Оглавление

10)Задачи экологии. 2

19)Экологическая пластичность: зоны действия экологического фактора, стенобионтные и эврибионтные организмы. Понятие о лимитирующем факторе. 2

21)Популяция: определение, показатели, структура. 3

35)Причины нарушения биогеохимического круговорота. Составьте круговорот углерода. 4

50)Антропогенные экосистемы. 5

58)Нормирование примесей атмосферы. 8

68)Утилизация и обезвреживание твердых отходов. 9

Задача 1.7. 10

Задача 2.3. 11

Список литературы.. 13

10)Задачи экологии.

Экология — это наука о связях, поддерживающих устойчивость жизни в окружающей среде. Э. Геккель определял экологию как "общую науку об отношениях организмов к окружающей среде, куда мы относим в широком смысле все условия существования. Они частично органической, частично неорганической природы, но как те, так и другие … имеют весьма большое значение для форм организмов, так как принуждают приспосабливаться к себе". В настоящее время экологии остается наукой о связях, только охватывает неизмеримо большее поле знаний, чем те, о которых писал Геккель, это знания о структуре и функционировании живой природы, включая и человеческое общество. Экологическое мышление становится необходимым для решения самых насущных задач, итоговая цель которых — предотвратить грозящий человечеству экологический кризис и, используя экологические законы, обеспечить дальнейшее развитие общества [1 стр. 3-18].

19)Экологическая пластичность: зоны действия экологического фактора, стенобионтные и эврибионтные организмы. Понятие о лимитирующем факторе.

Экологические факторы разнообразны, тем не менее, можно в характере их воздействия на организмы можно выявить ряд общих закономерностей.

Закон отимума . Благоприятная сила воздействия фактора называется зоной оптимума экологического фактора или просто оптимумом дла организмов данного вида. Чем сильнее отклонение от оптимума, тем больше выражено угнетающее воздействие данного фактора на организмы (зона пессимума). Максимально и минимально переносимые значения фактора — это критические точки, за пределами которых существование невозможно. Пределы выносливости межде критическими точками называют экологической валентностью живых существ по отношению к конкретному фактору среды. Так, зоны действия экологического фактора следующие: оптимум, две субоптимальных зоны, две пессимальных зоны, соответственно в направлении нижней и верхней критических точек соответственно. Стенобионтные организмы — неспособные переносить значительные колебания фактора, имеют узкую экологическую валентность, для них необходимы строго определенные условия существования. Эврибионтные виды могут приспосабливаться к разным условиям среды. Лимитирующий фактор — возможность существования организмов ограничивают в первую очередь те факторы среды, которые наиболее удаляются от оптимума. Лимитирующие факторы среды определяют географический ареал вида, природа этих факторов может быть различна [1 стр. 19-29].

21)Популяция: определение, показатели, структура.

Популяцией называют группу особей одного вида, находящихся во взаимодействии между собой и совместно населяющих общую территорию [1 стр. 219]. Основные показатели структуры популяций — численность, распределение организмов в пространстве и соотношение разнокачественных особей. Каждая особь имеет определенные размеры, пол, отличительные черты морфологии, особенности поведения, свои пределы выносливости и приспособляемости к условиям среды. Распределение этих признаков в популяции также характеризует ее структуру. Структура популяции не стабильна. Рост и развитие организмов, рождение новых, гибель от различных причин, изменение окружающих условий, увеличение или уменьшение численности врагов — все это приводит к изменению различных соотношений внутри популяции. От того, какова структура популяции в данный момент времени, во многом зависит направление ее дальнейших изменений.

Половая структура популяций: соотношение особей по полу и особенно доля размножающихся самок в популяции имеют большое значение для дальнейшего роста ее численности. У большинства видов хромосомное определение пола обеспечивает равное соотношение зигот по признаку пола, но сцепленные с полом признаки часто определяют различия в физиологии, экологии и поведении особей. Следствием является более высокая вероятность гибели представителей какого-либо пола и изменение соотношения полов в популяции.

Возрастная структура популяций: с возрастом требования особи к среде и устойчивость к отдельным ее факторам существенно изменяется. На разных стадиях онтогенеза может происходить смена среды обитания, изменение типа питания, характера передвижения, общей активности организмов.

Пространственная структура популяций: существуют разные типы распределения особей в пространстве: мозаичное, неравномерное распределение или же распределение случайное, диффузного типа [1 стр. 227-245].

35)Причины нарушения биогеохимического круговорота. Составьте круговорот углерода.

Основой самоподдержания жизни на Земле являются биогеохимические круговороты. Все доступные для живых организмов химические соединения в биосфере имеют предел. Исчерпаемость пригодных для усвоения химических веществ часть тормозит развитие тех или иных групп организмов в локальных участках суши и океана. Отличительная черта биологических круговоротов — их неполная замкнутость. Часть химических элементов и их соединений постоянно выпадает из общей циркуляции и скапливается вне организмов, создавая запасы биогенных веществ. Так были накоплены кислород и азот в атмосфере, горючие ископаемые и другие породы земной коры. Круговороты формируются деятельностью разных по функциям групп организмов, системой стока и испарения, процессами циркуляции воды и воздушных масс и другими геологическими и геофизическими процессами. Однако двигателем этих процессов является живое вещество планеты, все живые организмы, обеспечивающие процессы синтеза, трансформации и разложения органического вещества. То есть, любые нарушения жизнедеятельности организмов, вовлеченных в круговорот того или иного вещества, могут быть причиной нарушения этого круговорота [1 стр. 327-281].

Круговорот углерода CO2 в биосфере

50)Антропогенные экосистемы.

В процессе современного техногенеза на поверхности земли возникают природно-техногенные комплексы, которые по своим свойствам значительно отличаются от естественных исходных ландшафтов. В местах добычи и переработки полезных ископаемых наряду с механическими нарушениями природных ландшафтов происходит формирование геохимических техногенных аномалий, появляются новые формы рельефа: карьеры, траншеи, каналы, отвалы, насыпи, дамбы. С момента вынесения вскрышных пород в отвалы на дневную поверхность, одновременно начинается абиогенное преобразование минерального субстрата и заселение его биотой.

На локальном уровне биологические сообщества испытывают влияние не всей промышленности, а только какого-то конкретного ее проявления. Нарушенные экосистемы от ненарушенных часто отличают по факту воздействия. Тем не менее само воздействие, даже идентифицированное по механизму, источнику и агрессивности, ничего не говорит о том, что произошло внутри экосистемы. Классификация воздействий по их источникам и механизмам у опытных исследователей уже подсознательно ассоциируется с целым спектром возможных последствий и реакций растительности и экосистем. Благодаря этому больше внимания уделяется тем нарушениям, последствия которых тяжелее, и меньше - тем, чьи последствия легче. Одним из подходов к оценке степени нарушенности экосистем является определение времени, необходимого экосистеме для полного восстановления. Такой подход вполне правомерен при сравнении экосистем различного типа и различных зон. Сравнение экосистем, принадлежащих одному сукцессионному (восстановительному) ряду, по этому критерию не корректно. Время восстановления производного сообщества заведомо меньше времени восстановления коренного. Более корректным будет сравнение экосистем по времени, необходимому для восстановления климаксового состояния. Чем больше такое время, тем дальше экосистема отстоит от своего "нормального", равновесного состояния. Этот подход с успехом может быть применим к лесным экосистемам, где с некоторой долей условности можно описать такие конечные стадии. Его можно использовать и как меру сравнения производных состояний. К сожалению, сфера его применения может быть ограничена только определенным классом нарушений, после которых экосистема еще способна восстановить свои функции и структуру. Во многих случаях местообитания трансформируются настолько глубоко, что речь может идти только о формировании новых типов сообществ, в различной степени сходных или не сходных с сообществами естественными.

Существует подход Ф.Н. Рянского, где определенные категории нарушенности (от 0 до VI) и мера соответствия естественным экосистемам (в %) выделены согласно тому, какой компонент геосистемы преобразован более всего: цельные (неизмененные) ландшафты (0, 100-80 %), геосистемы с нарушениями приземной атмосферы (I, 80- 60 %), биоты (П, 60-40 %), почвы (III, 40-20 %), грунтовых вод (IV, 20-10 %), коры выветривания (V, 10-0 %), искусственные (культурные) комплексы (VI, 0 %). Такая классификация противоречива. Степень деформации экосистем при атмосферных загрязнениях может быть намного глубже, чем при поражении гарями, вырубками или карьерными разработками.

Другой подход к классификации антропогенных экосистем предложен и проработан Б. В. Виноградовым, который акцентирует внимание на таких видах нарушений, которые выражены территориально и могут быть выделены или оконтурены при дешифрировании аэрокосмических снимков. Всего им описано 22 класса антропогенных экосистем, объединенных в 6 секций:

Секция I включает полуприродные экосистемы, в которых нарушена главным образом биота. Сюда относятся вырубки, гари, пастбища, сенокосы и рекреационные экосистемы. Последние три характеризуются кумулятивными свойствами, и в терминах предыдущей классификации их можно отнести к группе Д, а вырубки и гари - к группе А.

Секция II- это трансформированные экосистемы, мало встречающиеся на севере Западной Сибири: полевые, плантационные, фито- и гидромелиоративные.

Секция III включает собственно антропогенные экосистемы, или экотехнические системы, так как экосистемами их можно назвать лишь с большой долей условности. В эту секцию входят селитебные, промышленные, выработочно-отвальные, водостроительные и дорожно-линейные экотехнические системы. По большей части это экосистемы групп Г и В предыдущей классификации, и в меньшей степени - группы Б (выработочно-отвальные).

Секция IV наиболее интересна в плане исследования воздействий нефтегазодобывающей промышленности на природную среду. Сюда относят парагенетические экосистемы, обязанные своим существованием латеральным воздействиям антропогенных экосистем на соседние природные или полуприродные экосистемы. В результате воздушного или водного переноса веществ и энергии или при изменении естественного режима межбиогеоценотического обмена возле источников такого воздействия формируются области воздушного или водного загрязнения, парагеохимические или парагидрологические (иссушения или подтопления в результате подпора грунтового и поверхностного стока) экосистемы. Интенсивность таких латеральных воздействий, как правило, убывает обратно пропорционально расстоянию от источника, и на этой площади можно обнаружить целый спектр нарушенных экосистем от группы А до группы Д.

Секция V объединяет вторично-антропогенные экосистемы, нарушенные в результате естественных процессов (например, эрозии или дефляции), толчком развития которых послужила та или иная хозяйственная (или бесхозяйственная) деятельность человека.

Наконец, в секции VI выделены природоохранные экосистемы, предполагающие наличие охранного статуса и особый режим функционирования природных экосистем, так или иначе регулируемый человеком. Поэтому такие экосистемы целесообразно называть лишь квазиприродными, а не природными.

Предложенная Б. В. Виноградовым [5] классификация антропогенных экосистем обеспечена критериальной базой, основанной на дешифровочных признаках их изображений на аэрокосмических снимках, что делает ее весьма перспективной в плане оценки воздействия на ландшафт в целом.

Сельское и лесное хозяйство,  добывающая и перерабатывающая промышленность, энергетика, транспорт, строительство — это прежде всего техника и технологии. Сопутствующие этой деятельности человека потоки веществ можно определить как техногенные потоки вещества, реализующиеся дополнительно к естественным. [2 стр. 24-25].

58)Нормирование примесей атмосферы.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей. Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация – масса (мг) вещества в единице объёма (м3) воздуха при нормальных условиях. Концентрация примесей определяет физическое , химическое и др . виды воздействия на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

ПДК – это максимальная концентрация примесей в атмосфере , отнесенная к определённому времени, которая при периодическом воздействии или на протяжение всей жизни человека не оказывает ни на него , ни на окружающую среду в целом вредного действия (включая отдельные последствия).

Если вещество оказывает на окружающую природу вредное действие в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу. ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов регламентированы списком Министерства здравоохранения СССР N0  3086 – 84 от

27 августа 1984 г. с дополнениями, в соответствии с которым установлены:

класс опасности вещества, допустимая максимальная разовая и среднесуточная концентрация примесей.

Максимальная разовая ПДКmax – основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха , световой чувствительности , изменение биоэлектрической активности головного мозга и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. Среднесуточное ПДКсс установлена для предупреждения общетоксического , канцерогенного , мутагенного и др. влияния вещества на организм человека. Предельно допустимые выбросы (ПДВ) примесей .В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого проектируемого и действующего промышленного предприятия устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ в атмосферу при условии , что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками (с учетом перспективы их развития) не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК [6].

68)Утилизация и обезвреживание твердых отходов.

Значительная часть (по весу) ТБО может и должна перерабатываться способом экологической биотехнологии. Другая фракция ТБО, включая стекло, железо, пластмассы и другие виды ТБО также должны перерабатываться в товарные продукты отдельно для каждого вида сырья. Так, в частности стеклобой следует направлять на переплавку. Железо и другие металлы также на переплавку. Пластические массы на повторную переработку. Есть некоторые особенности при повторной переработке синтетических полимерных материалов. Особенно это касается переработки синтетических смол и пластических масс, содержащих ароматическое ядро и продуктов, которые при переработке при относительно высокой температуре +100-+800°С могли бы выделять галогены: хлор или бром. Суть этого заключается в том, что при переработке такого синтетического полимера, а также сложного эфира целлюлозы, полученного в среде мелиленхлорида могут в присутствии даже следов галогенов хлора и брома образовываться галоидированные продукты. То есть по классификации Л.А. Федорова образуется III, IV, V и VI представитель галоидированных ДО и ДПВ А этоопасно. Кроме того, в небольших поселках, в небольших городах сепарацию ТБО по видам нецелесообразно проводить по технико-экономическим соображениям. Отходы лечебных учреждений в виду их высокой в первую очередь инфекционной опасности подлежат высокотемпературной переработке при температуре +1200 – +1600°С [6].

Задача 1.7

ИНГРЕДИЕНТ

Ci

Cфi

ПДКi

Сi+Сфi

(Сi+Сфi ) / ПДК

углерода оксид

0,000772

1,2

1,200772

аммиак

0,28

0

0,2

0,28

1,4

сероводород

0,0004

0

0,008

0,0004

0,05

ангидрид сернистый

0,051429

0

0,5

0,051429

0,102

диоксид азота

0,039339

0,005

0,044339

ацетон

0,19

0

0,35

0,19

0,543

фтористый водород

0,0004

0

0,02

0,0004

0,02

взвешенные вещества

0,08

0

0,5

0,08

0,26

ксилол

0

0,02

0,2

0,02

0,1

бензин

0

0,8

5

0,8

0,16

анилин

0

0,028

0,05

0,028

0,56

кислота серная

0

0,1

0,3

0,1

0,33

В данном случае группу суммации образуют аммиак и сероводород.

По условию нормирования Σ2i=1= (Ci+Cфi)/ ПДКм.р.i.=1,45>1, значит, что условия нормирования по группам суммации не выполняются.

Для индивидуальных веществ, не вошедших в группы суммации, условия нормирования выполняются, то есть (Ci+Cфi)<ПДКм.р.i.

Санитарно-гигиеническая оценка состояния атмосферы в данном случае такова: фактические концентрации компонентов группы суммации  аммиака и сероводорода в воздухе превышают предельно допустимые концентрации в 1,45 раза. По остальным примесям фактические концентрации не превышают предельно допустимые концентрации.

Задача 2.3

Категория водопользования — хозяйственно-питьевое. Контрольный створ установить на расстоянии 500 м от сброса сточных вод.

 Расчет коэффициента смешения: γ=(1 –  e – α 3√ L)/ (1+ Q/q * e – α 3√ L)=0,3731. α = 0,207887.

Табл.1 Концентрации примесей в контрольном створе:

Q

q

Ccm

Cp

γ

Ckc

вещество

7,2

0,15

0,8

0,02

0,3731

0,0612506

ацетон

7,2

0,15

0,04

0

0,3731

0,0021154

фенол

7,2

0,15

1,2

0,03

0,3731

0,091876

нитриты

7,2

0,15

21

0,2

0,3731

1,3000169

нитраты

7,2

0,15

3,4

0

0,3731

0,1798105

нефтепродукты

7,2

0,15

0,04

0

0,3731

0,0021154

медь

7,2

0,15

0,0006

0

0,3731

3,17*10-5

ртуть

Табл. 2

вещество

концентрация, г/м3

ПДК,мг/м3

лимитирующий признак

вредности

класс опасности

в контр створе

фоновая

ацетон

0,061

0,02

2,2

общесан.

3

фенол

0,0021

0

0,001

орг. запах.

4

нитриты

0,092

0,03

3,3

сан.-токс.

2

нитраты

1,3

0,2

45

сан.-токс.

3

нефтепродукты

0,1798

0

0,1

органол. пленка

4

медь

0,0021

0

1

органол.

3

ртуть

3,17*10-5

0

0,0005

сан.-токс.

1

 

Суммацией действия обладают в данном случае нитриты и ртуть , для них необходимо проверить выполнение условия: С1/ПДК+С2/ПДК= 0,913<1, то есть загрязнение объекта по веществам группы суммации не превышает допустимого.

Для веществ, не вошедших в группы суммации, отношение Скс/ПДК представлены в таблице 3:

Табл.3

вещество

Скс/ПДК

ацетон

0,027

фенол

2,1

нитриты

0,027

нитраты

0,029

нефтепродукты

1,798

медь

0,0021

 

Видно, что ПДК превышены для нефтепродуктов и фенола.

Выводы по санитарно-гигиеническому состоянию объекта: превышены ПДК по нитритам и ртути, нефтепродуктам и фенолу.

Список литературы

1 Общая экология Н. М. Чернова, А. М. Белова – М: Дрофа, 2004 г-416с.

2 Общая биогеосистемная экология И.В. Стебаев и др.-Новосибирск, Наука, 1993г-288с.

3 Биогеосистемы лесов и вод России И.В. Стебаев и др.-Новосибирск, Наука, 1993г-348с.

4 (http://www.giwa.net/frontbilder/newspics/matrix_l.gif.).

5 Преобразованная Земля: Аэрокосмические исследования. Виноградов Б. В. — М.: Мысль, 1981г-296с.

6 Охрана окружающей среды, С.В. Белов М: Высшая школа, 1991г-320 с.

7 Определение подходов к нормированию воздействия антропогенного электромагнитного поля на природные экосистемы. О.А. Григорьев, Е.П. Бичелдей, А.В. Меркулов, Степанов В.С., Б.Е. Шенфельд, документ Центра Электромагнитной Безопасности, Москва, 6с.

8 Экология Стадницкий Г.В., Родионов И.А. М.:Высш.школа, 1988. - 300 с.