Предмет и задачи экологии, основные разделы и направления. Элементы аутэкологии и демэкологии.

Часть 1

Глава 1

Предмет и задачи экологии, основные разделы и направления. Элементы аутэкологии и демэкологии.

На протяжении все своего развития, человечество так или иначе сталкивалось с различными экологическими проблемами.

Само же название науки – ЭКОЛОГИЯ появилось в 19 веке. Определение этого понятия можно представить в узком и широком смысле.

В узком смысле экология представляется как общая экология или биоэкология. Биоэкология – это биологическая наука, изучает отношения организмов (особей, популяций, сообществ) между собой и окружающей средой.

Предмет биоэкологи: объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровня организации жизни.

Методы изучения: наблюдение и описание; сравнительный метод; исторический метод; метод эксперимента; метод моделирования.

Выделяют следующие разделы общей экологии или биоэкологи:

-аутэкология или факториальная экология (учение об экологических факторах),

-синэкология или биогеоценология (учение об экологических сообществах и экосистемах),

-демэкология (учение о популяциях),

-учение о биосфере.

В широком смысле – экология представлена глобальной экологией. Глобальная экология – комплексная междисциплинарная наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействия природы и общества.

Задачей глобальной экологии является изучение закономерностей взаимодействия природы и общества и оптимизация этого взаимодействия. Экология является теоретическим фундаментом рационального природопользования и охраны природы.

Среди современных направлений можно назвать - социальную экологию, экологию человека, урбоэкологию, инженерную экологию (о способах и средствах преодоления разрушения природной среды, нанесенного общественным производством).

Элементы факториальной экологии (аутэкологии).

Аутэкология – раздел экологии, изучающий взаимоотношения отдельной особи, популяции, вида с окружающей средой.

Организм

На Земле жизнь существует в виде разнообразных живых организмов разной степени изученности. Так, например млекопитающие животные определены и изучены практически на 99%, а ныне известные виды бактерий и грибов составляют не более 5 % от всех теоретически предполагаемых видов.

В настоящее время все формы жизни систематизированы, классифицированы и определены в таксономические группы. Однако, эта классификация постоянно пересматривается, по мере накопления новых знаний. Рисунок 1 представляет упрощенную схему основных таксономических групп.

 

Рис.1

Упрощенная схема основных таксономических групп.

 

Важной характеристикой клеточных живых организмов является способ синтеза собственных органических веществ - способ питания (табл.1)

Автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических благодаря энергии солнца (фототрофы), или энергии, освобождающейся при химических реакциях (хемотрофы).

Гетеротрофы – используют для синтеза собственных органических веществ органику других организмов. При этом гетеротрофы могут быть определены как биотрофы – питающиеся живыми организмами, либо как сапротрофы – питающиеся мертвой органикой.

 

Табл. 1

Питание живых организмов

(по А.Л.Тахтджяну 1976, с изм. С.И. Колесникова, 2003).

 

Над царства	Царства	Под Царства	Автотрофы	Гетеротрофы
Фото трофы	Хемо трофы	Био трофы	Сапро трофы
Прокариоты	Дробянки	Бактерии	+	+	+	+
Архео- бактерии	+	+	+	+
Циано- Бактерии	+	+	-	-
Эукариоты	Растения	Багрянки	+	-	-	-
Настоящ. водоросли	+	-	-	-
Высшие растения	+	-	редко	-
Грибы	Низшие	-	-	редко	+
Высшие	-	-	редко	+
Животные	Одно- клеточные	-	-	+	редко
Много- клеточные	-	-	+	+

 

 

Окружающая среда

Среда обитания – та часть природной среды, которая окружает живой организм и с которой он взаимодействует.

Природная среда – совокупность абиотических и биотических факторов, естественных и измененных.

Существует четыре среды обитания:

- водная,

- наземно-воздушная,

- почвенная,

- организменная.

 

Для человека – окружающая среда – среда обитания и производственной деятельности, включающая природную среду (абиотические, биотические факторы) и социально-экономические факторы.

Экологические факторы среды - о тдельные свойства или элементы среды, прямо или косвенно воздействующие на организм.

Экологические факторы могут быть раздражителями, ограничителями, модификаторами и сигналами

Принято разделять экологические факторы на:

1. Абиотические - т емпература, свет, радиация, давление, влажность, рН, ветер, течения, рельеф местности.

2. Биотические - в оздействие живых организмов друг на друга.

3. Антропогенные - ф ормы деятельности человека изменяющие природу как среду обитания.

Изменения экологических факторов могут быть:

Регулярно-переодическими -сутки, сезоны, отливы-приливы

Нерегулярные – катастрофы

Направленные – на протяжении продолжительного времени – похолодание, потепление и т. д.

Организмы могут приспосабливаться к неблагоприятным экологическим факторам.

Такие приспособления называются адаптацией. Они бывают морфологическими, физиологическими и поведенческими.

Адаптации реализуются следующими путями:

Активный путь – поддержание температуры тела.

Пассивный путь – экономия энергии (анабиоз).

Избежание неблагоприятных факторов – миграция.

Глава 2

Динамика экосистем.

Изменения в экосистемах могут быть:

Циклические -возвращение биоценоза к исходному состоянию	Поступательные– смена одного сообщества другим (сукцессия)
Например: суточные, сезонные, многолетние изменения, видовая цикличность.	Например: озеро-болто-луг

Сообщества, находящиеся в равновесном состоянии с окружающей средой называются климаксовыми.

Глава 3

Границы биосферы

Область распространения живого вещества включает нижнюю часть воздушной оболочки (15 км), всю водную оболочку и верхнюю часть твердой оболочки (литосферы) – не глубже 3 км. Для биосферы характерно не только присутствие живого вещества.

Она обладает следующими особенностями:

· в ней в значительном количестве содержится вода;

· на нее попадает мощный поток солнечной энергии;

· в биосфере проходят поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах – твердой, жидкой и газообразной.

Биосфера – главная арена жизни и хозяйственной жизни человека.

На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Глины, известняки, доломиты, бурые железняки, бокситы – это все породы органогенного происхождения. Свойства природных вод, соленость Мирового Океана и газовый состав атмосферы, определяются жизнедеятельностью населяющих планету существ. Чистота морских вод – во многом результат фильтрации, осуществляемой разнообразными организмами, но особенно зоопланктоном. Большинство их этих организмов добывает пищу, отцеживая из воды мелкие частицы. Работа их настолько интенсивна, что весь океан очищается от взвеси за 4 года. Байкал исключительной чистотой своих вод во многом обязан веслоногому рачку эпишуре, который за год трижды процеживает его воду.

 

Функции живого вещества.

Часть 2

Глава 4

ТБО, ТПО, РАО и т.д.

При потреблении 800 т воды, 20 т сырья, 2,5 кВт энергии на человека производится 2 т продукции в год. Причем 1 т выбрасывается в этот год, а еще одна – в последующие. Таким образом город с миллионным население производит до 1 млн т ТБО в год, а ТПО еще больше.

· Парниковый эффект.

В 1990 году 49 Нобелевских лауреата обратились к президенту США об экологической угрозе так называемого «парникового эффекта».

Под образным выражением – парниковый эффект подразумевается следующее геофизическое явление. Солнечная радиация, падающая на Землю, трансформируется. 30% ее отражается в космическое пространство, остальные 70% поглощаются поверхностью суши и океана. Поглощенная энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается обратно в космос в виде инфракрасныъх лучей. При этом чистая атмосфера прозрачна для инфракрасных лучей, а атмосфера, содержащая пары воды, углекислый газ и некоторые другие газы, поглощает инфракрасные лучи, благодаря чему воздух нагревается.

В природной биосфере содержание углекислого газа в воздухе регулируется так, что его поступление равняется удалению. В настоящее время люди нарушают это равновесие. В результате сжигания топлива в атмосферу поступают дополнительные порции углекислого газа и других «парниковых» газов. Именно этот процесс рассматривается как тенденция, которая может привести к глобальному потеплению климата. В результате чего возможно будет происходить таяние полярных льдов, подъем уровня океана и возможные затопления.

Изменения разницы температур на полюсах и экваторе возможно вызовет и изменения циркуляции атмосферы. Более сильное потепление на полюсах приведет к ее ослаблению. Это изменит всю картину циркуляции и связанный с ней перенос теплоты и влаги, что повлечет за собой глобальное изменения климата. В большинстве районов, характеризующихся сейчас жарким и сухим климатом количество атмосферных осадков увеличится; в умеренном поясе станет суше.

В тоже время существуют гипотезы и о том, что накопление в атмосфере твердых частиц, которые попадают туда при разнообразных выбросах, может вызвать и противоположный эффект- глобальное похолодание. Поскольку достаточно большое количество солнечных лучей может быть задержано и не попадет на землю, постепенно поверхность Земли будет охлаждаться.

В последнее время экологические концепции изменения климата и причин его вызывающих существенно различаются между собой.

Так, основной причиной парникового эффекта называют выброс в атмосферу водяного пар, который составляет 70% парниковых газов. В тоже время указывается на возникающий дефицит, а не избыток углекислого газа, который не является столь опасным, так как возможно его естественная природная утилизация с дальнейшим образованием кислорода в атмосфере.

Экологическая общественность и организации стараются каким-то образом предотвратить надвигающуюся опасность. На протяжении последних 30-40 лет неоднократно принимались международные соглашения по вопросу оздоровления климата. Из последних можно назвать Рамочные конвенции, в частности Рамочная Конвенция по изменению климата и Киотский протокол, ратифицированный Россией в 2004 году.

· Разрушение озонового слоя

Наряду с видимым светом, Солнце излучает также ультрафиолетовые волны. Особую опасность представляет коротковолновая часть – жесткое ультрафиолотовое излучение. Свыше 99% его поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 км.

Основными загрязнителями, разрушающими озоновый экран, являются синтезируемые людьми соединения фреоны (фторхлоруглеводороды) и водород, который выделяется в местах разломов земной коры. Фреоны летучи и поднимаются в стратосферу. Там они разлагаются высвобождая атомарный хлор, который разрушает озон. 1 атом хлора разрушает до 100 тыс атомов озона. Запуск Шатла разрушает 10 млн т озона, 300 запусков в год и практически весь озон уничтожен. Нельзя забывать и об азотном механизме разрушения озонового слоя.

Но, говоря о возникновении озоновых дыр, нужно отметить и некоторые дискуссионные вопросы, по которым до сих пор нет единого мнения. В частности, почему фреоны концентрируются вдали от мест выделения от источников выделения. Например, ацетилен и метан как образуются, так и фиксируются над болотами в Северном Полушарии, а фреон концентрируется над территориями которые не являются его продуцентами – над Антарктидой, над Гаваями, над Красным Морем, над Исландией. В то же времени именно там и фиксируются разломы земной коры с выходом водорода. По-видимому, большее значение имеет водородная причина разрушение озонового слоя. И действительно, есть мнение, что некоторые программы борьбы с озоновыми разрушениями инспирированы некоторыми экономическими кругами в своих корыстных целях. Так например истории с фреоном 134 созданным корпорацией ДюПон и сверхзвуковыми самолетами.

· Кислотные осадки

Кислотными называют любые атмосферные осадки – дожди, туманы, снег – кислотность которых выше нормальной.

Химический анализ показывает что зачастую образование кислотных осадков связано с выбросами в воздух диоксида серы и азота, при взаимодействии которых с парами воды, образуются кислоты. Эти выбросы происходят в результате сжигания топлива при работе угольных ТЭЦ, промышленных предприятий, автомобильного транспорта и т.д.

Значение рН важно с экологической точки зрения, так как от него зависит деятельность практических всех ферментов, гормонов в организме, регулирующих обмен веществ, рост и развитие. Особенно чувствительны к изменениям рН гидробионты.

Так например в благополучной Швеции 2200 озер безжизненны по причине повышенной кислотности. Кислотные дожди в Петербурге – 4,8 – 3,7 (бывает до 2,2-2,3)

Но в то же время ущерб не ограничивается гибелью водных организмов. Многие пищевые цепи, охватывающие практически всех диких животных, начинаются в водоемах.

Кислотные осадки вызывают деградацию лесов. Нарушая защитный восковой покров, они делают листья и хвою растений более уязвимыми для насекомых, грибов и других патогенных организмов.

Воздействуя на почву, кислотные осадки значительно увеличивают выщелачивание биогенов. При низких значениях рН уменьшается активность редуцентов и азотфиксаторов, что еще сильнее обостряет дефицит питательных веществ: почвы теряют плодородие. Кроме того в кислой среде соединения алюминия и других тяжелых металлов становятся растворимыми и оказывают сильное токсическое действие на растения и животных.

· Смог. Это ядовитая смесь дыма, тумана и пыли при определенных атмосферно-климатических условиях.

 

 

Условно можно назвать два типа смога:

Лондонский смог	Лос-Анжельский (фотохимический) смог
Возникает зимой, при отсутствии ветра, при температурной инверсии. В 1952 году в Лондоне от смога погибли 400 человек.	Возникает летом, при отсутствии ветра, при температурной инверсии, в солнечный день. Сопровождается образованием фотооксидантов (озон, органиче- ские пероксиданты, пероксиды водорода, альдегиды).

Демографические проблемы.

Начало демографического взрыва относят к послевоенным годам – 40-50 м 20 века. Ежедневно население увеличивается на 250 тыс человека, 1 млн 750 тыс еженедельно 7,5 млн в месяц, 90 млн в год. При этом традиционно наблюдается наибольшая плотность населения в Европе, Китае и Индии, отдельные регионах Юго-Восточной Азии, Южной и Северной Америках, с преобладанием городского населения в данных областях.Быстрый рост населения в развивающихся странах резко обстряет экологические и социальные проблемы. Число жителей развивающихся стран составляет три четверти населения планеты, а потребляет всего одну треть общемировой продукции.

Чтобы продемонстрировать общую характеристику населения Земли приведем расчеты одного социологического исследования. Если бы все население Земли «сжать» до размеров деревушки с населением 100 человек, а все существующие соотношения современного человечества остались бы прежними, то получилось бы следующее:

- в ней проживали бы – 57 азиатов, 21 европеец, 14 представителей Северной, Центральной, и Южной Америки, 8 африканцев;

- 70 из 10 были бы не белыми;

50% всех богатств оказались бы в руках 6 человек и все они были бы гражданами США;

- 70 человек не умели бы читать;

- 50 страдали бы от недоедания;

- 80 человек жили бы в жилищах неприспособленных для проживания;

- только 1 человек бы имел высшее образование.

Хотя сам по себе факт уменьшения рождаемости в развитых странах в глобальном масштабе положительный, однако, в будущем он будет иметь негативное действие на общество. В политическом плане более старое, более консервативное общество будет испытывать проблемы с нововведениями. Что в конечном итоге вызовет проигрыш этого общества молодым, более мобильным системам развивающихся стран. Конечно, если рано или поздно там будет определен вопрос с демографическим ростом.

По прогнозам ООН через 300 лет население Земли будет 134 млрд, а при контроле рождаемости (только 2 ребенка) – не более 9 млрд, со средним возрастом – 50 лет против 26 лет в настоящее время.

Глава 5

Глава 6

Экологический контроль

Экологический контроль – это проверка соблюдения всеми хозяйственными субъектами и гражданами экоолгических требований по охране ОС и обеспечению экологической безопасности общества.

Экологический контроль может быть государственным и производственным. Государственный контроль в отличии от государственного мониторинга, решает задачу обеспечения соблюдения всеми субъектами требований экологического законодательства. Производственный экологический контроль проводится самими хозяйственными субъектами с целью удержания негативного воздействия производства на ОС в пределах установленных нормативов и во избежание претензий (и санкций) со стороны ГЭК.

 

Экологическая экспертиза и ОВОС

Согласно Закону об экологической экспертизе 1995 г. – Экологическая экспертиза это – оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной или иной деятельности на окружающую среду и природные ресурсы.

Важно отметить что на уровне принятия решения (быть или не быть реализованным намечаемому виду деятельности) экологическая экспертиза придерживается двух принципов:

1. Пока не доказана безопасность любого объекта на него наложен запрет.

2. Из всех видов безопасности приоритет должен быть отдан медико-биологической безопасности.

Часть 3

Глава 7

 

Состав и значение атмосферы

Атмосфера – газовая оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Жизнь на Земле возможна, пока существует атмосфера. Все живые организмы используют воздух атмосферы для дыхания, атмосфера защищает от вредного воздействия космических лучей и губительной для живых организмов температуры.

Атмосферный воздух – смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли. Воздух не имеет запаха, прозрачен, его плотность 1,2928 г/л., растворимость в воде 29,18 куб. см/л., В жидком состоянии приобретает голубоватую окраску. Без воздуха человек может прожить 4-5 минут.

Основными составными частями атмосферы являются: азот, кислород, аргон и углекислый газ. В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды (3-4%) и твёрдые частицы (пыль).

Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землёй и Космосом, при этом Земля получает космическую пыль и метеориты и теряет самые лёгкие газы – водород и гелий. Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая определяет тепловой режим поверхности планеты, вызывает диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.

Физические свойства и состояния атмосферы меняются во времени и в пространстве и зависимости от высоты над уровнем моря, широты местности, удалённости от океана.

Атмосфера, общая масса которой составляет 51.000.000.000 тонн, простилается вверх от поверхности Земли примерно до 3 тыс. км. Атмосфера подразделяется на тропосферу(10-12 км), стратосферу (до 50 км), мезосфера (до 80 км), ионосферу (до 100 км) и экзосферу (до 3000 км).

Между атмосферой, Земной поверхностью и другими сферами Земли происходит постоянный обмен теплом, влагой и газами, которые вместе с циркуляцией воздушных масс в атмосфере влияет на основные климатообразующие процессы. Атмосфера защищает живые организмы от мощного потока космического излучения. Если бы всё излучение достигало земную поверхность, то в течение нескольких мгновений уничтожило бы всё живое на Земле. Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран..

Атмосфера защищает Землю от многочисленных метеоритов. Ежесекундно в атмосферу попадает до 200 млн. метеоритов, но они сгорают в атмосфере. сутки достигался бы 200ºC (от 100ºC днём до -100ºс ночью).

Атмосфера является теплоизоляционным фильтром. Без атмосферы перепад температур на Земле в

Загрязнение атмосферы

Загрязнения атмосферы условно можно классифицировать на химическое, физическое и биологическое.

Химическое и пылевое загрязнение.

Загрязнителями могут быть до 500 000 хим соединений, при этом – 40 000 – вредные и 12 000 – токсичные.

Данный вид загрязнения Земли может быть природного и антропогенного происхождения. Причем, пока доля природного загрязнения выше чем доля антропогенного. Однако количество антропогенных выбросов постоянно растет.

 

Аномальные свойства воды

1. Точка замерзания и точка кипения. Если провести аналогию по группе кислорода, то учитывая свойства таких соединений как H2S H2Se H2Te, температуры должны быть -90 и +70 соответственно.

2. При замерзании объем воды увеличивается.

3. Лед плавает в воде, то есть плотность льда меньше плотности воды. Максимальная плотность воды при +4. Замерзание водоемов начинается с поверхности.

4. Высокая теплоемкость. 1 г воды нагревается на 1 градус с затратой 1 калл, 4,184 Дж, а 1 г железа – 0,1 калл.

5. Действие силы поверхностного натяжения и движения по капиллярам.

 

Физическими

- температура, содержание взвешенных частиц, цветность, запах, привкус;

Химическими

-ионный состав, жесткость, щелочность, окисляемость, рН, сухой остаток, содержанием солей, кислорода, сероводорода и тд

и санитарно-гигиеническими показателями.

- ПДК, ПДС

ПДК вредных веществ в водоеме – концентрация, которая не оказывает вредного воздействия на организм человека.

Предельно допустимые сбросы (ПДС) веществ в водные объекты характеризуются максимально допустимой массой веществ, которые могут быть сброшены в установленном режиме в данном пункте в единицу времени. ПДС устанавливается с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования и водоотведения, ассимилирующей способностью водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями.

 

Источники загрязнения воды

Наряду с физическими и химическими загрязнителями, имеет место тепловое и микробное загрязнение вод.

Ежегодный объём сточных вод в России составляет около 75,5 млн. куб. км., в том числе сброс в поверхностные водоёмы порядка - 73. куб. км., в накопителе и на поля фильтрации – 2,5млн. куб. км. Около 63 куб. км. стоков сбрасываются без очистки и 17 куб. км. не достаточно очищены. Следует отметить, что 1 куб. м. стоков загрязняет около 60 куб. м. чистой воды.

Наиболее интенсивному антропогенному загрязнению подвергаются пресноводные водоемы, особенно речные воды. Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностными и ливневыми стоками. Наиболее распространенные загрязняющие вещества – нефтепродукты, фенолы, легоокисляемые органические вещества, соединения металлов. Стоки предприятий сельского и коммунального хозяйства загрязняют воды пестицидами, биологическими вредными компонентами – органикой и микроорганизмами. Кроме того воды загрязняются почвой, смываемой в результате водной эрозии.

Подземные воды также испытывают загрязняющее действие хозяйственной деятельности человека. Поскольку обновление воды в данном случае протекает очень медленно по сравнению с поверхностными водами, загрязнения сохраняются долго и ухудшение качества этих вод происходит на десятки и сотни лет. Положение усугубляется еще и тем фактом, что перечень веществ, контролируемых в подземных водах, не регламентирован, поэтому нельзя составить точное представление о загрязнении подземных вод.

 

Способы очистки сточных вод

Способы очистки загрязненных промышленных вод можно объединить в следующие группы: механические, физические, физико-механические, химические, физико-химические, биологические, комплексные.

Механические способы очистки применяются для очистки стоков от твёрдых и масляных загрязнений. Механическая очистка производится одним из следующих способов:

- дробление крупных загрязнений в более мелкие различными устройствами механического воздействия на загрязнения;

- отстаивание загрязнений истоков с помощью нефтеловок, песколовок и других типов отстойников, конструкции которых приводятся в специальное литературе;

- разделение загрязнений и воды с помощью различных центрифуг и гидроциклонов;

- устреднение стоков чистой водой с целью снижения концентрации вредных веществ и примесей до уровня, при котором стоки можно сбрасывать в водоёмы или канализацию;

- извлечение механических примесей и стоков с помощью различных элеваторов, решёток, скребков и других устройств;

- фильтрование стоков через сетки, сита, специальные фильтры, а чаще всего по средствам пропускания стоков через песок;

- осветление воды путём пропускания её через песок или специальные устройства, наполненные композициями или минералами, способными поглощать взвешенные частицы.

Выбор схемы очистки воды от взвешенных частиц и нефтепродуктов зависит от вида и количества загрязнений, требуемой степени очистки, устройств для очистки стоков. Стоимость сооружений механической очистки сточных вод очистных комплексов предприятия составляет 20-30 % капитальных вложений и 15-20 % эксплутационных расходов очистных устройств. Эффективность работы механических очистных устройств особенно ощутима в замкнутых системах водопользования предприятий. Их применение позволяет сокращать количество потребляемой воды в 1,5-2,5 раза.

Физико-химические способы очистки стоков и воды базируется на флотации, мембранных методов очистки, азотропной отгонки.

Флотация – процесс молекулярного прилипания частиц загрязнений к поверхности раздела двух фаз(вода-воздух, вода-твёрдое вещество). Процесс очистки сточных вод от СПАВ, нефтепродуктов, волокнистых материалов флотации заключается в образовании системы «частицы загрязнений – пузырьки воздуха», которых всплывает и поверхность и утилизируется

Обратный осмос (гиперфлотация) – процесс фильтрования сточных вод через полупронецаемые мембраны под давлением.

Ультрафильтрация – мембранный процесс разделения растворов, осмотическое давление которых мало. Применяется для очистки сточных вод от высокомолекулярных веществ, взвешенных частиц и коллоидов.

Электродиализ – процесс сепарации солей в мембранном аппарате, осуществляемый под действием постоянного электрического тока. Электродиализ применяется для деминерализации сточных вод.

К физико-химическим методам относятся так же следующие методы:

коагуляция – процесс соединения мелких частиц загрязнения в более крупные с помощью коагулянтов. В качестве коагулянтов используют известковое молоко, соли алюминия, железа, магния, цинка, сернокислый кальций, углекислый газ и др.;

флокуляция – процесс агрегации мелких частиц загрязнений в воде за счёт образования мостиков между ними и молекулами флокулянтов. В качестве флокулянтов используют активную кремниваю кислоту, эфиры, крахмал, целлюлозу, синтетические органические полимеры;

электрокоагуляция - процесс укрупнения частиц загрязнения под дествием постоянного электрического тока;

сорбция – процесс поглощения загрязнений твёрдыми и жидкими сорбентами (активированным углём, залой, мелким коксом, торфом, силикагелем).

При очистки сточных вод могут извлекаться с помощью экстрагентов ценные вещества. Этот процесс называется экстракция.

Химическая очистка применяется как самостоятельный метод или как предварительный перед физико-химической и биологической очисткой. Его применяют для снижения коррозионной активности сточных вод, удаления из них тяжёлых металлов, очистки стоков от гальванических участков, для окисления сероводорода и органических веществ, для дезинфекции воды, её обесцвечивания и других случаев.

 

После механических, химических и физико-химические методов очистки в производственной воде могут находиться различные вирусы и бактерии, которые могут вызывать различные заболевания. Сточные воды перед повторным использованием или перед спуском в водоёмы подлежат биологической очистке. Стерилизация воды производится путём нагревания, хлорирования, озонирования, обработки ультрафиолетовыми лучами, биообработки, электролиза серебра. Биологическая очистка проводится на биофильтрах, аэротенках, в окислительных каналах. Разработан метод очищения водоёмов от нефти с помощью бактерий.

Биологическая очистка может осуществляться и в естественных условиях на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах.

Чаще всего в условиях производства приходится применять комплексные методы очистки, основанные на механических, химических, физико-химических, биологических способах и устройствах для извлечения загрязнений.

 

Глава 9

Состав и строение почвы

Площадь суши 15 млдр га – треть земного шара. Из них леса занимают – 28% пустыни, ледники, населенные пункты и другие участки со слабо выраженным почвенным слоем – 45%,пастбища – 17%, обрабатываемые земли – 10% и 10% - пригодно для обработки, не выгодные для возделывания.

Использование земель в РФ:

Лес – 46%, пастбища оленей – 18,7%, сельскохозяйственные угодья – 13%, овраги, пески ледники – 10,8%, под водой – 4,2%, дороги – 0,5%, строительство – 0,3%, нарушенные земли – 0,1%.

Почва состоит из твердой (минеральной и органической), жидкой и газообразной фаз. Например компоненты луговой почвы таковы. Минеральный состав почвы составляют 93% и представлены оксидами, солями угольной серной, фосфорной и др кислот. Органические вещества на 85% состоят из мертвой органики, на 10% - корни растений и оставшиеся 5% - это почвенная биота (бактерии, грибы, черви и т.д.).

Особое свойство почвенного покрова – его плодородие, под которым понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водными, воздушным и тепловым режимами.

Химический состав почвы оказывает влияние на здоровье человека через воду, растения и животных.

Например, эндемический зоб связан с недостатком йода в почве, снижение кальция и избыток стронция вызывает уровскую болезнь, недостаток фтора может провоцировать возникновение кариеса, а его избыток – флюороз.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Литература имеющая в библиотеке ПГУПС в количестве свыше 3-х экзампляров:

Литература для студентов:

1. Мазур И.И. Курс инженерной экологии: учебник для вузов – М.: Высш. шк., 1999. - 447 с., - 34 экз.

2. Зубрев Н.И. и др. Охрана окружающей среды и экологическая безопасноть на железнодорожном транспорте: учебник для учеб заведений ж.-д. транспорта. – М.: УМК МПС, 1999. – 591 с., - 79 экз.

3. Белов С.В. и др. Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов – М.: Высш. шк., 1999. – 448 с., - 13 экз.

4. Лабораторные и расчетные работы по дисциплине «Основы экологии и охрана окружающей среды»: метод. указания/ ПГУПС. Каф. «Инженерная химия»; сост. Смирнова Т.В., Шубаев Н.П., Макарова О.Ю. и др. – СПб: (б.и.), 1996 – 46 с., - 129 экз.

 

Основная:

1. Гарин В.М. и др «Экология для технических вузов». - Р на-Дону, 2001. – 224 с.

2. Колесников С.И. «Основы экологии для инженеров». - Р на-Дону., 2003. – 245 с.

3. Денисов В.В. и др. «Экология». - М, 2003. – 356 с.

4. Хотунцев Ю.Л. «Экология и экологическая безопасность». -М., 2005. – 448 с.

5. Протасов В.Ф. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России».- М.2001., 449 с.

Дополнительная:

1. Иванов А.В. и др. «Концепция развития наук о земле и глобальная экология». Саратов, 2004., 304 с.

2. Прохоров Б.Б. «Экология человека». М., 2004., 267 с.

3 Ясаманов Н.А. «Основы геоэкологии». М., 2005., 243.с.

4. Абалкин И.П. «Экологическая ответственность». М., 2002., 321 с.

5. Масленникова И.С. «Управление экологической безопасностью». СПб., 2001., 234 с.

6. Разумовский В.М. «Природопользование». СПб., 2003., 156 с.

7. Макаренко В.К. и др. «Основы экологии и экозащитных технологий». Новосиб., 2001., 123 с.

8. Цховребров Э.С. «Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте». М, 1996., 276 с.

9. Тихомиров О.А. и др. «Оценка экологического состояния природной среды региона». Клин, 2003., 178 с.

10. Фомин Г.С. «Почва. Контроль качества и безопасность». М., 2001., 220 с.

11. Жмур Н.С. «Технологии и биохимические процессы очистки сточных вод». М., 2004., 442 с.

12. Одум Ю.П. «Экология». М., 1986., 488 с.

13. Реймерс Н.Ф. «Экология: теории, законы, правила, принципы, гипотезы». М. 1994., 425 с.

 

 

Часть 1

Глава 1

Предмет и задачи экологии, основные разделы и направления. Элементы аутэкологии и демэкологии.

На протяжении все своего развития, человечество так или иначе сталкивалось с различными экологическими проблемами.

Само же название науки – ЭКОЛОГИЯ появилось в 19 веке. Определение этого понятия можно представить в узком и широком смысле.

В узком смысле экология представляется как общая экология или биоэкология. Биоэкология – это биологическая наука, изучает отношения организмов (особей, популяций, сообществ) между собой и окружающей средой.

Предмет биоэкологи: объекты организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровня организации жизни.

Методы изучения: наблюдение и описание; сравнительный метод; исторический метод; метод эксперимента; метод моделирования.

Выделяют следующие разделы общей экологии или биоэкологи:

-аутэкология или факториальная экология (учение об экологических факторах),

-синэкология или биогеоценология (учение об экологических сообществах и экосистемах),

-демэкология (учение о популяциях),

-учение о биосфере.

В широком смысле – экология представлена глобальной экологией. Глобальная экология – комплексная междисциплинарная наука, синтезирующая данные естественных и общественных наук о природе и взаимодействия природы и общества.