Биосфера и ее особенности
Установлен закон в соотв. с кот. биосфера подчин. закону «константности». В соответствии с законом масса живого вещества на планете составляет 1019 тонн. Количество живой энергии сост.4,171 810 Дж. Химический состав на планете остаётся стабильным. Экосистема — единый природный или антроп. — природный комплекс, созд. живыми организмами, в кот. живые и неживые компоненты объединены между собой… Читать ещё >
Биосфера и ее особенности (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Тема 1. Биосфера
Биосфера (Зюсс в кн. 19 — го века) — «сфера жизни всего живого» 1875 г.
Первый автор учения о биосфере — В. И. Вернадский. Кот. считал, что жизнь не появилась откуда — то из «вне», она существовала на земле всегда.
Установлен закон в соотв. с кот. биосфера подчин. закону «константности». В соответствии с законом масса живого вещества на планете составляет 1019 тонн. Количество живой энергии сост.4,171810 Дж. Химический состав на планете остаётся стабильным.
Основа биосферы — живое вещество, кот. охватывает и перераспределяет химические вещества и т. п. Сущ. также абиотическое (неживое) вещество. Радиоактивное вещество — электронные и др. виды полей излучений, вкл. космическое вещество.
Особенности биосферы:
способность быстро наращивать массу вещества;
интенсивно размножаться и осваивать всё живое пространство;
движение под действием сил гравитации;
активное движение;
устойчивость, в течение жизни, и быстрое разложение;
способность адаптации к любым условиям;
чрезвычайно высокая скорость реакции.
Функции биосферы:
энергетическая:
фотосинтез;
поглощение.
концентрационная — живое вещество концентрирует в массе тела избранные хим. элементы;
деструктивная — сост. в том, чтоб разрушать;
средообразующая;
газообразующая;
транспортная — перенос веществ и энергии в результате активного движения организма;
информационная — выражается в том, что организмы и их колонии накапливают определенную информацию, закрепляет её в наследственности структуры и передаёт последующим поколениям. Основное звено передачи информации — клетка.
Экосистема (1935г., автор Тенсли) — совокупность взаимосвязанных элементов.
Свойства экосистемы: целостна; открыта для обмена; способна поддерживать высший уровень внутренней упорядоченности; способна предупреждать неконтролируемые процессы, способна повышать суммарную энергию системы.
Энтропия — мера упорядоченности экосистем.
Функции экосистемы:
гомеостаз — механизм саморегуляции экосистемы;
обмен;
борьба за выживание.
Основные микроэлементы ЖО: H; O; C; Ca; Na; K; P; S.
Экосистема — единый природный или антроп. — природный комплекс, созд. живыми организмами, в кот. живые и неживые компоненты объединены между собой причинно — следственными взаимосвязями, обменом веществ и распределяются потоком энергии.
ТЕРМИНЫ.
Продуцент (автотроф) — организм, кот. создает (продуцирует) органическое вещество из воды, углекислого газа и минеральных солей, используя при этом солнечную энергию. Всего зеленый покров Земли состоит из 350 тыс. видов.
Консумент (гетеротроф) — орг., который получает жизненную энергию, питаясь растениями или животными. Среди них: травоядные животные, хищники, паразиты, хищные растения (росянка, прим), грибы. Таких орг. ок.1,5 млн. видов.
Редуцент — орг., кот. расщепляют органическое вещество вырабатываемое продуцентами и консументами до простых соединений (воды, углевода, минеральных солей), замыкая Т.о. круговорот веществ в биосфере. Таких орг. на Земле ок.75 тыс. видов (к ним относятся микроорганизмы). Грибы, к прим., разрушают отмершую древесину, выполняя роль редуцентов.
Пищевая (трофическая) цепь — взаимосвязи между организмами, каждый из которых питается другими, и, в свою очередь, служит пищей третьему. В начале цепи расположены продуценты, они служат пищей для консументов 1 — го порядка (травоядным животным), далее следуют консументы 2 — го порядка (хищники), замыкают цепь продуценты.
В современной науке об окружающей сущ.2 системы взглядов на существование биосферы:
1) антропоцентрическая;
2) биоцентрическая.
Антропоцентрическая система взглядов — отмечает власть человека над природой. Такой подход называют технологическим. При таком подходе законы природы считают вторичными, они не могут мешать социальному прогрессу.
Биоцентризм — утв., что природа — это объект сосуществования видов, в т. ч. и человека.
По мере развития общества сформ. система связи между экономикой и биосферой (биоэкономика).
Гт = 109Т
Производством потребляется ежегодно:
гидросфера — 5,3 тыс. гГт воды, отходы составляют 5013±4 Гт;
атмосфера — производство потребляет 28 Гт, человек 1,2 Гт, отходы в атмосферу сост.35±1,6 Гт;
минеральное сырье — 100 Гт;
биомасса — 10 Гт в год (используется не более 7,5%);
энергоресурсы — исп. на 16%, повсеместно!
Показателем использования ресурсов служит ИИР (индивидуальное использование ресурсов) — коэффициент потери резерва за год — отношение общего кол. добытых ресурсов к численности населения региона (страны или мира).
По величине ИИР делятся на 3 гр.:
ресурсы со степенью истощения более 1,7% (золото, ртуть и др.);
ИИР? 1,3% (молибден, железо, никель, алюминий и др.);
ост. ИИР, в кот. резерв сост.0,4 — 0,6%.
Структура (схема) использования ресурсной базы:
Потребление> Производство> Продукты производства> Потребление продукты производства> Отходы производства> Потребление.
Законы природы: развитие, целостность и функциональность.
Целостность — воздействие на один из элементов биосферы влечет за собой изменение во всей системе.
Функциональность — круговорот веществ и энергии в природе, многократная повторяемость процессов, обеспечит их высокую суммарную эффективность, при ограниченном объеме вещества, что учитыв. в этих процессах.
Развитие системы — сост. в непрерывном изменении биосферы.
Круговорот веществ осущ. благодаря открытости биосферы. О2 производится ежегодно в объёме 1,5Ч108 т; при этом потребляется 2Ч1010 т.
Палютанты — вещество — загрязнитель биосферы, влияющие на биоценоз.
Тема 2. Загрязнение ОС
Материальные полютанты — имеют всевозможное агрегатное состояние и хим. состав. Осн. их виды:
механические (без хим. примесей!);
химические — полютанты, кот. вызывают изменение хим. особенностей среды и негативно воздействуют на экосистемы;
физические — изменяют параметры среды (температура, радиация, волновые колебания и т. п.);
Физические загрязнения:
тепловое — изменение температурного режима среды (причина — тепловые выбросы предприятий!);
световое — нарушение природной освещенности (в сл. действия источников искусственного освещения, что созд. аномалию в жизни растений и животных);
шумовое — увеличение интенсивности звука свыше природного уровня.
электромагнитное — излучение исх. от электросетей, работы промышленных устройств и т. п., что нередко приводит к географическим аномалиям, изменения чувствительности биологической среды;
радиационное — повышение уровня радионуклидного излучения, кот. влияет на биосферу.
Биологическое загрязнение: биотическое и микробиологическое.
Информационное загрязнение: загрязнение генотипа (РНК и ДНК!)
Для оценки уровня загрязнения используют показатели: ПДК, ПДУ; для оценки загрязнения экосистемы — ПДТН, ПДЕН, МТН.
МТН — это объем сточных вод и твердых промышленных отходов, отходов коммунальных объектов, кот. распределяется по административной территории (измеряется в тыс. т/км2).
Расчёт МТН, пример:
Площадь = 520 кв.км.
Выбросы = 200 тыс. т.
МТН = 200 тыс. т. / 520 кв.км. = 0,35 (тыс. т/кв.км).
Показатели технологической и техногенной нагрузки используют для составления экологических карт с целью оценки ситуации и сравнения показателей территорий.
Основу выбросов по массе сост. выбросы от подвижных источников — автомобилей, с/х техники, самолёты, тепловозы.
На большие города приходится всего от 30 до 70% всех выбросов.
На США приходится не менее 40% всей массы загрязнений.
Основные загрязнители: CO (177 — 200 млн. т/год), NO* (68 млн. т/год), SO2 (99 млн. т/год), CO2 (50 млн. т/год). От стационарных источников поступает 57 млн. т/год. От подвижных источников — 80 млн. т/год.
Качество и количество характера загрязнения среды является ИЗ (индекс загрязнения):
где Ai= ai=
На основе этих данных обязаны соблюдаться меры безопасности и предосторожности.
Санитарная защищенная зона — защищенная полоса, отд. предприятия или загрязненный участок, от населенных пунктов.
ПДК — это один из путей предупреждения загрязнения окружающей среды: воды, воздуха или продуктов питания и т. п.
ПДК — максимально допустимая концентрация вещества в среде источников биопотребления, кот. при более или менее длительном воздействии на организм не оказывает влияние на здоровье, не вызывая длительного эффекта (не сказывается на потомстве).
Существуют показатели ПДК (мг/куб. м): ПДКр. з. — рабочей зоны; ПДКмакс. — максимальный; ПДКс. с. — среднесуточное; ПДКн. п. — населенных пунктов.
Нормирование — деятельность по установлению предельно допустимых действий человека на окружающую среду.
Нормативы — определитель компромиссов между экологией и экономикой.
ЭТТ, ПДНТ, ПДЭТ — подзаконные нормативы, опред. качество окруж. среды.
Экологические стандарты и нормирование — установленный комплекс норм по охране окружающей среды, использовании природных ресурсов и обеспечения экологической безопасности.
Экологический менеджмент — отражение государственной политики в области охраны окружающей среды и обеспечение экологической безопасности населения.
Технологии защиты атмосферы от промышленных загрязнений. Источником таковых есть: хозяйственная деятельность; эрозии; антропологические изменения.
ЗОС (загрязнители окружающей среды):
выхлопы;
производство;
сгорание бытовых и промышленных отходов.
ЗОС:
тепловая энергетика — 30 — 31%;
автотранспорт — 23%;
черная металлургия — 15 — 16%;
производственные стройматериалы — 15%;
цветная металлургия — 7%;
нефтеперерабатывающая промышленность — 6%;
химическая промышленность — 5%.
Промышленная пыль — основной загрязнитель атмосферы, в сутки вырабатывается 1т/кв.км.
Факторы опасности:
количество выбросов;
физико-химические свойства выбросов;
концентрация;
требуемая степень защиты, необх. для среды.
Химические методы устранения загрязнителей: сорбция (осадок!); нейтрализация.
Биохимические методы: очистка сточных вод микроорганизмами.
Физические методы: электромагнитная очистка (облучение магнитными полями определенного «состава»); ультрафиолетовое излучение; ультразвуковая обработка; инфразвуковая обработка.
Термические методы: окисление органических веществ, при наличии кислорода > сжигание органических веществ.
Задачи обеспечения уменьшения количества полютантов:
1) минимизировать отходы производства;
2) выбор подходящего оборудования (экологизация). При выборе технологий очистки:
1) замена токсичных материалов на нетоксичные;
2) не поддающихся утилизации материалов на поддающиеся такой.
Для оценки степени отходности производства используют материальный индекс производства.
МИП = МИП > 1,
чем МИП меньше, тем безодходней производство.
ТЕРМИНЫ.
Процесс — совокупность всех внутренних взаимодействий элементов системы или взаимодействий системы с окружающей средой.
Технологический процесс — сложная система сост. из единичных, связанных между собой, процессов (элементов) взаимодействующих с окружающей средой.
Технологическая схема — отдельное устройство, заключенное в последовательности.
Технология — совокупность способов достижения цели (в определенной последовательности).
Технологический режим — совокупность условий определяющие режим роботы аппаратов и установок.
Выход продукта — отношение отдельно полученного продукта с максимально возможным количеством и качеством, которое могло быть при данных условиях осуществления технологии.
Технологический регламент — основной технологический документ, определяющий рецептуру, режим и порядок проведения операций технологического процесса.
Тема 3. Защита окружающей среды
Мировой океан — вся вода на планете Земля!
Кладовая биомассы, которая способна прокормить 1,5 млрд. чел в год.
Основной загрязнитель воды — нефтепродукты, кот. попадают в океан при:
1) транспортировка;
2) разработка шельфов;
3) загрязнение через атмосферу, грунт и т. п.
Проблема пресной воды: е нехватка и возрастающий дефицит.
Задача защиты ОС: эффективное использование водных ресурсов.
На хозяйственную деятельность расходуется: ЖКХ — 25% воды; с/х — 25% (½ от расходов промышленности); промышленность — 49% общего количества воды.
Сточные воды как продукт хозяйственной деятельности: изменяют свойства воды и её состав, цвет, вкус, запах.
Водоёмы (в случае загрязнения) попадают под контроль при наявности:
1) взвешиваемых веществ;
2) плавающих примесей;
3) окраски воды;
4) запаха;
5) РН — показателя кислотности, который может отойти от нормального (5,5);
6) изменение минерального состава вод.
При этом необходимо наличие растворимого кислорода в воде в величине 4 мг/л.
По гостам нормируется количество возбудителей инфекций. Наличие ядовитых веществ не допускается.
ПДК нахождения в питьевой воде примесей: аммиак — 20 мг/л (0,05 мг/л для рыбного хозяйства!); медь — 1 мг/л (0,01 мг/л для рыбного хозяйства!); свинец — 0,1 мг/л.
Для охраны водной среды в Украине существует 420 нормативов!
Технологии очистки воды:
методы механический очистки:
процеживание;
всплывание;
отстой;
фильтрация;
центрифугирование.
методы химической очистки:
добавление органического вещества;
сорбция;
прямая химическая обработка;
мембранная очистка;
ионообменные процессы;
электролиз;
термолиз;
хлорирование воды.
методы биохимической очистки.
Экологическая безопасность предприятия. Основное направление политики — охрана окружающей среды, концепция принята ВРУ 5 марта 1998 г., которая определила 3 основных приоритета: реализация экологизации предприятия, достижение баланса между уровнями загрязнения и их уменьшение. Одной из задач является создание инструментов экономического регулирования с целью обеспечения экологизации производства. Базовым инструментом являются сборы (налоги), систематическое финансирование, создание механизма возмещения убытков. Существуют насущные проблемы, связанные с отсутствием механизма кредитования предприятий и частных лиц с целью экологизации производства и экономических субъектов.
Страхование — взаимная заинтересованность в предотвращении аварий на промышленных объектах.
Национальное хозяйство (Украина) имеет ряд негативных тенденций, которые ухудшают экологическую ситуацию:
экономика двигается по пути ресурсе затратного производства;
растет энерго и ресурсе ёмкость ВВП;
на 1 ед. ВВП расходуется 1 т. ресурсов;
на 1 ед. ВВП энергопотребление в 3р. выше чем в России;
за последних 10 лет энергопотребление на 1 ед. ВВП увеличилось в 2р.;
наращивание мощностей выпуска продукции при «грязном» производстве вредит экологии;
рост экспорта в Украине превышает уровень роста ресурсной базы, что ведет к дефициту таковых и ухудшения экологической обстановки.
Негативные тенденции — рост техногенного давления на природу на 1 ед. отбросов. Удельный вес выбросов на 1 ед. ВВП возрос в 3 — 4 раза, при этом уровень платежей, поступающих в государственную казну, не соответствует уровню ущерба.
Существующие проблемы, которые требуют безотлагательного решения:
финансирование, кредитование экологизации предприятий и субъектов экономической деятельности;
Внебюджетные экологические фонды — локальные природоохранные организации (например, Всеукраинский фонд возрождения Днепра).
Существуют 2 метода оценки ущерба: метод косвенных оценок и прямого счёта.
Сумма ущерба — денежное выражение потерь качества окружающей среды и экологических потерь.
В природоохранной практике соблюдаются следующие величины:
Уа = M*у*у* f
Экономический интерес органов власти и субъектов предпринимательства в экологическом сенце совпадают: жизнь в безопасности; здоровой среде обитания.
" Качество" жизни согласно законодательства состоит в том, что:
увеличивается «качество» населения, увеличивается продолжительность жизни, сокращения количества разводов, повышение уровня квалификации и образованности;
увеличивается благосостояние (уровень жизни);
" качество" социальной сферы — трудовые условия, занятость, физическая и имущественная безопасность;
качество окружающей среды — аккумуляция данных об атмосферных и водных загрязнителях, капитальные вложения и мероприятия по охране окружающей среды;
" качество" природы — климатических ресурсов, состояние и объем природы, сырьевых ресурсов.
ВТО установило для Украины переоценить и пересмотреть своё экологическое законодательство. Алгоритм:
Управление, организация и контроль за сохранностью окружающей среды. Передовые предприятия = передовой менеджмент, межотраслевой центр качества (соответствие продукции ДСТУ ISO 9001−2001). Этот подход реализован всего на нескольких предприятиях; ключевой объект такой концепции — человек и его идеология!
Экстенсивное производство — основанное на старых технологиях, эргономичное и материалоёмкое производство, экологически вредное. По оценкам ООН ущерб от него составляет до 4% ВВП в год.
Экономичное производство (интенсивное) — основанное на передовых технологиях экономичное и экологически чистое производство.
Глобальное производство — строится на долгие годы на интенсивном методе производства.
Национальные затраты составляют 8 — 10% от ВВП Украины для обеспечения безопасности ОС.
Экологическое нормирование — деятельность в результате которой происходит обоснование идеальной и ременной нормы, что способствует разработке экологических нормативов, при которых сохраняется нормальная функциональность экосистемы.
Временно согласованные нормативы — не ведут к сбалансированности действий по охране окружающей среды. Из них существуют:
1) санитарно — гигиенические нормативы;
2) экологические нормативы;
3) вспомогательные.
Структура государственной системы менеджмента по управлению экологической безопасностью:
ПРИМЕРЫ ЗАДАЧ.