для действующего предприятия величина ПДС по объективным причинам не может быть достигнута, то в этом случае предусматривается поэтапное снижение количества загрязнителя и на каждом этапе устанавливается временно согласованный сброс (ВСС), (г/с).



2. Конструкция и описание работы аппарата "Гидроциклон"

Гидроциклон -- (от др.-греч. ?дщс -- вода и кхкл?н -- вращающийся) (центробежный сепаратор) аппарат, предназначенный для обесшламливания, сгущения шламов и продуктов флотации, осветления оборотных вод, классификации рудной пульпы в стадиях тонкого измельчения в замкнутом цикле с шаровыми мельницами и обогащения тонких фракций угля и руд в водной среде и тяжелых суспензиях в центробежном поле, создаваемом в результате вращения пульпы.

Принципиальная схема гидроциклонирования: «1» -- введение в аппарат суспензии; «2» -- выход твёрдой фазы; «3» -- выход осветлённой жидкости

Принцип действия гидроциклонов основан на сепарации частиц твёрдой фазы во вращающемся потоке жидкости. Величина скорости сепарирования частицы в центробежном поле гидроциклона может превышать скорость осаждения эквивалентных частиц в поле гравитации в сотни раз. В последнее время все чаще в технологии обогащения применяют кластер гидроциклонов, что позволяет существенно повысить производительность по потоку, при сохранении тонкости классификации, а также снизить давление пульпы в питании кластера и соответственно уменьшить потребляемую мощность питающих пульповых насосов.

2.1 Основные преимущества гидроциклонов

К основным преимуществам гидроциклонов можно отнести:

· высокую удельную производительность по обрабатываемой суспензии;

· сравнительно низкие расходы на строительство и эксплуатацию установок;

· отсутствие вращающихся механизмов, предназначенных для генерирования центробежной силы; центробежное поле создается за счет тангенциального ввода сточной воды;

· возможность создания компактных автоматизированных установок.

· предназначены для классификации пульп вихревом потоке

2.2 Характеристики гидроциклонов

· диаметр цилиндрической части -- до 2000мм

· угол конуса -- от 5° до 180°, в основном применяются с 20°

· эквивалентный диаметр питающего отверстия -- до 420мм

· диаметр сливового отверстия -- до 520мм

· диаметр пескового отверстия -- до 500мм

· давление на воде -- до 4,5кг/смІ

· крупность слива -- до 300мкм

· габаритные размеры: длина -- до 3400 мм, ширина -- до 3500 мм, высота -- до 8500мм

· производительность -- до 2100мі/час

· масса -- до 11 500кг

2.3 Применение гидроциклонов

· разделение по крупности в водной среде измельченных руд и других материалов в процессе классификации

· обогащение мелко- и среднезернистых руд в тяжелых суспензиях

· обезвоживание продуктов обогащения рудных и других полезных ископаемых

· дешламация продуктов обогащения рудных и других полезных ископаемых

2.4 Рабочие инструменты гидроциклонов

· цилиндрично -- конический сосуд

· питающая насадка

· песковая насадка

· сливной патрубок

· сливная труба

2.5 Классификация гидроциклонов

· цилиндроконические гидроциклоны

· батарейные гидроциклоны

· стандартные гидроциклоны



2.6 Батарейные гидроциклоны

Батарейные гидроциклоны применяются при обогащении руд полезных ископаемых для классификации в водной среде по крупности тонкодисперсных твердых материалов в центробежном поле, создаваемом в результате вращения пульпы.

Исходная пульпа подается в гидроциклон под давлением через питающую насадку, установленную тангенциально, непосредственно под крышкой корпуса.

Пески разгружаются через нижнюю песковую насадку; слив проходит через внутренний сливной патрубок, расположенный в центре крышки, и далее выводится по сливной трубе.

2.7 Применение

Применение гидроциклонов в металлургическом производстве позволяет значительно снизить энергозатраты и уменьшить износ мельниц за счет снижения процесса переизмельчения частиц руды.

Батарейные гидроциклоны нашли практическое применение в угольной промышленности и нефтедобычи, в пищевой, целлюлозно-бумажной отраслях, в системах водоподготовки. Они используются во многих технологических циклах, в качестве сгустителей, осветлителей, классификаторов. Замена существующих классификаторов на гидроциклонные установки в условиях действующего производства, позволяет высвободить до 50 % производственных площадей участков классификации.



2.8 Особенности оборудования

· Двухуровневая система защиты от засорения

· Возможность эксплуатации установок за счет гидростатического напора, без использования центробежных насосов и дополнительных ёмкостей

· Малые габариты и вес, позволяющие разместить необходимое количество аппаратов на существующих производственных площадях

· Использование полиуретанов при изготовлении быстроизнашиваемых частей позволяет увеличить срок службы песковых насадок до двух с половиной лет, корпусов и сливных насадок -- до четырех-пяти лет, что существенно сокращает затраты на ремонт и обслуживание

· Технологическая схема подключения, конструкция и режим работы рассчитываются индивидуально.

2.9 Преимущества

· Стойкость материалов, применяемых для изготовления аппаратов, позволяет увеличить ресурс оборудования в 5-9 раз по сравнению с гидроциклонами, выполненными из износоустойчивого чугуна

· Устойчивая работа гидроциклонов в широком диапазоне изменения входных параметров позволяет максимально упростить алгоритм автоматизированного управления

· К каждому аппарату прилагается блок-схема управления процессом, которая позволяет составить программу контроля, адаптированную под уже существующую информационно-управляющую систему технологическим процессом



3. Способы наблюдения за загрязнением природных вод

3.1 Наземные наблюдения

Мониторинг должен включать наблюдения за источниками и характером воздействия; состоянием окружающей природной среды экосистем и биосферы в целом. Подразумевается также получение данных о фоновом состоянии наблюдаемых объектов.

Для определения динамики изменений состояния среды измерения должны проводиться через определенные интервалы времени, а по важнейшим показателям - непрерывно. Для выделения антропогенных воздействий необходимо знать первоначальное состояние экосистем. Для этого необходима информация о фоновом состоянии водной среды (наблюдения на местах, удаленных от источников воздействия), как в целом, так и каждого региона и района.

Наземные наблюдения по глобальному мониторингу за водными объектами проводятся в биосферных заповедниках. Сеть станций должна охватывать каждый из биномов на Земле. Общее количество станций оценено в 20 - 40 единиц. Наблюдения на станциях глобального фонового мониторинга носят комплексный характер. Диагностируется атмосфера (на высоте 2 м от подстилающей поверхности); атмосферные выпадения и снежный покров; водные объекты; почва и биологические объекты. Все работы проводятся по единой программе.

Мониторинг водных объектов включает наблюдения за поверхностными и подземными водами, донными отложениями и взвесями.

Отслеживаются свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, бензапирен, ДДТ, хлорорганические соединения и биогенные элементы. Вода и взвеси наблюдаются в характерные гидрологические периоды (половодье, межень, паводки), а донные отложения - один раз в год.__

При проведении работ широко используются методы химического и физико-химического анализа, позволяющие определить количественный и качественный состав загрязняющих веществ в природной среде.

Стандартными методами контроля за состоянием загрязнения вод на более низких уровнях являются также определение химического потребления кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК).

Химическое потребление кислорода - величина, характеризующая общее содержание в загрязненной воде органических и неорганических восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК обычно выражают в единицах количества кислорода, расходуемого на окисление.

Биохимическое потребление кислорода - количество кислорода на единицу объема воды (1 л), необходимое на окисление всех органических веществ в аэробных условиях за определенное время (несколько суток). При анализе состава сточных вод чаще всего применяют «многокомпонентные» методы, позволяющие определять широкий спектр химических веществ. К ним относятся атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографический методы.

Отдельным видом наземных наблюдений можно считать «наземную или полевую проверку», т. е. наблюдения поверхности Земли на специально выбранных тестовых участках в связи с дистанционными исследованиями.

Подобные наблюдения проводятся для проверки точности и калибровки приборов, используемых в дистанционных методах зондирования, и для проверки правильности интерпретации информации, полученной на основе показаний этих приборов.

3.2 Биоиндикационные методы

Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств воды. Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.

Биоиндикация - метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем, обнаружения и определения антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Это исследование группы особей одного вида или биотических сообществ, по наличию, состоянию, и поведению которых судят об изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.

Простейшим диагностическим признаком служит общий физиономический облик, обусловленный преобладанием тех или иных жизненныхформ организмов. Характерным индикатором является видовой состав.

Возможны следующие уровни биоиндикации:

- биохимические и физиологические реакции (изменение различных процессов и накопление определенныхтоксикантов в органах);

- аналитические, морфологические, биоритмические и поведенческие реакции;

- флористические и фаунистические изменения;

- популяционные, биогеоценотические и экосистемные изменения.

Биоиндикаторами могут служить как отдельные процессы в клетке или организме (уменьшение содержания хлорофилла, накопление серы в листьях), так и морфологические изменения (изменения формы и размера листовой пластинки, снижение линейного и радиального прироста).

Существуют два основных метода биоиндикации: пассивный и активный . В первом случае исследуют видимые или незаметные повреждения и отклонения от нормы, являющиеся признаками неблагоприятного воздействия , во втором используют ответную реакцию наиболее чувствительных к данному фактору организмов ( биотестирование ) . Это может быть как один фактор (СО2) , так и многокомпонентная смесь (выхлопные газы).

В порядке возрастания толерантности к загрязнениям растительные организмы можно расположить так: грибы, лишайники, хвойные, травянистые растения, листопадные деревья.

3.3 Физико-химические методы

Для проведения физико-химического анализа воды необходимо правильно провести отбор проб . В зависимости от цели исследования проба воды для анализа может быть получена несколькими способами:

- путем однократного отбора всего количества воды, нужного для анализа;

- смещение проб, отработанных через определенные промежутки времени в одном месте исследуемого водоема;

- смещение проб, отработанных одновременно в разных местах исследуемого водоема.

Отбор проб воды на проточных водоемах производится на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта), а на непроточных водоемах и водохранилищах - на 1км в обе стороны от пункта водопользования.

Обычно пробы в створе отбираются в трех точках (у обоих берегов и в фарватере); при ограниченных технических возможностях или на небольших водоемах допускается отбор проб в одной - двух точках (в местах наиболее сильного течения). Чаще всего пробы отбираются в 5 - 10 м от берега на глубине 50 см. Объектом особого внимания должны стать загрязненные струи.

Если на реке имеется сброс сточных вод от промышленных предприятий , стоки животноводческих ферм и т. д., то отбор проб воды проводят ниже сброса на 500 м, что позволяет контролировать степень загрязнения воды в реке сточными водами (для сравнения следует взять пробу на 500 м выше сброса сточных вод). Если предполагается, что в результате сброса сточных вод в придонных слоях накапливаются оседающие вредные вещества, которые могут стать источником вторичного загрязнения воды, отбирают природные пробы на расстоянии 30 - 50 см от дна.

В водохранилищах, озерах, прудах, где течение воды резко замедленно, качество воды может быть неоднородным на различных участках (здесь возможно возникновение вторичных источников загрязнения), по-этому в этих водоемах обычно берут серию проб по глубине.

Сразу же после взятия пробы необходимо сделать запись об условиях сбора, направлении ветра, указать дату и час отбора воды.

3.4 Дистанционное зондирование

Под дистанционным наблюдением понимают бесконтактную регистрацию электромагнитного поля и интерпретацию полученных изображений. Преимущества дистанционных методов наблюдения заключаются в многомасштабности и многовременности .

Периодичность дистанционных наблюдений за основными природными и антропогенными процессами.

Система ДМЗ состоит из следующих элементов:

- банка данных исходной информации;

- регулярно восполняемого банка аэрокосмических материалов;

- системы оперативного дешифрирования материалов съемок

Дистанционные методы наблюдения включают:

- составление тематических карт, отражающих распределение и со- стояние природных и антропогенных объектов на начало работ по мониторингу;

- осуществление регулярного картографического слежения за происходящими изменениями природных и антропогенных объектов на основании регулярно повторяемых аэрокосмических съемок.

Все дистанционные методы наблюдений за окружающей средой можно подразделить на активные и пассивные. В основе обоих методов лежит взаимодействие электромагнитных волн оптического диапазона частот с материальными объектами и распространение этих волн в вакууме, атмосфере и в водной среде.

Особенностью пассивных методов является наличие в аппаратуре лишь приемника оптического излучения. Источником излучения, несущего информацию об объекте, служит в конечном счете Солнце.

В активных методах аппаратура включает не только приемник, но и источник зондирующего излучения (сигнала), посылаемого с летательного аппарата на Землю.

На современном этапе развития техники дистанционного зондирования из космоса используются в основном пассивные методы, требующие малогабаритной аппаратуры с умеренным потреблением энергии. Использование передатчика в активных методах приводит к увеличению размеров аппарата, его массы и требуемой энергии. Однако информативность активных методов значительно выше.

Носителями аппаратуры могут быть различные наземные установки (вышки), аэростаты, средневысотные и высотные беспилотные и пилотируемые самолеты, высотные научно-исследовательские ракеты, пилотируемые космические летательные аппараты и орбитальные станции, искусственные спутники Земли.

3.5 Пассивные методы

Простейшим оптическим методом исследования Земли из космоса является визуальное наблюдение. К приборам, работающим в видимом диапазоне электромагнитного спектра, относятся различного типа фотографические камеры (покадровые, панорамные и щелевые) и телевизионные камеры со специальной передающей электронно-лучевой трубкой. Кроме того, для получения изображения в нескольких диапазонах длин волн применяется многозональное фотографирование. Преимуществом этой аппаратуры являются еенадежность, хорошая разрешающая спо-собность на местности, большая информативность. Недостатки - зависимость от облачности и солнечного освещения.

К приборам, работающим за пределами видимого диапазона электромагнитного спектра, относятся инфракрасные и микроволновые радиометры, измеряющие величину потока излучения, образующегося отраженной и рассеянной солнечной радиацией и собственным излучением земной поверхности и атмосферы в различных диапазонах длин волн. Инфракрасные радиометры по своим преимуществам и недостаткам сходны с системами, работающим в видимом диапазоне спектра. Микроволновые радиометры имеют невысокую разрешающую способность, но их работа не зависит от погодных условий.

Активные методы. К активным средствам зондирования, посылающим сигналы и регистрирующим их отражение от земной поверхности, относятся микроволновые радары и лидары (лазерные радары). Основными преимуществами этих систем являются независимость от погодных условий и освещения, зондирование поверхностных слоев, в том числе вглубь. Недостатки - невысокая разрешающая способность, мелкий масштаб изображения.



4. С чем связано частое ныряние водоплавающих птиц в проруби пруда в самые сильные морозы?

Птицы ныряют в проруби, потому что в мороз там теплее кроме того, птицы, которые ныряют в проруби, там и кормятся, а в мороз им есть нужно больше

Чем сильнее морозы, тем дольше купаются в проруби водоплавающие птицы, особенно нырковые утки. Как можно объяснить такую особенность? (У нырковых уток во время ныряния на перьях оттаивают льдинки, т. к. температура воды +4оС.)



Заключение

К концу ХХ века загрязнение окружающей среды отходами, выбросами, сточными водами промышленного производства, сельского хозяйства, коммунального хозяйства городов приобрели глобальный характер, что поставило человечество на грань экологической катастрофы. Современный экологический кризис не первый в истории человеческой цивилизации. Периодическое обострение экологической ситуации на Земле является объективной исторической закономерностью и связано с особенностью развития производительных сил общества.

На определенном этапе развития хозяйственной деятельности человека происходит истощение доступных для эксплуатации природных ресурсов -- развивается экологический кризис. Он преодолевается через рост технической вооруженности общества и расширение границ доступных природных ресурсов. Экологические кризисы могли длиться сотни и даже тысячи лет. История знает немало примеров, когда древние цивилизации погибали, пытаясь построить свое могущество на чрезмерной эксплуатации природных ресурсов (районы Междуречья).

Но никогда раньше биосфера не была так уязвима со стороны человека, как в последнее время. За последние 50 лет заметно изменились все жизненно важные параметры биосферы: химический состав, температурный режим, состояние всех ее оболочек и даже самые верхние слои атмосферы. Нарастающая зависимость состояния окружающей среды от деятельности людей ставит их самих в зависимость от изменяемой ими биосферы. Растет понимание того, что главными ценностями для нормального развития людей являются такие естественные блага, как чистая вода, неотравленный воздух, почва, способная давать полезные для здоровья продукты питания.



Литература

1. Акимова Т.В. Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда: Учебник для студентов вузов/ Т.А.Акимова, В.В.Хаскин; 2-е изд., перераб. и дополн.- М.:ЮНИТИ, 2009.- 556 с.

2. Акимова Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для студентов техн. направл. и специал. вузов/ Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В.Хаскин..- Под общ. ред. А.П.Кузьмина; Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006.- 343 с.

3. Бродский А.К. Общая экология: Учебник для студентов вузов. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. - 256 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для бакалавров, магистров и студентов вузов.

4. Воронков Н.А. Экология: общая, социальная, прикладная. Учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2006. - 424 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

5. Коробкин В.И. Экология: Учебник для студентов вузов/ В.И. Коробкин, Л.В.Передельский. -6-е изд., доп. И перераб.- Ростон н/Д: Феникс, 2007.- 575с. Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов.

6. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. 2-е изд.Учебник для вузов. М.: Дрофа, 2008. - 624 с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов технич. вузов.

7. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Уч. пособие для стут. химико-технол. и техн. сп. вузов./ Под ред. В.А.Соловьева, Ю.А.Кротова.- 4-е изд., испр. - СПб.: Химия, 2007. -238с. Рекомендован Минобр. РФ в качестве учебника для студентов вузов.

Размещено на Allbest.ru