Транспортная экология. Основы экологии

Транспортная экология. Основы экологии

Экологические факторы окружающей среды. Экологические системы.

Экологические факторы — свойства среды обитания, оказывающие какое-либо воздействие на организм. Индифферентные элементы среды, например, инертные газы, экологическими факторами не являются.

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных. Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных организмов (большинство растений и фотосинтезирующие бактерии), а в жизни гетеротрофных организмов (грибы, животные, значительная часть микроорганизмов) свет не оказывает заметного влияния на жизнедеятельность.

Экологические факторы могут выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических функций; как ограничители, обусловливающие невозможность существования тех или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфо-анатомические и физиологические изменения организмов. Экологическая система – основная функциональная единица экологии, включающая в себя живые организмы и среду обитания, причем каждая из этих частей влияет на другую и обе необходимы для поддержания жизни.

Классификации экологических факторов

1. По характеру воздействия

· Прямо действующие — непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ

· Косвенно действующие — влияющие опосредованно, через изменение прямо действующих факторов (рельеф, экспозиция, высота над уровнем моря и др.)

2. По происхождению

· Абиотические — факторы неживой природы:

-климатические: годовая сумма температур, среднегодовая температура, влажность, давление воздуха

-эдафические: механический состав почвы, воздухопроницаемость почвы, кислотность почвы, химический состав почвы

-орографические: рельеф, высота над уровнем моря, крутизна и экспозиция склона

-химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность

-физические: шум, магнитные поля, теплопроводность и теплоёмкость, радиоактивность, интенсивность солнечного излучения

· Биотические — связанные с деятельностью живых организмов:

-фитогенные — влияние растений

-микогенные — влияние грибов

-зоогенные — влияние животных

-микробиогенные — влияние микроорганизмов

· Антропогенные (антропические):

-физические: использование атомной энергии, перемещение в поездах и самолётах, влияние шума и вибрации

-химические: использование минеральных удобрений и ядохимикатов, загрязнение оболочек Земли отходами промышленности и транспорта

-биологические: продукты питания; организмы, для которых человек может быть средой обитания или источником питания

-социальные — связанные с отношениями людей и жизнью в обществе

3. По расходованию

Ресурсы — элементы среды, которые организм потребляет, уменьшая их запас в среде (вода, CO2, O2, свет)

Условия — не расходуемые организмом элементы среды (температура, движение воздуха, кислотность почвы)

4. По направленности

Векторизованные — направленно изменяющиеся факторы: заболачивание, засоление почвы

Многолетние-циклические — с чередованием многолетних периодов усиления и ослабления фактора, например изменение климата в связи с 11-летним солнечным циклом

Осцилляторные (импульсные) — колебания в обе стороны от некоего среднего значения (суточные колебания температуры воздуха, изменение среднемесячной суммы осадков в течение года).

 

Экосистемы представляют собой основные природные единицы на поверхности Земли. Это не только комплекс живых организмов, но и все сочетания физических факторов. Всюду, где можно наблюдать отчетливое единство растений и животных, объединенных отдельным участком окружающей среды, говорят об экологической системе.

Понятие экосистемы не ограничивается какими-то признаками ранга, размера, сложности и происхождения. Поэтому оно применимо как к относительно простым искусственным (аквариум, теплица, пшеничное поле), так и к сложным естественным комплексам организмов и среды их обитания (озеро, лес, океан).

В состав экосистемы входят неживые и живые компоненты.

Неживые (абиотические) компоненты:

1) неорганические вещества (N2, C02, Н2О и др.), включающиеся в природные круговороты;

2)органические соединения (углеводы, белки, аминокислоты, гумусовые вещества и др.), связывающие биотическую и абиотическую части экосистем;

3)климатический режим (освещенность, температура, влажность и другие физические факторы).

Живые (биотические) компоненты экосистем:

1) продуценты – автотрофные (самостоятельно питающиеся) организмы, главным образом, зеленые растения, которые создают органические вещества из простых неорганических веществ. Автотрофы составляют основную массу всех живых существ и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме, т.е. являются производителями продукции,

2)макроконсументы (консументы 1, 2 и т.д. порядка) – гетеротрофные (питающиеся другими) организмы, главным образом, животные, которые поедают растения и другие организмы. В отличие от автотрофов продуцентов, гетеротрофы выступают как потребители и разрушители органических веществ,

3)микроконсументы (редуценты) – гетеротрофные организмы, преимущественно бактерии и грибы, которые разрушают сложные соединения мертвой протоплазмы, поглощают некоторые продукты разложения и высвобождают неорганические питательные вещества, пригодные для использования продуцентами.

 

 

Обратимые и необратимые деградационные процессы в зонах промышленного воздействия на окружающую среду.

Изменения в окружающей среде - обратимые или необратимые перемены в состоянии природных объектов и комплексов в результате воздействия на них.

Под обратимыми процессами понимаются те процессы изменений, которые в каждый данный момент имеют свое направление и, следовательно, постоянно меняют его, при которых явление, находясь в данный момент в данном состоянии и затем меняя его, рано или поздно может вновь вернуться к исходному состоянию.

Под эволюционными, или необратимыми, процессами мы понимаем те изменения, которые при отсутствии резких посторонних пертурбационных воздействий протекают в определенном и в одном и том же направлении.

Человек в созданной им искусственной среде обитания (которая, однако, погружена в естественную среду и очень жестко зависит от нее) всегда будет жить и действовать, рискуя вызвать необратимые изменения в окружающей среде.

Признаками выхода за пределы устойчивости являются следующие:

· сокращение запасов ресурсов;

· увеличение концентрации загрязнителей;

· отвлечение капитала, материальных, трудовых ресурсов от производства конечной продукции на эксплуатацию более скудных, отдаленных, более рассеянных ресурсов или на виды деятельности, которые раньше бесплатно делала природа (обработка сточных вод, очистка воздуха, восстановление питательных веществ в почве, сохранение биоразнообразия), или для охраны, поддержания, получения доступа к оставшимся ресурсам;

· сбои природных механизмов очистки от загрязнений;

· возрастание числа конфликтов из-за владения источниками или стоками.

В итоге:

- население и экономика получают искаженные и запаздывающие сигналы о физических пределах источников и стоков материалов и энергии, а также происходит запаздывание ответов на эти сигналы;

- пределы системы не только конечны, но и подвержены разрушению при избыточной нагрузке на них.

 

 

Планирование и управление природоохранной деятельностью.

Природоохранное прогнозирование и планирование осуществляется на территориальном и отраслевом уровнях. Территориальное прогно­зирование и планирование на государственном уровне призвано обеспе­чить экологически обоснованное развитие и размещение производи­тельных сил страны с учетом экологической емкости территории. На местах планы-прогнозы разрабатываются территориальными исполни­тельными органами управления с участием общественных экологичес­ких организаций.

Отраслевое природоохранное планирование проводится министер­ствами, ведомствами, объединениями и предприятиями, согласовывает­ся с основными показателями территориального планирования и чаще всего связано с проблемами использования отдельных видов ресурсов.

На крупных и средних предприятиях (объединениях) самостоятель­но разрабатываются планы мероприятий по охране окружающей среды в тесной увязке с бизнес-планами производства.

Прогнозирование и планирование рационального использования от­дельных видов природных ресурсов и природных сред проводится при помощи действующих методов (балансового, нормативного, програм­мно-целевого, экспертных оценок и др.) и строится на основе учета осо­бенностей и значимости, изменений объема и качества каждого из них. оценивается также обеспеченность природными ресурсами, намечаются мероприятия по их охране и рациональному использованию. например, по использованию и охране водных ресурсов планируются следующие показатели – объем используемой воды, объем оборотной и последова­тельно используемой воды, лимит допустимых сбросов сточных вод, ввод в действие очистных сооружений и др.

Управление природопользованием – это деятельность госу­дарства по организации рационального использования и воспроизвод­ства природных ресурсов, охраны окружающей среды, а также по обес­печению законности в эколого-экономических отношениях. Механизм УП объединяет методы, функции и организационные структуры.

Методы управления:

· административные — обеспечиваемые возможностью государствен­ного принуждения;

· экономические — создающие материальную заинтересованность;

· социально-психологические — методы морального стимулирования.

Функции управления:

· нормотворчество и законодательная инициатива в области охраны ок­ружающей среды и природопользования;

· учет природных объектов и ведение природных кадастров;

· осуществление мониторинга окружающей среды;

· экологический контроль, экспертиза и аудит;

· эколого-экономическое прогнозирование и планирование;

· экономическое стимулирование природоохранной деятельности;

· разрешение споров о праве пользования природными ресурсами, применение санкций за нарушение природоохранного законодательства.

Центральное место в административном регулировании принадле­жит системе экологических стандартов, подразумевающей единые и обязательные для всех объектов управления экологические нормы и требования.

Различают следующие их виды:

1) стандарты качества окружающей среды — регламентируют до­пустимое состояние природных сред (предельно-допустимые концентра­ции - ПДК);

2) стандарты воздействия на окружающую среду (эмиссионные стандарты) — регламентируют уровень выбросов (сбросов) из конкрет­ного точечного источника (предельно допустимые выбросы и сбросы — ПДВ, ПДС);

3) технологические стандарты – устанавливают определенные экологические требования к технике, оборудованию, производствен­ным технологиям и т.п.;

4) стандарты качества продукции (товарные стандарты) — уста­навливают содержание вредных примесей в продуктах питания, питьевой воде и т.п.

Помимо стандартов, административное регулирование предполагает применение и других мер:

§ запрет на производство продукции или использование первичных ресурсов;

§ лимиты (квоты), вводимые с целью ограничения масштабов воздей­ствия на окружающую среду;

§ сертификаты, дающие право на временное или постоянное пользо­вание компонентами природы или выбросы (сбросы) определенного ко­личества вредных веществ;

§ разрешения и лицензии, выдаваемые природопользователям с целью их активизации в сфере, подлежащей лицензированию.

Важнейшим звеном УП являются его организационные структуры.

В основе управления лежат следующие принципы:

§ территориальный, который реализуется Президентом Республики Беларусь, Парламентом и Правительством Республики Беларусь, а на местах соответствующими Советами депутатов и их исполкомами;

§ отраслевой, который реализуется министерствами и ведомствами, относящимися к органам специальной компетенции, уполномоченных выполнять природоохранные функции.

Основным государственным органом управления природопользовани­ем в Республике Беларусь является Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды. На него возложены следующие функции:

§ разработка и проведение единой государственной политики в сфере охраны окружающей среды и использования ПР;

§ координация природоохранной деятельности;

§ контроль за использованием и охраной ПР;

§ разработка предложений по совершенствованию ХМП;

§ проведение государственной экологической экспертизы;

§ обеспечение населения экологической информацией, участие в соз­дании системы экологического образования и воспитания;

§ осуществление международного сотрудничества и др.

 

 

Образование токсичных веществ при горении углеводородного топлива.

Углеводородное топливо, в свою очередь, поставляет в зону горения все химические вещества, соединения и элементы, содержащиеся в его составе. Элементарный состав горючей части углеводородного топлива в основном одинаков, однако структура топлива различна, а его химический состав включает примеси, характерные для мест добычи (геологические особенности местности) и технологии получения данного вида топлива. Так, газообразное топливо поставляет в зону горения углерод и азотсодержащие соединения.

Жидкое топливо, в зависимости от вида и качества, дополнительно вносит в зону горения серу и элементы, содержащиеся в механических примесях (ванадий, железо, кальций, натрий и др.) и в присадках (магний, марганец, свинец и др.). И, наконец, твердое топливо наряду с вышеуказанными элементами добавляет в зону горения примеси, которые могут включать алюминий, титан, барий, фосфор, мышьяк, сурьму, кадмий, ртуть, селен, олово, никель и другие элементы. Химические элементы, поставляемые в зону горения топливом, принято называть «топливными». Топливные элементы преобразуются в химические производные уже при температурах 600-700 °С на начальном этапе горения.

Исследования дымовых уходящих газов топливосжигающих установок показывают, что в их составе основными загрязнителями атмосферного воздуха являются оксиды углерода (до 50%), оксиды серы (до 20 процентов), оксиды азота (до 6-8%), углеводороды (до 5-20%), сажа, оксиды и производные минеральных включений и примесей углеводородного топлива.

В свою очередь, выхлопные и отработавшие газы тепловых двигателей выбрасывают в воздушный бассейн более 70 процентов оксидов углерода и углеводородов (бензолы, формальдегиды, бенз(а)пирен), около 55 процентов оксидов азота, до 5,5 процента воды, а также сажу (тяжелые металлы), гарь, копоть и т.д.

Диоксид серы, или сернистый ангидрид (сернистый газ). Наиболее широко распространенное соединение серы – сернистый ангидрид (SO2) – бесцветный газ с резким запахом, примерно вдвое тяжелее воздуха, образующийся при сгорании серосодержащих видов топлива (в первую очередь угля и тяжелых фракций нефти).

У человека этот газ раздражает верхние дыхательные пути, так как легко растворяется в слизи гортани и трахеи. Постоянное воздействие сернистого газа может вызвать заболевание дыхательной системы, напоминающее бронхит. Сам по себе этот газ не наносит существенного ущерба здоровью населения, но в атмосфере реагирует с водяным паром с образованием вторичного загрязнителя – серной кислоты (Н2SО4). Капли кислоты переносятся на значительные расстояния и, попадая в легкие, сильно их разрушают.

Оксид углерода, или угарный газ. Очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.

Взвешенные частицы, включающие пыль, сажу, пыльцу и споры растений и пр., сильно различаются по размерам и составу. Примерно 50% частиц антропогенного происхождения выбрасывается в воздух из-за неполного сгорания топлива на транспорте, заводах, фабриках и тепловых электростанциях. По данным Всемирной организации здравоохранения, 70% населения, живущего в городах развивающихся стран, дышит сильно загрязненным воздухом, содержащим множество аэрозолей.

Летучие органические соединения (ЛОС). Это ядовитые пары в атмосфере. Они являются источником множества проблем, в том числе мутаций, нарушений дыхания и раковых заболеваний, и, кроме того, играют главную роль при образовании фотохимических окислителей. Основная часть этих соединений поступает в воздух при неполном сгорании углеводородов автомобильного топлива, на теплоэлектростанциях, химических и нефтеперегонных заводах.

Оксид (NO) и диоксид (NO2) азота образуются при сгорании топлива при очень высоких температурах (выше 650^оС) и избытке кислорода. В дальнейшем в атмосфере оксид азота окисляется до газообразного диоксида красно-бурого цвета, который хорошо заметен в атмосфере большинства крупных городов. Основными источниками диоксида азота в городах являются выхлопные газы автомобилей и выбросы теплоэлектростанций (причем использующих не только ископаемые виды топлива). Кроме того, диоксид азота образуется при сжигании твердых отходов, так как этот процесс происходит при высоких температурах горения. Также NO2 играет не последнюю роль при образовании фотохимического смога в приземном слое атмосферы.

Озон О3. Хотя в стратосфере озон играет важную роль как защитный экран, поглощающий коротковолновую ультрафиолетовую радиацию, в тропосфере он как сильный окислитель разрушает растения, строительные материалы, резину и пластмассу. Озон имеет характерный запах, служащий признаком фотохимического смога. Вдыхание его человеком вызывает кашель, боль в груди, учащенное дыхание и раздражение глаз, носовой полости и гортани. Воздействие озона приводит также к ухудшению состояния больных хроническими астмой, бронхитами, эмфиземой легких и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Двуокись углерода СО2. Неядовитый газ. Но увеличение концентрации техногенного углекислого газа в атмосфере является одной из главных причин наблюдающегося потепления климата, что связано с парниковым эффектом этого газа.

Адсорбционные аппараты.

Новые конструкции адсорберов позволяют сни­зить гидравлическое сопротивление и лучше использовать слой адсорбента. К ним от­носится адсорбер полочного многосекционного типа. Адсорбер с неподвижными слоями адсорбента: 1 − корпус; 2 − слой адсорбента.

Задачи и уровни системы контроля промышленных выбросов в атмосферу. (Лекционный материал).

Задачи системы контроля промышленных выбросов в атмосферу:

- контроль за соблюдением норм и правил по охране атмосферного воздуха;

- контроль за эффективностью работы установок очистки отходящих газов;

- контроль выполнения предприятиями и организациями мероприятий по охране атмосферного воздуха;

- получение достоверных данных о выбросах, их обработка и обеспечение информацией заинтересованных организаций и органов управления.

Уровни функционирования системы контроля:

a) государственный; …... b) отраслевой (ведомственный); ….c) предприятия.

 

 

Порядок проведения государственного контроля.

(Лекционный материал).

Основой проведения инспекционного контроля является программа инспекционного контроля предприятия, разрабатываемая в соответствии с планом инспекционных работ. Программа должна содержать сроки контроля предприятия; перечень источников, подлежащих контролю; сроки контроля по каждому источнику с учетом времени на вспомогательные работы; перечень данных, представляемых предприятием (экспериментальных и расчетных данных с указанием методики расчета); перечень приборов и оборудования, используемых при измерениях. Все материалы предприятия, используемые для расчета или обработки результатов контроля, должен подписать начальник службы ООС предприятия.

План-график контроля соблюдения норм ПДВ при обычных и неблагоприятных метеорологических условиях. (Лекционный материал).

Природопользователь должен разработать и утвердить Инструкцию по осуществлению производственного контроля.

План-график контроля соблюдения норм ДВ разрабатывается в соответствии с положениями Типовой инструкции по организации системы контроля промышленных выбросов в атмосферу в отраслях промышленности. -Л.: ГГО им. А.И.Воейкова, 1986. -25с.

 

Транспортная экология. Основы экологии