Экология. Экология здоровья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экология. Экология здоровья



Химические соединения	Содержание (мг/сигар)
1. Оксид углерода 2. Диоксид углерода 3. Оммоний 4. Цианистый водород 5. Изопрен 6. Ацитальдегид 7. Апролент 8. Формальдегид 9. Нитрозодиметиламин 10. Нитрозометилэтиламин 11. Гидразин 12. Нитрометан 13. Нитробензол 14. Ацетон 15. Бензин 16. Винилхлорид	13400 50000 80 240 582 770 84 70 0,08 0,03 0,03 0,5 1,1 578 67 0,01
Твердая фаза
1. Никотин 2. Фенол 3. О-крезол 4. 2-нафтиламин 5. Нитрозононикотин 6. Кабразол 7. Цинк 8. Свинец 9. Аллюминий 10. Медь 11. Кагний 12. Никель 13. Марганец 14. Индол 15. Бензоантроцен 16. Бензопирен 17. Флюрен 18. Хризен 19. ДДТ 20. Сурьма 21. Железо 22. Мышьяк 23. Висмут 24. Ртуть 25. Хром 26. Кобальт	1800 86,4 20,4 0,023 0,14 1,0 0,36 0,24 0,22 0,19 0,12 0,08 0,07 14 0,044 0,025 0,042 0,04 0,77 0,052 0,042 0,012 0,004 0,004 0,0014 0,0002



Предмет и задачи экологии. Инженерная защита природы. Экологические отрасли

1869 (1866) Э.Геккель предлагает термин экология («ойкос» - дом, жилище; «логос» - наука).

Под экологией он понимал сумму знаний относящихся к экономии природы: изучение всей совокупности и взаимоотношений животного мира с окружающей средой как органической так и не органической, и прежде всего его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми оно прямо или косвенно вступает в контакт.

В современном понимании экология - это наука об отношениях организмов или групп организмов в окружающей их среде или наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Изначально экология развивалась как составляющая часть биологической науки в связи с химией почвоведением, математикой. Предметом экологии является совокупность или структура связи между организмами и окружающей средой.

Главным объектом изучения экологии являются экосистемы - единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой их обитания. Экология изучает отдельные виды организмов, популяции (совокупность особей одного вида) и биосферу в целом (биосферный уровень).

Основной традиционной частью экологии как биологической науки является общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и окружающей среды, включая человека, как биологическое существо.

В составе общей экологии выделяют следующие разделы:

· Аутэкологию, т.е. которая изучает индивидуальные связи отдельного организма (виды, особи) с окружающей его средой.

· Популяционную (демоэкология), задачей которой является изучение структуры и динамики популяций отдельных видов. Её рассматривают и как специальный раздел аутэологии.

· Синэкология (биоценология), изучает взаимоотношения популяций, сообществ и экосистем со средой.

Для всех видов этих направлений главным является изучение выживания живых существ в окружающей среде. Необходимо изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы.

Экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования, т.е. различают экологию животных, растений, микроорганизмов, воздушной среды, тропиков, полярной зоны, загрязненных и незагрязненных систем, земную и космическую территорию, прикладную и т.д. Особый статус имеет экология человека и человеческого общества. Под экологией человека понимают взаимоотношение биосферы и антропосистемы, влияние природной среды (в ряде случаев и социальной) на человека и группы людей.

Под инженерной экологией понимается система инженерно-технических мероприятий направленных на сохранение качества среды в условиях растущего промышленного производства. Экологические задачи решаются с помощью инженерных мероприятий.

Ксенобиотики - вещества чужеродные по отношению к живым организмам и не входящие в естественные биогеохимические циклы.

В последние годы синтезировано большое количество веществ. Слово происходит от «ксенос» - чужой, «биос» - жизнь. Эволюция жизни на земле происходила без этих веществ, например свободные металлы, фреоны. Если в биохимический цикл растительной и животной клетки попадают ксенобиотики, то в ряде случаев их присутствие ведет к несовместимомти среды с жизнедеятельностью организмов, вплоть до литального исхода. Синонимом слова ксенобиотик является слово яд. Метил - ртуть болезнь «меномате». Болезнями 20 века считают аллергические заболевания, возникновение которых связано с поступлением ксенобиотиков в природную среду.

Нормирование качества окружающей природной среды

1. Основные экологические нормативы

2. ПДК

3. Предельно допустимый ПДВ и ПДС

Под качеством окружающей природной среды понимают степень соответствия её характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных характеристик мероприятий положен принцип нормирования качества окружающей природной среды. Он означает установление нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий человека на окружающую природную среду.

Согласно природоохранному закону РФ соблюдение экологических нормативов, т.е. которые определяют качество природной среды, обеспечивает:

· Экологическую безопасность

· Рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях развития

· Сохранение генетического фонда

Чем меньше пороговая величина экологических нормативов, тем выше качество окружающей природной среды. Однако более высокое качество требует больших затрат, эффективных технологий и высоких средств контроля. Нормативы качества окружающей природной среды имеют тенденцию к ужесточению.

Основные экологические нормативы качества и воздействия на окружающую природную среду:

· Санитарно - гигиенические (предельно допускаемая концентрация вредных веществ ПДК; допустимый уровень физических воздействий: шума, вибраций).

· Производственно хозяйственные (допустимый выброс вредных веществ; допустимый сброс вредных веществ; допустимое изъятие компонентов окружающей природной среды; норматив образования отходов производства и потребления).

· Комплексные показатели (допускается антропогенная нагрузка на окружающую природную среду).

Предельно допускаемая концентрация (ПДК) - количество загрязнителя в почве, в воздухе или водной среде, которое при постоянном или временном воздействии на человека, не влияет на его здоровье и не вызывает последствий у его потомков. При определении ПДК необходимо учитывать не только степень влияния на человека, но и воздействие этих загрязнений на животных, растений, грибов, микроорганизмов, а также, а природные сообщества в целом.

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация, т.е. масса вещества в единице объема воздуха при нормальных условиях. Для нормирования вредного вещества, содержащегося в воздухе, установлены разовый и среднесуточный ПДК.

Среднесуточная предельно допустимая концентрация - такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека вредного воздействия при неопределённо долгом воздействии. Максимально разовая предельно допустимая концентрация - основная характеристика опасности вредного вещества. Среднесуточная ПДК установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на человека.

Под предельно допустимой концентрацией вредного вещества в почве (ПДК мг/кг) понимают такую максимальную концентрацию, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушив само очищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека.

Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливается отдельно для питьевых вод, вод хозяйственно - бытового назначения и рыбохозяйственных водоёмов. Требования к качеству вод в водоёмах, используемых для рыбохозяйственных целей специфичны и в большинстве жестче, чем для водных объектов хозяйственно - бытового назначения. При переходе вредных веществ по пищевой цепи происходит их биологическое накопление до опасных для жизни количеств (болезнь меномате).

Признаки вредности веществ - это проявление неблагоприятного их действия на процессы самоочищения воды в водоёмах (обще санитарный признак), органолептические свойства воды (органолептический признак) и здоровое население, характеризующееся пороговыми и подпороговыми концентрациями.

Допустимая пороговая концентрация вещества - максимальная концентрация, не приводящая к нарушению процессов естественного самоочищения водоёмов. Допустимая пороговая концентрация по органолептическому признаку - максимальная концентрация в воде, при которой не обнаруживается не приемлемых для населения изменений органолептических свойств воды.

Лимитирующий признак вредности - это один из признаков вредности (обще санитарный, органолептический, санитанро - токсикологический), определяющий преимущественное неблагоприятное воздействие этого вещества, и характеризующийся наименьшей величиной пороговой или подпороговой концентрации.

Допустимый выброс или сброс - максимальное количество загрязняющих веществ, которые в единицу времени разрешается выбрасывать предприятию в атмосферу или сбрасывать в водоёмы, не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических воздействий.

Допустимый уровень радиационного воздействия на окружающую среду - уровень, который не представляет опасности для человека, животных, растений и их генофонда. Установленные также ПДУ воздействия шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных воздействий.

Нормативами установлено, что если в воздухе городов или других населённых пунктов, где расположены предприятия, концентрации вредных веществ, превышают ПДК, а значения допустимых выбросов по объективным причинам не могут быть достигнуты, вводится поэтапное снижение выбросов до значений, обеспечивающих ПДК. При этом могут быть установлены временно согласованные выбросы на уровне предприятий с более совершенной или аналогичной технологией.

Научные основы нормирования ПДК вредных веществ в воде водоёмов

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воде водоёмов - максимальная концентрация, которая не оказывает прямого или опосредованного воздействия на здоровье населения и последующих поколений.

Соблюдение ПДК обеспечивает безопасность здоровья населения и благоприятные условия для санитарно - бытового водопользования. ПДК служат критерии эффективности различных мероприятий по охране водоёмов от загрязнения, а также стимулирование прогресса в области промышленных технологий. Гигиенические ПДК учитываются при утверждении проектов, условий спуска сточных вод в водоём и прогнозе его санитарного состояния. При отсутствии установленных нормативов к началу проектирования водопользователи должны обеспечить осуществление необходимых исследований для изучения степени вредности, содержащихся в сточных водах веществ, и обоснованием для них предельно допустимой концентрации в воде водных объектов (п.31).

При научном обосновании предельно допустимой концентрации, прежде всего, учитывается безопасность здоровья населения - главного водопользователя. Гигиенические нормативы позволяют отличить уровни загрязнения, прямо или косвенно влияющие на санитарные условия водопользования и здоровье населения. От уровней загрязнений, затрагивающих не столько интересы здравоохранения, сколько другие хозяйственные интересы населения.

В конце 40-х годов 20-ого столетия учёный Эснчертинский сформулировал основные задачи гигиенического изучения возможного влияния поступающих в воду промышленных стоков и содержащихся в них вредных веществ. Признаки вредности веществ - проявление неблагоприятного их действия на процессы естественного самоочищения воды в водоёмах.

Защита атмосферы

1. Экологизация технологических процессов

2. Очистка газовых выбросов

3. Рассеивание газовых выбросов в атмосфере

4. Санитарно - защитные зоны

5. Архитектурно - планировочные решения

Для защиты водяного бассейна от негативного антропогенного воздействия используют следующие методы:

· Экологизацию технологических процессов

· Очистку газовых выбросов

· Рассеивание газовых выбросов в атмосфере

· Устройство санитарно - защитных зон

· Архитектурно - планировочные решения и т.д.

Наиболее радикальной мерой охраны водоёмов является экологизация технологических процессов и в первую очередь создание замкнутых экологических циклов, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ.

Экологизация технологических процессов предусматривает создание непрерывных технологических процессов производства: замену котельных установок на централизованное тепло; предварительное очищение топлива и сырья от вредных примесей; замену угля и мазута на природный газ. В настоящее время считается, что большой процент загрязнений даёт автотранспорт, поэтому первоочередной проблемой является создание экологически чистых видов транспорта. В настоящее время рассматривается газовое топливо, метиловый спирт (метанол), малотоксичный аммиак, идеальным топливом считается водород. Ведутся разработки по замене карбюраторного двигателя на более экологичные типы: дизельный, паровой, газотурбинный.

Есть автомобили, работающие на электрических аккумуляторах в черте города, а за пределами переходят на карбюраторные двигатели. Нынешний уровень развития экологизации технологических процессов во внедрении замкнутых экологических циклов недостаточен для полного предотвращения выбросов токсичных веществ в атмосферу, поэтому на предприятиях используют различные методы очистки.

Для очистки выбросов от аэрозолей в настоящее время применяют различные типы устройств в зависимости от степени запылённости воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки.

Сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры) предназначены для грубой механической очистки выбросов от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы: оседание частиц под действием центробежных сил и сил тяжести. Пылегазовый поток вводится в циклон через патрубок, далее он совершает вращательно - поступательное движение вдоль корпуса, частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и затем падают вниз в сборник пыли - бункер, откуда периодически удаляются. Для повышения эффективности работы применяют групповые (батарейные) циклоны.

Мокрые пылеуловители (скрубберы) требуют подачу воды и работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции и Броуновского движения. Наибольшее практическое применение получили скрубберы Вентури, которые обеспечивают 99% очистки от частиц размером более 2 микрометров и незаменимы при очистке от пыли взрывоопасных и горячих газов, как и все другие мокрые пылеуловители.

Фильтры (каменные, зернистые) способны задерживать мелкодисперсные частицы пыли до 0,05 микрометра. Существуют фильтры с тканями из синтетических волокон, повышенной термостойкости фильтровальные механические ткани (до 800).

Электрофильтры. Наиболее совершенный способ очистки газов от взвешенных в них частиц пыли размером до 0,01 микрометра при высокой эффективности очистки газов до 99,5%. Принцип работы всех типов электрофильтров основан на ионизации пылегазового потока о поверхности коронирующих электродов. Приобретая отрицательный заряд пылинки, движутся к осадительному электроду, имеющему знак обратный заряду коронирующего электрода. При встряхивании электродов осажденные частички пыли под действием силы тяжести падают вниз в сборник пыли. Основным недостатком электродов является большой расход электроэнергии.

Наиболее эффективны комбинированные методы очистки от пыли.

Способы очистки выбросов от токсичных газо и парообразных примесей подразделяют на 3 основные группы:

· Поглощение примесей путем применения каталитического превращения.

· Промывка выбросов растворителями примесей (абсорбционный метод)

· Поглощение газообразных примесей твёрдыми телами с ультра микропористой структурой (адсорбционный метод).

С помощью каталитического метода токсичные компоненты промышленных выбросов превращают в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения, в систему дополнительных веществ называемых катализаторами. Широко применяют палладий содержащий и ванадиевые катализаторы. С их помощью происходит каталитическое дожигание оксида углерода до диоксида и диоксида серы до оксида. Возможно также восстановление оксидов азота аммиаком до элементарного азота. Разновидностью этого метода является дожигание вредных примесей с помощью газовых горелок (факельное сжигание), которое широко используется на нефтеперерабатывающих заводах.

Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента используют воду, растворы щелочей (соды), аммиака и другие. Газообразные цианистые соединения абсорбируют 5% раствором железного купороса. Устройство, в котором осуществляют процесс абсорбции, называют абсорбером.

Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов - твердых тел с ультра микропористой структурой, например активированный уголь, глинозем, сланцевая зола, силикагель и другие вещества.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере используют для снижения опасных концентраций примесей до уровня соответствующего ПДК. В приземном слое атмосферы вблизи крупных энергетических установок и других предприятий концентрация вредных веществ отходящих газов может превышать предельно допустимые нормы, несмотря на все применяемые меры по очистке газов и экологизацию технологических процессов. Рассеивание пылегазовых выбросов осуществляют с помощью высоких дымовых труб, чем выше труба, тем больше её рассеивающий эффект. На ряде предприятий высота дымовых труб достигает более 300м. значительную высоту не менее 100м имеют вентиляционные (выбросные) трубы на АС для рассеивания радиоактивных выбросов.

Защита атмосферного воздуха от вредных выбросов предприятий в значительной степени связано с устройством санитарно - защитных зон и архитектурно - планировочными решениями. Предприятие и их отдельные здания и сооружения технологические процессы которых, являются источниками выделений в окружающую среду вредных и пахучих веществ, а также источниками шума, вибраций, ультразвука, электромагнитных волн, статического электричества и т.д. необходимо отделять от жилой застройки санитарно - защитными зонами. Ширину санитарно - защитных зон устанавливают в зависимости от класса производства, степени вредности и количества, выделенных в атмосферу веществ и принимают равной от 50 до 1000м. Например, для цементных заводов производительностью более 150 тыс. тонн цемента в год (первый класс производства) ширина должна быть 1000м. Для мини производств (предприятий пищевой, парфюмерно косметической, общественного питания, зрелищных и культурных объектов) минимальная зона принимается равно 50м при расчётном обосновании её достаточности по шумовому воздействию.

Санитарно - защитная зона должна быть благоустроена и озеленена газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, например акацией белой, тополем канадским, елью колючей, шелковицей, клёном австралийским и т.д.

Архитектурно - планировочные мероприятия включают правильное взаимное размещение источников выброса и населенных мест с учетом направления ветров выбор под застройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами, сооружение автомобильных дорог вокруг населенных пунктов и т.д. Дымовая труба высотой 100м позволяет рассеивать мельчайшие вещества в радиусе 20км до безвредных для человека концентраций. Труба 250м увеличивает радиус рассеивания до 75км. В ближайшем окружении дымовой трубы создаётся так называемая теневая зона, в которой совсем не попадают вредные вещества.

Растительный мир

1. Значение леса для жизнедеятельности человека

2. Санитарно - гигиеническое значение

Растительный мир - это совокупность большого числа разнообразных видов растений. Он функционирует во взаимодействии с землей, водой и атмосферой.

Фитонциды

Фитонциды - это летучие вещества, обладающие бактерицидными свойствами. Они убивают болезнетворные микробы, оздоравливают воздух. В определенных дозах фитонциды благотворно влияют на нервную систему человека, усиливают двигательную и секреторную функции желудочно-кишечного тракта, способствуют улучшению обмена веществ и стимулируют сердечную деятельность. Фитонциды обладают сильнейшими профилактическими свойствами, многие из них являются врагами возбудителей инфекционных заболеваний. Фитонциды почек тополя, антоновских яблок и эвкалипта губительно действуют на вирус гриппа. Фитонциды капусты задерживает рост туберкулёзной палочки, фитонциды чеснока убивают туберкулезные палочки за 5 минут. Зеленые насаждения в городах в частности в санитарно - защитных зонах защищают воздух от газов, обогащают его кислородом, эфирными маслами и смолами, поглощают диоксид серы, сероводород, втористые соединения. Считают что веточка пихты, внесенная в комнату в 10 раз снижает содержание микробов в воздухе, особенно коклюша и дифтерии. Листья дуба уничтожают бактерии брюшного тифа и дизентерии. Среди хвойных деревьев наиболее целительными являются сосна, ель и особенно можжевельник. Лучше всех снабжает воздух кислородом тополь.

Сильное газовое загрязнение приводит к гибели березу, клен, каштан, акацию, желтую липу, сирень, черемуху. Загрязнение сернистыми газами губительно действуют на многие хвойные деревья особенно сосну и ель, осину. Каждое взрослое дерево ежегодно поглощает из воздуха 30-40 кг пыли и копоти. Ученые установили, что в парковой зоне уже на расстоянии 30м от дороги микробов в воздухе в 2 раза меньше, чем около проезжей части.

Гидросфера. Защита гидросферы

1. Источники загрязнения поверхностных (природных) вод.

2. Сточные воды. Характеристика загрязнителей сточных вод.

3. Очистка сточных вод. Методы очистки (механический, физико - химический, химический и биологический).

Гидросферой называют водную оболочку земли, представляющую собой совокупность океана, морей, озер, рек, прудов, болот, подземных вод.

Качество воды - это совокупность физических, химических, биологических и бактериологических показателей, обусловливающих пригодность воды для использования воды в промышленном производстве, в быту и т.д.

Основными источниками загрязнения природных вод являются:

· Атмосферные воды, несущие массы, вымываемых из воздуха политантов промышленного возникновения; особенно опасны стоки с городских улиц и промышленных площадок; несущие массы нефтепродуктов.

· Городские сточные воды, которые включают преимущественно бытовые стоки, содержащие поверхностно - активные моющие средства, микроорганизмы, в том числе и патогенные.

· Промышленные сточные воды, образуются в самых разнообразных отраслях производства, а наиболее активно потребляют воду черная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперабатывающая промышленность.

· Сельское хозяйство (животноводство, ядохимикаты, минеральные удобрения).

Источник, носящий поверхностные или подземные воды, загрязняющий воду вещества микроорганизмы или теплоту называется источником загрязнения.

Вещество, вызывающее нарушение норм качества воды (установленные значения показателей качества воды по видам водопользования) называется загрязняющим веществом. В результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов, происходит микробное загрязнение вод, в результате поступления теплоты выделяют также тепловое загрязнение вод.

Основная причина загрязнения поверхностных водных бассейнов - это сброс в водоёмы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными предприятиями, коммунальных и сельских хозяйством.

2.Сточные воды - это воды, отводимые после использования в бытовой и производственной деятельности человека.

Загрязнение, поступающее в сточные воды условно можно разделить на несколько групп:

· По физическому состоянию выделяют: нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси.

· Минеральные

· Органические

· Бактериальные

· Биологические

Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочи и другими веществами.

Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные и животные. Растительные органические загрязнения представляют собой остатки растений, плодов, овощей и злаков. Загрязнения животного происхождения - это физеологические выделения, остатки тканей животных и т.д.

Бактериальное и биологическое загрязнения свойственны главным образом бытовым сточным водам и стокам некоторых промышленных предприятий - это бойни, кожевенные заводы, фабрики первичной обработки шерсти, меховые производства, биофабрики, предприятия микробиологической промышленности.

Бытовые сточные воды включают воды кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц, хозяйственные воды, которые образуются при мытье помещений и другие.

3.Очистка сточных вод - это разрушение или удаление из них определенных веществ.

Обеззараживание сточных вод - это удаление из них патогенных микроорганизмов.

С целью защиты поверхностных вод от загрязнения предусматриваются следующие эко защитные мероприятия:

· Развитие безотходных и безводных технологий, внедрение систем оборотного водоснабжения

· Очистка сточных вод (промышленных, коммунально - бытовых и т.д.)

· Закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты

· Очистка и обеззараживание поверхностных вод, используемых для водоснабжения и других целей

Главным загрязнителем поверхностных вод являются сточные воды, поэтому разработка и внедрение эффективным методов очистки сточных вод является актуальной и экологически важной задачей….. Является разработка и внедрение безводной и безотходной технологии производства, начальным этапом которой является создание оборотного водоснабжения.

Ввиду огромного многообразия состава сточных вод существуют различные способы их очистки: механический, физико - химический, биологический, химический и другие. В зависимости от степени вредности и характера загрязнений очистка сточных вод может производиться каким - либо одним способом или комплексом методов. В процессе очистки также предусматривают обработку осадка или избыточной биомассы, а также

При механической очистке из производственных сточных вод путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляются до 90% нерастворимых механических примесей различной степени дисперсности (песок, глинистые частицы, окалина и так далее), из бытовых сточных вод до 60% для этих целей применяют решетки, песколовки, песчаные фильтры, отстойники различных типов. Вещества, плавающие на поверхности сточных вод: смолы, масла, полимеры, жиры, задерживают нефте и маслоуловителями.

Химические и физико - химичекие методы очистки наиболее эффективны для очистки производственных сточных вод. К основным химических способам относят: нейтрализацию и окисление. Для нейтрализации кислот и щелочей сточные воды вводят специальные реагенты, такие как известь, аммиак, соду. Для окисления используют различные окислители, с их помощь сточные воды освобождаются от токсичных и других компонентов.

При физико - химической очистке используются:

· Коагуляция, то есть введение в сточные воды коагулянтов, таких как соли аммония. Для образования хлопко видных осадков, которые легко удаляются

· Сорбция, то есть способность некоторых веществ, таких как бентонитовые глины, активированный уголь, силикагель, торф поглощать загрязнения. Этим методов возможно извлечение из сточных вод ценных растворимых веществ и последующая их утилизация.

· Флотация - пропуск через сточные воды воздуха. Газовые пузырьки захватывают при движении вверх поверхностно - активные вещества: нефть, масла, другие загрязнения и образуют на поверхности воды легкоудаляемый пенообразный слой.

Для очистки коммунально - бытовых, промышленных стоков целлюлозно-бумажных, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимический) метод. Он основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и так далее). Очистку ведут с помощью естественных методов таки как поля орошения, поля фильтраций, биологические круги и искусственных методов, используя аэротанки, метатанки и биофильтры, а также циркуляционные окислительные каналы.

После осветления сточных вод образуется осадок, который сбраживают в железо - бетонных резервуарах (метантанков), затем удаляют на иловые площадки для подсушивания, подсушенный осадок обычно используется как удобрение. Но в последние годы в сточных годах стали обнаруживаться многие вредные вещества, в частности тяжелые металлы, что исключает такой способ утилизации осадков. Осветленная часть сточных вод очищается в аэротанках, специальных закрытых резервуарах, по которым медленно пропускают стоки, обогащённые кислородом и смешанные с активным илом. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофным микроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесень, дрожжей, водных грибов, а также твердого субстрата).

После вторичного отстаивания сточные воды обеззараживают (дезинфицируют) с помощью соединений хлора и других сильных окислителей. При хлорировании уничтожаются патогенные микроорганизмы, а также патогенные бактерии, вирусы. В системах очистки сточных вод биологический метод является завершающим и после его применения сточные воды можно использовать в оборотном водоснабжении, либо сбрасывать в поверхностные водоемы.

В последнее время активно разрабатываются новые эффективные методы, способствующие экологизации процессов очистки сточных вод, в частности:

1. Мембранные методы очистки (ультрафильтры)

2. Магнитная обработка, позволяющая улучшить флотацию взвешенных частиц

3. Радиационная очистка воды, позволяющая в кротчайшие сроки повергнуть загрязняющие вещества окислению, коагуляции и разложению

4. Озонирование, при котором в сточных водах не образуется веществ, отрицательно воздействующих на естественные биохимические процессы

5. Внедрение новых селективных типов сорбентов для избирательного выделения полезных компонентов из сточных вод с целью вторичного использования.

Значительную роль в заражении водных объектов играют пестициды и удобрения, которые смываются поверхностным стоком сельхозугодий. Для предотвращения попаданий стоков необходим следующий комплекс мероприятий:

1. Соблюдение норм и сроков внесения удобрений и ядохимикатов.

2. Должна применяться очаговая и ленточная обработка пестицидами вместо сплошной.

3. Внесение удобрений в виде гранул и по возможности вместе с поливной водой

4. Заменить ядохимикаты биологическими способами защиты растений

Очень сложной является утилизация животноводческих стоков, губительно действующая на водные экосистемы. В последние годы наиболее экономичной признана технология, при которой вредные стоки с помощью центрифугирования разделяют на твердую и жидкую фракции. Твердая часть превращается в компост и её вывозят на поля, жидкая часть в концентрации до 18% проходит через реактор и превращается в гумус. При разложении органики выделяется метан, диоксид углерода и сероводород. Энергию этого биогаза можно использовать для производства тепла и энергии.

Экологические факторы среды и их действие

Экологический фактор - это любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития. Фактор от латинского слова «делающий, производящий» движущая сила, причина какого - либо процесса, явления. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями. Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 2 категории:

· факторы не живой природы (абиотические или абиогенные)

· факторы живой природы (биотические или биогенные)

· антропогенные

Классификация экологических факторов среды (по И. Н. Пономарёвой 1975г).

Абиотические:

1. климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давление.

2. орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона.

3. эдафогенные (от греческого слова «эдафос» почва): механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость, плотность.

4. химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов.

Биотические:

1. фитогенный: растительные организмы (воздействие растений)

2. зоогенные: животные (воздействие животных)

3. микробиогенные или микробогенные: вирусы, простейшие, бактерии (воздействие микробов)

4. антропогенные: деятельность человека

Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают: физические, химические и эдофические.

Физические факторы - это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и т.д.). В качестве примера: температура если высокая, вызывает ожог, если низкая, то обморожение.

Химические факторы - это те, которые происходят от химического состава среды. В качестве примера: солёность воды.

Эдофические факторы (почвенные) - это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, то есть те для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений.

Хорошо известно влияние химических компонентов: температуры, влажности, структуры почв, содержание гумуса и т.п. на рост и развитие растений.

Не только абиотические факторы влияют на организмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорий охоты, то есть вступать в конкурентную борьбу между собой. При этом проявляются хищничества, паразитизм и другие сложные взаимоотношения, как на внутривидовом, так и особенно на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы или биотические факторы.

Биотические факторы - это совокупность влияний, жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания, то есть существует способность самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания. Примеры: в лесу под влиянием растительного покрова создается особый микроклимат или микросреда, где по сравнению с открытым местообитанием создается свой температурно - влажностный режим, в частности зимой здесь на несколько градусов теплее, летом прохладнее и влажнее. Особая микросреда создается также в дуплах, норах, пещерах. Условия микросреды под снежным покровом имеют уже чисто абиотическую природу, в результате действия снега, которая наиболее эффективна при его толщине от 50 до 70 см, примерно в пятисантиметровом слое живут зимой мелкие животные грызуны, так как температурные условия для них здесь очень благоприятны.

Внутривидовые взаимодействия между особями одного и того же вида складываются из группового и массового эффектов и внутривидовой конкуренции. Групповой и массовый эффекты обозначают объединение животных одного вида в группы по две или более особей, и эффект вызванный перенаселением среды. В настоящее время чаще всего эти эффекты называются демографическими факторами. Они характеризуют динамику численности и плотность групп организмов на популяционном уровне, в основе которой лежит внутривидовая конкуренция, которая отличается от межвидовой. Внутривидовая конкуренция проявляется в основном в территориальном поведении животных, которые защищают места своих гнездовий и известную площадь в округе (многие птицы и рыбы).

Межвидовые взаимоотношения более разнообразны. Два живущие рядом вида могут вообще никак не влиять друг на друга, могут влиять благоприятно или неблагоприятно.

Возможные типы комбинаций отражают различные виды взаимоотношений:

· нейтрализм: оба вида независимы и не оказывают никакого действия друг на друга

· конкуренция: каждый из видов оказывает на другой неблагоприятное воздействие

· мутуализм: виды не могут существовать друг без друга

· протокооперация (содружество): оба вида образуют сообщество, но могут существовать и раздельно, хотя сообщество приносит им обоим пользу

· коменсализм: один вид - коменсал, извлекает пользу из сожительства, а другой вид - хозяин не имеет никакой выгоды, возникает взаимная терпимость

· аменсализм: один вид - аменсал, испытывает от другого угнетение роста и размножение

· паразитизм: паразитический вид тормозит рост и размножение своего хозяина и даже может вызвать его гибель

· хищничество: хищный вид питается своей жертвой

Межвидовые отношения лежат в основе существования биотических сообществ - биоценозов.

Антропогенные факторы - это факторы порожденные человеком и воздействующие на окружающую среду (это загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и так далее).

Факторы, изменение которых во времени повторяется регулярно называются периодические. К ним относятся не только климатические, но и некоторые гидрографические, то есть приливы, отливы, некоторые океанские течения. Факторы ,возникающие неожиданно (извержение вулкана, нападение хищника) называются непериодическими.

Подразделением факторов на периодические и непериодические имеют очень важное значение при изучении приспособленности организмов к условиям жизни. Подразделение факторов на периодические и непериодические предложил ученый Мончатский.

Классификация загрязнений окружающей среды

Загрязнением в узком смысле считается привнесение, в какую либо среду новых нехарактерных для неё физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.

Непосредственными объектами загрязнения (актцепторами загрязняющих веществ) служат основные компоненты экотопа (место обитания биотического сообщества): атмосфера, вода, почва. Косвенными объектами загрязнений (жертвы загрязнений) являются составляющие биоценоза: растения, животные, микроорганизмы. Источники загрязнений весьма разнообразны: промышленные предприятия и теплоэнергетика, транспорт, бытовые отходы, сельское хозяйство (отходы животноводства, ядохимикаты).

Загрязнение окружающей среды подразделяют:

· Природные: вызванные какими - то естественными, обычно катастрофическими причинами,

· Антропогенные: возникающие в результате действия людей

Среди антропогенных выделяют загрязнение биологическое, случайное или благодаря деятельности человека.

· Механическое загрязнение - это засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико - химических последствий.

· Химические - изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается среднемноголетние колебания количество каких - либо веществ для рассматриваемого периода времени или проникновение в среду веществ нормально отсутствующих в ней или в концентрациях превышающих нормы.

· Физическое подразделяют на:

· Тепловое или термальное, возникающие в результате повышения температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды.

· Световое нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалии в жизни растений и животных.

· Шумовое загрязнение окружающей среды образуется в результате увеличения интенсивности шума сверх природного уровня.

· Электромагнитное загрязнение окружающей среды появляющееся в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и так далее). Электромагнитное загрязнение приводит к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям тонких биологических структур. Радиоактивное, связанное с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

· Загрязнение микробиологическое или микробное - это появление большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах измененных в ходе хозяйственной деятельности человека

С экологических позиций загрязнению можно дать следующее определение: загрязнение окружающей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) несвойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ их ассимиляцию, поток энергии, вследствие чего данная экосистема разрушается или снижается её продуктивность.

Классификация загрязнений экологических систем (по Г.В.Стадницкому и А.И.Радионов 1988 г.).

Под видами загрязнений понимают любые нежелательные для экосистем антропогенные загрязнения.

· Ингредиентное (минеральное и органическое) как совокупность веществ чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания и так далее).

· Параметрическое, связанное с изменениями качественных параметров окружающей среды (это тепловое, шумовое, радиационное и электромагнитное).

· Биоценотическое, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций живых организмов (это нарушение баланса популяций, нерегулируемый сбор, отлов, отстрел, браконьерство, перепромысел).

· Стациально - деструкционное (стация - место обитания популяции, деструкция - разрушение), связанное с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (это зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений и так далее).

Ученые оценивают настоящее состояние планеты Земля как критическое.

Экологическая система (биогеоценоз)

1. Понятие и определение

2. Структура экологической системы

3. Сукцессия биогеоценоза

1. Совокупность всех популяций разных видов, проживающих на общей территории вместе с окружающей их неживой средой, называют экологической системой или экосистемой. Примерами экосистем могут быть луг, лес, озеро. Академиком Сукачевым для обозначения подобных сообществ был предложен и общепринят термин биогеоценоз. Биогеоценоз (от греч. Слова биос - жизнь, гео - земля, ценоз - сообщество, составной частью которого является совокупность живых компонентов или биоценоз).

Биогеоценоз - это совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющее свою особенную специфику взаимодействия этих слагающих её компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы, представляющее собой внутренне противоречивое диалептическое единство, находящееся в постоянном движении и развитии.

Термины «экологическая система» и «биогеоценоз» не являются синонимами. Экологическая система есть любая совокупность организмов и окружающей их среды. Биогеоценозы - это природные образования, однако биогеоценоз можно рассматривать и как экологическую систему, но понятие экосистема шире, чем биогеоценоз. Любой биогеоценоз является экологической системой, но не всякая экологическая система есть биогеоценоз. Экологическими системами являются сооружения биологической очистки сточных вод: аэротенки, биологические фильтры. Они представляют собой сообщество живых организмов, преимущественно бактерий и простейших, образующих так называемый активны ил. Каждый вид этих микроорганизмов занимает свою биологическую нишу и может существовать в определенных условиях. Эти экосистемы создаются и управляются человеком, но человек использует здесь в своих интересах биологические процессы. Микрофлора биоценозов очистных сооружений изменяется в результате поступления различных веществ и абсорбции их активным илом. Для обеспечения хорошей работы очистных сооружений человек должен управлять составом активного ила.

2. Биогеоценоз включает 2 компоненты: биотическую - сообщество живых растительных и животных организмов (биоценоз) и абиотическую - совокупность неживых факторов среды (экотоп).

Биоценоз - это совокупность представителей растительного (фитоценоз), животного (зооценоз) мира и мира микроорганизмов (микробоценоз) экология биогеоценоз атмосфера гидросфера

Экотоп включает 2 главные составляющие: климат во всех его многообразных проявлениях и геологическую среду - почва - грунты или эдафотоп. Все компоненты экотопа и биогеоценоза тесно связанны между собой.

3.Стабильное состояние экосистемы её гуместос не есть нечто застывшее, неподвижное. Гумеостаз - это в сущноси подвижное равновесие и в любой экологической системе идут процессы, меняющие её во времени и пространстве, при этом изменяется состав биоты, стуктура экосистемы и её продуктивность.

Последовательная смена биоценозов преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных факторов, в том числе внутренних противоречий развития самих биоценозов или воздействия человека называется сукцессией (от латинского сукцессио - последование, следую). Данная смена происходит в силу действия экологического принципа (закона) сукцессионного замещения.

Природные биотические сообщества последовательно формируют закономерный ряд экосистем, ведущий к наиболее устойчивому в данных условиях состоянию климакса. Сукцессия - это постепенный процесс изменения структуры и состава биоценоза. Сукцессии связаны с внутренними процессами экосистемы, в частности с динамикой экотопа, с постепенными изменениями растительности, процессами размножения растений, а значит и совокупности экологических ниш для консументов (автогенные сукцессии), а также с внешними воздействиями на экосистему, в том числе и в связи с хозяйственной деятельностью человека (аллогенные сукцессии).

Характерным примеров являются антропогенные сукцессии, как правило, являющиеся аллогенными, например связанные с рекреационным (для отдыха) или пастбищным использованием экосистем. Сукцессии на болотах подвергнутых осушению обычно такие сукцессии проявляются в постепенном разрушении (дигрессии) экосистем, а не редко и снижение их продуктивности.

Однако антропогенные сукцессии могут быть и автогенными в тех случаях, когда нарушенная или уничтоженная человеком экосистема (после лесного и степного пожара, вырубки леса) начинает восстанавливаться, такие процессы называются восстановительными сукцессиями или демутации (от латинского де - удаление, мутация - изменение). Примеры пост пастбищные восстановительные сукцесии, сукцессии связанные с восстановлением леса на гарях или вырубках. Антропогенные сукцессии при осушении болот зависят от особенностей осушения (дренажа), от природной зоны, от типа болот. В ходе такой сукцессии может улучшаться рост деревьев (если избыток влаг был лимитирующим фактором), могут угнетаться популяции мхов, клюквы. Происходить замена одних видов растений другими.

Циклические сукцессии имеют длительный период (десятки лет), смены биоценозов на фоне динамики экотопа с возвратом к исходному состоянию по истечении определенного периода времени. В определенных условиях экосистема в процессе сукцессии может приходить к длительному подвижно стабильному состоянию именуемому климаксом (от греческого климакс - лестница). Климаксными являются некоторые таёжные экосистемы, целинные ковыльные степи и так далее.

Трофические цепи и трофические уровни

Живые организмы, входящие в состав биоценоза не одинаковы с точки зрения специфики ассимиляции ими вещества и энергии. Животные в отличие от растений и бактерий не могут осуществлять реакции фото и хемосинтеза, а вынуждены использовать солнечную энергию опосредованно, то есть через органическое вещество созданное фотосинтетиками. В биогеоценозе образуется, таким образом, цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим или так называемая трофическая цепь.

Поскольку растения строят свой организм без посредников, их называют самопитающимися или автотрофами. Будучи автотрофами, они создают первичное органическое вещество, продуцируя его из неорганического и они носят название продуцентов.

Организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов вынуждены использовать то, что создано автотрофами, поедая их, поэтому они называются гетеротрофами, что означает «питаемый другими или консументами» (от латинского консума - потреблять). Далеко не все организмы могут для удовлетворения своих физиологических потребностей ограничиваться потреблением растительной пищи, строя белки своего тела непосредственно из белков растений. Многим видом эволюция предопределила необходимость использования животных белков со специфичным набором аминокислот, это плотоядные. Они также являются консументами, но в отличие от растительноядных, консументами вторичными или второго порядка. Часто на этом трофическая цепь может не закончиться и вторичный консумент может служить источником пищи для консументов третьего порядка и так далее. Разные трофические цепи, связанные между собой общими звеньями в очень сложную систему, которая носит название трофической сети. Звенья и входящие в них организмы, образующие пищевую или трофическую цепь не равнозначны в первую очередь с точки зрения занимаемого места. В экологии принято говорить не просто о звеньях цепи, а об определенных трофических уровнях. На первом уровне очевидно находятся зеленые растения - продуценты, следующий трофический уровень составляют растительноядные организмы, за ними следуют представители более высокого уровня плотоядные организмы, которые в свою очередь служат источником питания для следующего уровня плотоядных второго порядка.

В процессе питания на всех трофических уровнях образуются «отходы». Зеленые растения ежегодно частично или полностью сбрасывают листья, значительная часть организмов по тем или иным причинам постоянно отмирает, в итоге все созданное органическое вещество так или иначе должно замениться в результате минерализации органики, это происходит благодаря наличию в экосистеме особых трофических цепей - цепей деструкторов. Эти организмы преимущественно бактерии, грибы, простейшие, мелкие беспозвоночные разлагают органические остатки всех трофических уровней, продуцентов и консументов до минеральных веществ. Разлагающиеся органические остатки служат пищей деструкторам. Эти организмы называются сакрофагами (от греческих сакрос - гнилой, фагос - пожиратель) или биоредуцентами (от латинского редуцио - возвращает). Минеральные вещества, а также диоксид углерода, выделяющиеся при дыхании сакрофагов поступает в распоряжение продуцентов.