Методичні вказівки до лабораторного практикуму

з дисципліни “Основи екології” для самостійної роботи

студентів механічних та технологічних спеціальностей

Затверджено на засіданні кафедри машин та апаратів виробництв хімічних волокон і текстильної промисловості,

Прот. №3 від 15.10.2004р.

Чернігів ЧДТУ 2004

 

Екологічний моніторинг. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Основи екології” для самостійної роботи студентів механічних та технологічних спеціальностей /Укл.: Старчак В.Г., Костенко І. А., Цибуля С, Д., Мартинюк О. Г., Буяльська Н. П.– Чернігів: ЧДТУ, 2004.– 129с.

 

Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Основи екології” містять 9 лабораторних робіт, в яких розглянуто екологічний моніторинг основних видів, джерела антропогенного забруднення атмосфери, води, ґрунту, їх нормування та контроль. Наводяться методи захисту довкілля від забруднювачів. Розглянуті питання екологічної безпеки продуктів харчування. Експериментальній частині лабораторних робіт передують короткі теоретичні відомості, які будуть сприяти самостійній роботі студентів над основними розділами курсу “Основи екології” при підготовці до лабораторного практикуму.

 

Укладачі: Старчак Валентина Георгіївна, доктор технічних наук, професор

Костенко Ігор Андрійович, кандидат технічних наук, доцент

Цибуля Сергій Дмитрович, кандидат технічних наук, доцент

Мартинюк Олександр Григорович, кандидат технічних наук, доцент

Буяльська Наталія Павлівна, асистент

 

 

Відповідальний за випуск: Чередніченко Петро Іванович, завідувач кафедри машин і апаратів виробництв хімічних волокон і текстильної промисловості, доктор технічних наук, професор

 

 

Рецензент: Сиза Ольга Іллівна, доктор технічних наук,

професор, Чернігівський державний технологічний університет

 

 

Вступ

Навколишнє середовище - це частина Всесвіту, де живе людина і функціонують створені нею системи. Екологічна система є єдиним при­родним комплексом, утвореним живими організмами та їх життєвим середовищем, де "жива" й "нежива" матерії пов’язані між собою обміном речовин та енергії. Термін "екосистема" 1935 р. запропонував А.Тенслі. Цей термін використовують для характеристики об’єктів різних розмірів і складності. Реальні екосистеми - це відкриті нерівноважні термоди­намічні системи.

Глобальною екологічною системою є біосфера. За В.І.Вернадським, біосфера охоплює атмосферу (тропосферу до висоти 10...15 км), гідро­сферу (глибиною 10... 12 км) і літосферу (до 3 км). Він увів нове по­няття про ноосферу - це оболонка Землі, де проявляється вплив людини на структуру і хімічний склад біосфери. Маса живої речовини стано­вить 10^І4...І0¹⁵ т.

У тропосфері відбувається безперервна циркуляція повітряних мас і всі процеси, які визначають погоду. Над тропосферою розміщується стратосфера (до 50...60 км). Якщо тиск у тропосфері на висоті 16 км становить приблизно 10 кПа (атмосферний тиск за н. у. становить 101,325 кПа), то в стратосфері на висоті 40 км тиск досягає лише 0,24 кПа. На висоті 30...35 км простягається так званий озоновий шар (0,23...0,52 см), який поглинає близько 97 % УФ - компонента сонячної радіації, небезпечного для живих організмів. Далі (на 50...80 км) йде мезосфера, де виникають так звані сріблясті хмари, вище (до 800 км) - іоносфера, з 800 до 2000 км - екзосфера, далі міститься тільки водень, який утворює водневу корону Землі. Маса сучасної ат­мосфери (5,3-10)¹⁵ т.

Літосфера досягає 50...200 км, верхня частина її (30...60 км під континентами і 5...10 км - під океанами) - земна кора. На глиби­ні 2000 км розміщується так звана матерія, а далі - земне ядро (6370 км). Земна кора становить 1 % маси Землі. На 99,5 % земну кору складають вісім елементів: О, Sі, Н, Аl, Fе, Мg, Сa, N а.

98,3 % гідросфери зосереджується у Світовому океані. Підземні запаси води становлять 4-10^І7 т. З загальної кількості прісної води доступно 0,5–0,8 %. На 96,5 % до складу води входять чотири елементи: О, Н, Сl, Na.

Компоненти середовища, які впливають на живі організми, називаються екологічними факторами (ЕФ):

1) абіотичні (хімічні - склад повітря, води, ґрунту; фізичні -Т, Р,W, вітри, світло, променева енергія і т.і.);

2) біотичні - форми взаємодії та взаємовідносин живих організмів;

3) антропогенні - форми діяльності людини, що впливають на нав­колишнє середовище;

4) з антропогенними факторами пов’язана техно­генна дія - це дія на НС функціонуючих технічних систем, створених людиною.

Сприятлива доза ЕФ називається зоною оптимуму фактора. Зона пригніченого стану – зона песимуму. Діапазон цих зон є критерієм для визначення витривалості і пластичності організму щодо даного еколо­гічного фактора. Ця властивість називається екологічною валентністю. Тобто це ступінь пристосовуваності живого організму до змін умов се­редовища. Це видова властивість.

Екологічні фактори діють на організм комплексно. Одним із важ­ливих є поняття про лімітуючі фактори, рівень яких наближається до межі витривалості організму або перевищує її. Вперше це поняття сфор­мулював Ю. Лібіх (1840 р.) у “екологічному законі мінімуму”. Речовиною, що перебуває у мінімумі, визначається величина та ста­лість біопродукції у часі. Е. А. Мітчерліх (1909 р.) і Б. Бауле (1918 р.) запро­понували “екологічний закон сукупної дії” – продуктивність біологічної системи зумовлюється всією сукупністю екологічних факторів. В. Шелфорд (І9І3р.) сформулював “екологічний закон толерантності”: існування виду залежить як від недостачі, так і від надлишку будь-якого з ряду факторів, що мають рівень, близький до межі витривалості даного організму. Витривалість організму проти впливів у діапазоні між екологічними мінімумом і максимумом є межею толерантності виду.

Таким чином, екологія - це наука, яка вивчає характер і взаємозв’язки в системі “природа - суспільство – природа” (від грецьк. екос – дім, логос – вчення), тобто це наука про взаємовідносини організмів між собою та з навколишнім середовищем. Промислова екологія - це наука, яка вивчає стан навколишнього середовища, що визначається природним, а в основному промислови­ми забрудненнями, а також ефективністю природоохоронних заходів.

Всесвітня федерація інженерних організацій розробила Кодекс еко­логічної етики (сім заповідей, ніби клятва Гіппократа):

1. Повною мірою використовуючи свої здібності, виявляючи сміли­вість духу, ентузіазм і самовідданість, добивайтеся найвищих техніч­них результатів, які сприятимуть розквіту людства.

2. Добивайтеся кінцевої мети вашої роботи при якомога меншому споживанні сировини й енергії, з мінімумом відходів і будь-яких забруднень.

3. Особливу увагу приділяйте осмисленню наслідків ваших пропози­цій і дій: умисних і випадкових, поточних і довгострокових, враховую­
чи при цьому їх вплив на здоров’я людей, додержання соціальної спра­ведливості та прийнятої системи цінностей.

4. Ретельно вивчайте навколишнє середовище, на яке буде спрямо­вано вплив, аналізуйте всі зміни,, які можуть виникнути в екосистемах,
добирайте оптимальне, з екологічного погляду, вирішення.

5. Сприяйте вживанню заходів для відновлення і, якщо можливо, поліпшення стану навколишнього середовища. Включайте ці заходи до ваших розробок.

6. Відхиляйте будь-які пропозиції, які завдають шкоди природі, приймайте найкраще соціальне й політичне рішення.

7. Пам’ятайте, що принципи взаємозалежності екосистеми, збере­ження ресурсів та взаємної гармонії є основою нашого подальшого іс­нування, вони - межа, яку переступати не можна.

Наукова організація виробництва неможлива без раціональних вирі­шень проблем промислової екології.

Промислові забруднення навколишнього середовища поділяють на дві основні групи: матеріальні забруднення атмосфери, води, ґрунту та енергетичні забруднення (теплові викиди, акустичне забруднення, елект­ромагнітні поля, світлове, лазерне, інфрачервоне (ІЧ), ультрафіолето­ве (УФ), іонізуюче випромінювання). Розрізняють також механічні, хі­мічні, фізичні та біологічні забруднення. Забруднення класифікують на стійкі, або незруйновні (деякі сучасні пластмаси), і такі, що руй­нуються під дією хіміко-біологічних процесів.

Основним шляхом зменшення негативного впливу промислових вики­дів на навколишнє середовище є створення безвідходних виробництв із замкненим циклом використання всіх компонентів виробництва та підвищення ефективності екологічного моніторингу (система спостереження, контролю, прогнозування і управління якісним станом навколишнього середовища та ефективним його захистом).