Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт инженерно-педагогического образования

Кафедра математических и естественнонаучных дисциплин

Чапкий А.Н.

СОДЕРЖАНИЕ

• ПОНЯТИЯ «БИОЦЕНОЗ», «БИОТОП», «БИОГЕОЦЕНОЗ», «ЭКОСИСТЕМА» (ПОЯСНИТЬ НА ПРИМЕРАХ). АВТОРЫ ЭТИХ ПОНЯТИЙ. БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ РОЛЬ В ЭКОСИСТЕМЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ (ЖИЗНИ) ОРГАНИЗМА
• КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ. СУЩНОСТЬ «ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА». ЕСТЕСТВЕННЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ «ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ». ПОСЛЕДСТВИЯ «ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА» ДЛЯ БИОСФЕРЫ. МЕРОПРИЯТИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЭТОЙ ПРОБЛЕМЫ.
• ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ. УДАЛЕНИЕ ВЗВЕШЕННЫХ И ТОНУЩИХ ЧАСТИЦ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД
• СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


ПОНЯТИЯ «БИОЦЕНОЗ», «БИОТОП», «БИОГЕОЦЕНОЗ», «ЭКОСИСТЕМА» (ПОЯСНИТЬ НА ПРИМЕРАХ). АВТОРЫ ЭТИХ ПОНЯТИЙ. БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ РОЛЬ В ЭКОСИСТЕМЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ (ЖИЗНИ) ОРГАНИЗМА

Биоценоз -- совокупность популяций всех видов живых организмов, населяющих определенную географическую территорию, отличающуюся от других соседних территорий по химическому составу почв, вод, а также по ряду физических показателей (высота над уровнем моря, величина солнечного облучения и т.д.). При этом имеется в виду вся совокупность живых существ -- растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к совместному обитанию на данной территории. Биоценозы возникли на основе биогенного круговорота, и обеспечивают его в конкретных природных условиях. Биоценоз -- это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты которой (продуценты, консументы, редуценты) взаимосвязаны. Понятие «биоценоз» -- одно из важнейших в экологии, поскольку из него следует, что живые существа образуют на Земле сложно организованные системы, вне которых они не могут устойчиво существовать. Основная функция сообщества заключается в обеспечении равновесия в экосистеме на основе замкнутого круговорота веществ. Видовая структура биоценоза характеризует разнообразие и численность представителей разных групп в конкретном биологическом единстве, и делится на пространственную, экологическую и трофическую. Различают богатые и бедные биоценозы. В любом из них есть доминанты, формирующие его внешний облик. Доминантные виды, без которых невозможно существование остальных организмов, называются эдификаторами. С их сокращением меняется сам биоценоз.

Примером биоценоза можно считать, например, возникший естественным путем луг. Он отличается однородным рельефом. Доминирующими организмами в нем являются травы. Первый ярус представлен низкорослыми многолетниками, в том числе клевером, будрой, мышиным горошком. На втором ярусе растут злаковые культуры: мятлик, тимофеевка, тысячелистник, кострец безостый.

Большинство растений являются медоносами, поэтому на лугах летом много пчел, бабочек и шмелей. Зеленью питаются насекомые, в том числе гусеницы, кузнечики и жуки. Земноводные и пресмыкающиеся животные, питающиеся насекомыми, служат в свою очередь, источником пищи для хищных птиц и крупных млекопитающих.

Биотоп - участок, на котором имеются относительно однородные условия среды и обитает определенный биоценоз. Этот термин тесно связан с другим термином - «среда обитания», но эти два понятия имеют разные характеристики. Слово «биотоп» происходит от двух греческих слов: «биос» (означает жизнь) и «топос» (означает место). Каждый биотоп формируется из ряда составляющих: геологических, почвенных, климатических и других. Изучая биотопы и биоценозы, исследователи пришли к выводу, что эти системы находятся в тесной динамической взаимосвязи. Не только условия среды влияют на формирование биоценозов (что очевидно), но и совокупность живых организмов воздействуют на составляющие биотопов. Причем в последнем случае огромную роль играет человек. Можно даже сказать, что взаимодействие с людьми является одной из основных его черт. Так, с исчезновением лесов меняется климат: он становится более жарким и засушливым. Отсутствие растительности вызывает эрозию и обеднение почв, а необузданное применение химических удобрений убивает почвенные микроорганизмы, что приводит к обеднению почв. Все, вышеперечисленное происходит на земле и без вмешательства человека, но за миллионы лет. Человек же ускоряет эти процессы в сотни раз. Одной из особенностей биотопа является то, что он определяется в микромасштабе, а не в макромасштабе, как в случае с экосистемой. Биотоп может быть таким же маленьким, как аквариум или даже крошечные растение в горшках. Поэтому сохранение биотопа вполне достижимо благодаря его микроскопическому характеру. Биотопы являются открытыми системными значениями, которые редко идентифицируются по отдельности, и встречаются в связанных друг с другом сетях различных биотопов.

Примером взаимодействия человека и биотопа является декоративная цветочная клумба, которую сажают и выращивают люди, и в свою очередь получают эстетическое наслаждение от цветов. Так же примерами биотопов могут быть лесопарк, прибрежная отмель или склон оврага.

Термин БИОЦЕНОЗ предложил в 1877 году немецкий гидробиолог К. Мебиус. Основу, базу биоценозов образуют фотосинтезирующие организмы. Это в основном зеленые растения. Они образуют фитоценоз и определяют границы биоценозов. Поэтому мы можем говорить о биоценозе, например, соснового леса или степи. Водные биоценозы находятся в однородных частях водоемов.

Происхождение термина БИОТОП приписывают Эрнесту Геккелю, звестному немецкому зоологу, изложившему эту концепцию в книге «Общая морфология», опубликованной в 1866 году. В своей книге Геккель утверждает, что экосистема, которую он назвал «биотой», является результатом взаимодействия биосферы и факторов окружающей среды, таких как почва и вода. Тем не менее, был еще один немецкий ученный, профессор Берлинского зоологического музея Ф. Дал, который впервые придумал термин «биотоп» в 1908 году при классификации отдельной экологической системы.

Биогеоценоз - эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся, однородная экологическая система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда. Биогеоценоз характеризуется относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока солнечной энергии. Биогеоценозами являются: луга, леса, поля, водоемы.

В 1940-х годах учение о биогеоценозе было разработано в СССР В. Н. Сукачёвым.

Экосистема -- это функциональное единство живых организмов и среды их обитания. Основные характерные особенности экосистемы -- ее безразмерность и безранговость. Замещение одних биоценозов другими в течение длительного периода времени называется сукцессией. Сукцессия, протекающая на вновь образовавшемся субстрате, называется первичной. Сукцессия на территории, уже занятой растительностью, называется вторичной.

Единицей классификации экосистем является биом -- природная зона или область с определенными климатическими условиями и соответствующим набором доминирующих видов растений и животных.

Данный термин предложил в 1935 году английский эколог А. Тенсли. Он подчеркивал, что нельзя изучать живые организмы без учета среды их обитания.

Биогенные элементы -- химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы -- кислород (составляет около 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), азот, кальций, калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, железо, бор. Эти элементы входят в состав всех живых организмов, составляют их основную массу и играют большую роль в процессах жизнедеятельности. Они делятся на макроэлементы (содержание которых в живых организмах составляет больше 0,001 %) и микроэлементы (содержание менее 0,001 %).

Многие элементы имеют большое значение только для определенных групп живых существ. Содержание тех или иных элементов в организмах зависит не только от их видовых особенностей, но и от состава среды, пищи (в частности, для растений -- от концентрации и растворимости тех или иных почвенных солей), экологических особенностей организма и других факторов. При нарушении поступления в организм того или иного биогенного элемента возникают заболевания -- биогеохимические эндемии, например, зоб у человека при недостатке йода в воде и пище или черная пятнистость свеклы при нехватке бора.

Вывод: в данной части контрольной работы рассмотрены термины «биоценоз», «биотоп», «биогеоценоз», «экосистема», авторы этих терминов, их значение и отношение к экологии.

КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ. СУЩНОСТЬ «ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА». ЕСТЕСТВЕННЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ИСТОЧНИКИ «ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ». ПОСЛЕДСТВИЯ «ПАРНИКОВОГО ЭФФЕКТА» ДЛЯ БИОСФЕРЫ. МЕРОПРИЯТИЯ ПО РЕШЕНИЮ ЭТОЙ ПРОБЛЕМЫ.

Парниковый эффект - это повышение температуры поверхности земли по причине нагрева нижних слоев атмосферы скоплением парниковых газов. В результате температура воздуха больше, чем должна быть, а это приводит к таким необратимым последствиям, как климатические изменения и глобальное потепление. Несколько веков назад эта экологическая проблема существовала, но не была такой явной. С развитием технологий с каждым годом увеличивается количество источников, которые обеспечивают парниковый эффект в атмосфере.

Нельзя избегать разговоров об окружающей среде, ее загрязнении, вреде парникового эффекта. Чтобы понять механизм действия этого явления, нужно определить его причины, обсудить последствия и решить, как можно бороться с данной экологической проблемой, пока не поздно. Причины парникового эффекта следующие:

· использование горючих полезных ископаемых в промышленности - угля, нефти, природного газа, при сжигании которых в атмосферу выделяется огромное количество углекислого газа и других вредных соединений;

· транспорт - легковые и грузовые автомобили выделяют выхлопные газы, которые также загрязняют воздух и усиливают парниковый эффект;

· вырубка лесов, которые поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а с уничтожением каждого дерева на планете увеличивается количество СО2 в воздухе;

· лесные пожары - еще один источник уничтожения растений на планете;

· увеличение населения влияет на возрастание спроса продуктов питания, одежды, жилища, и чтобы это обеспечить, растет промышленное производство, которое все интенсивнее загрязняет воздух парниковыми газами;

· агрохимия и удобрения содержат различное количество соединений, в результате испарения которых выделяется азот - один из парниковых газов;

· разложение и горение мусора на полигонах способствуют увеличению парниковых газов.

Рассматривая результаты парникового эффекта, можно определить, что основной из них - это климатические изменения. Поскольку ежегодно возрастает температура воздуха, воды морей и океанов интенсивнее испаряются. Некоторые ученые прогнозируют, что через 200 лет станет заметным такое явление, как «высыхание» океанов, а именно значительное понижение уровня воды. Это одна сторона проблемы. Другая же заключается в том, что повышение температуры приводит к таянию ледников, что способствует повышению уровня вод Мирового океана, и приводит к затоплению берегов континентов и островов. Увеличение количества потопов и затопления прибережных районов свидетельствует о том, что уровень океанических вод с каждым годом увеличивается.

Повышение температуры воздуха приводит к тому, что территории, которые мало увлажняются атмосферными осадками, становятся засушливыми и непригодными для жизни. Здесь гибнут урожаи, что приводит к продовольственному кризису населения данной местности. Также животным не находится пропитания, поскольку из-за недостатка воды вымирают растения.

Многие люди уже привыкли к погодно-климатическим условиям на протяжении своей жизни. Поскольку повышается температура воздуха из-за парникового эффекта, на планете наступает глобальное потепление. Люди не выдерживает высоких температур. К примеру, если ранее средняя летняя температура была +22-+27, то повышение до +35-+38 приводит к солнечным и тепловым ударам, обезвоживанию и проблемам с сердечно-сосудистой системой, велика опасность возникновения инсульта. Специалисты при аномальной жаре дают людям следующие рекомендации:

· сократить количество передвижений по улице;

· уменьшить физические нагрузки;

· избегать прямых солнечных лучей;

· увеличить употребление простой очищенной воды до 2-3 литров в сутки;

· закрыть голову от солнца головным убором;

· по возможности проводить время днем в прохладном помещении.

Зная, как возникают парниковые газы, необходимо устранить источники их возникновения, чтобы остановить глобальное потепление и другие негативные последствия парникового эффекта. Даже один человек может что-то изменить, а если к нему присоединятся родственники, друзья, знакомые, они покажут пример остальным людям. Это уже гораздо большее количество сознательных жителей планеты, которые будут направлять свои действия на сохранение окружающей среды.

В первую очередь нужно прекратить вырубку лесов, сажать новые деревья и кустарники, поскольку они поглощают углекислый газ и вырабатывают кислород. Используя электромобили, сократится количество выхлопных газов. Кроме того, можно с машин пересаживаться на велосипеды, что удобней, дешевле и безопасней для экологии. Также ведутся разработки альтернативного топлива, которое, к сожалению, медленными темпами внедряется в нашу повседневную жизнь. Влияние парникового эффекта на здоровье людей

Первостепенно последствия парникового эффекта отражаются на климате и окружающей среде, но не менее губительно его влияние на здоровье людей. Это как бомба замедленного действия: спустя много лет мы сможем увидеть последствия, но уже ничего не сможем изменить.

Ученые прогнозируют, что наиболее подвержены заболеваниям люди с низким и нестабильным материальным положением. Если люди будут плохо питаться и недополучать некоторые продукты питания из-за нехватки денег, это приведет к недоеданию, голоду и развитию заболеваний (не только системы ЖКТ). Поскольку из-за парникового эффекта наступает летом аномальная жара, с каждым годом увеличивается количество людей с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Так у людей повышается или понижается давление, случаются сердечные приступы и приступы эпилепсии, происходят обмороки и тепловые удары.

Повышение температуры воздуха приводит к развитию следующих заболеваний и эпидемий: лихорадка Эбола, бабесиосис, холера, птичий грипп, чума, туберкулез, внешние и внутренние паразиты, сонная болезнь, желтая лихорадка.

Эти болезни очень быстро географически распространяются, поскольку высокая температура атмосферы способствует перемещению различных инфекций и переносчиков заболеваний. Это различные животные и насекомые, такие как мухи Цеце, энцефалитные клещи, малярийные комары, птицы, мыши и т.д. Из теплых широт эти переносчики переселяются на север, поэтому люди, проживающие там, подвергаются заболеваниям, поскольку не имеют к ним иммунитета.

Вывод: Таким образом, парниковый эффект становится причиной глобального потепления, а это приводит ко многим недугам и инфекционным заболеваниям. В результате эпидемий умирают тысячи людей в разных странах мира. Борясь с проблемой глобального потепления и парникового эффекта, мы сможем улучшить экологию и как следствие - состояние здоровья людей. экосистема биосфера парниковый эффект

ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ВОДЫ. УДАЛЕНИЕ ВЗВЕШЕННЫХ И ТОНУЩИХ ЧАСТИЦ ИЗ СТОЧНЫХ ВОД.

Механическая очистка промышленных сточных вод (ПСВ)

Механическая очистка ПСВ предназначается для выделения из них нерастворенных и частично коллоидных примесей. К методам механической очистки относятся: а) процеживание; б) отстаивание; в) фильтрование; г) удаление нерастворенных примесей в гидроциклонах и на центрифугах.

Процеживание применяют для выделения из сточной жидкости крупных плавающих веществ и более мелких, главным образом волокнистых загрязнений. Для выделения крупных веществ применяют решетки, а более мелких - сита. Решетки для предварительной очистки обязательно устраивать для всех очистных станций. Сита применяют как самостоятельные устройства, после прохождения которых ПСВ могут быть сброшены либо в водоём, либо в городскую канализационную сеть.

Отстаиванием выделяют из ПСВ нерастворенные и частично коллоидные загрязнения минерального и органического происхождения. Отстаиванием удается выделить из сточной воды как частицы с удельным весом, большим, чем удельный вес воды (тонущие), так и с меньшим удельным весом (плавающие). Отстойники для очистки ПСВ могут представлять собой самостоятельные сооружения, процесс очистки на которых заканчивается, или же сооружения, предназначенные только для предварительной очистки. Для выделения тонущих нерастворимых примесей применяют как горизонтальные, так и радиальные отстойники по своей конструкции они мало отличаются от отстойников, применяемых для осветления бытовых сточных вод.

Фильтрование служит для задерживания взвеси, не осевшей при отстаивании. Применяют песчаные фильтры, диатомитовые фильтры и сетчатые фильтры с фильтрующим слоем.

Песчаные фильтры применяют при невысоком содержании взвешенных веществ. Хорошо зарекомендовали себя двухслойные фильтры. Нижний слой загрузки - песчаный крупностью зерен 1 - 2 мм, а верхний слой - антрацитовая крошка. Сточная вода подается сверху, затем подают промывную воду и отводят грязную.

Диатомитовые фильтры. В этих фильтрах сточная жидкость фильтруется через тонкий слой диатомита, наносимый на пористые поверхности. В качестве пористых материалов применяют керамику, металлическую сетку и ткань. Применяют также искусственные порошкообразные составы из диатомита с высокой адсорбционной способностью. Такие фильтры обеспечивают высокий эффект очистки.

Гидроциклоны применяют для осветления сточных вод и сгущения осадка. Они бывают открытые и напорные. Открытые гидроциклоны применяются для выделения из сточных вод структурных оседающих и грубодисперсных всплывающих примесей. Напорные гидроциклоны служат для выделения из сточных вод только оседающих агрегатоустойчивых грубодисперсных структурных примесей. Открытые гидроциклоны бывают без внутренних устройств, с диафрагмой и цилиндрической перегородкой и многоярусные. Последние применяют для выделения тяжелых неслеживающихся грубодисперсных примесей и нефтепродуктов.

Физико-химическая очистка ПСВ

А) Экстракция. Сущность экстракционного метода очистки производственных сточных вод состоит в следующем. При смешивании взаимонерастворенных жидкостей загрязняющие вещества, содержащиеся в них, распределяются в этих жидкостях соответственно своей растворимости.

Экстракцию проводят в металлических резервуарах-экстракторах, имеющих форму колонн с насадками. Снизу подается растворитель, удельный вес которого меньше удельного веса воды, вследствие чего растворитель поднимается вверх. Загрязненная сточная вода подводится сверху. Слои воды, встречая на своем пути растворитель, постепенно отдают загрязняющие воду вещества. Очищенная от загрязнений вода отводится снизу. Таким приемом, в частности, можно очищать ПСВ, содержащие фенол.

Б) Сорбция. Этот процесс заключается в том, что загрязнения из сточной жидкости поглощаются телом твердого вещества (адсорбция), осаждаются на его активно развитой поверхности (адсорбция) или вступают в химическое взаимодействие с ним (хемосорбция). Для очистки ПСВ чаще всего пользуются адсорбцией. В этом случае к очищаемой сточной жидкости добавляют сорбент (твердое тело) в размельченном виде и перемешивают со сточной водой. Затем сорбент, насыщенный загрязнениями, отделяют от воды отстаиванием или фильтрованием. Чаще очищаемую сточную воду пропускают непрерывно через фильтр, загруженный сорбентом. В качестве сорбентов применяют: активированный уголь, коксовую мелочь, торф, каолин, опилки, золу и т. д. Лучшее, но наиболее дорогое вещество - активированный уголь.

В) Эвапорация. Эвапорацией называется отгонка с водяным паром летучих веществ, загрязняющих сточную воду. Отгоняют либо в периодически действующем аппарате, либо в непрерывно действующих дистилляционных колоннах.

Г) Кристаллизация. Этот метод очистки можно использовать только при значительной концентрации загрязнений в ПСВ и способности их образовывать кристаллы. Обычно предварительный процесс - выпаривание сточной воды, чтобы создать повышенную концентрацию загрязнений, при которой возможна их кристаллизация. Для ускорения процесса кристаллизации загрязнений сточная вода охлаждается и перемешивается. Выпаривание и кристаллизация сточной воды осуществляются обычно в естественных прудах и водоёмах. Этот способ очистки ПСВ неэкономичен, поэтому широкого применения не получил.

Д) Флотация. Процесс основан на всплывании дисперсных частиц вместе с пузырьками воздуха. Его успешно применяют в ряде отраслей техники и для очистки ПСВ. Процесс флотации состоит в том, что молекулы нерастворимых частиц прилипают к пузырькам воздуха и всплывают вместе на поверхность. Успех флотации в значительной степени зависит от величины поверхности пузырьков воздуха и от площади контакта их с твердыми частицами. Для повышения эффекта флотации в воду вводят реагенты.

Вывод: в данной части контрольной работы рассмотрены методы очистки промышленных сточных вод, приведено их сравнение и приминение в промышленности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Яковлев С. В., Ласков Ю. М. Канализация. Издание 5-е, переработанное и дополненное. Учебник для техникумов. М., Стройиздат, 1972 г., 280 с. с иллюстрациями.

2. Новиков Ю. В., Ласточкина К. О., Болдина З. Н. Методы исследования качества воды водоёмов. Издание 2-е, переработанное и дополненное. М., «Медицина», 1990 г., 400 с. с иллюстрациями.

3. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984 г.

4. СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения - М.: Стройиздат, 1985 г.

Размещено на Allbest.ru