МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» КАФЕДРА ЛЕСОУСТРОЙСТВА И ЭКОЛОГИИ «ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ» Контрольная работа Вариант №41 Выполнил студент 42305 группы_________________________/Галлямов А.Р дата, подпись (Ф.И.О.) Проверил доцент: ____________________________________/ Бусоргина Н.А. дата, подпись Ижевск 2024 1 (Ф.И.О.) Оглавление Введение ....................................................................................................................... 3 Снижение выбросов в атмосферу теплоэнергетическими установками за счет подготовки топлива. .................................................................................................... 4 Сбор и транспортировка опасных отходов ............................................................... 7 Мероприятия по защите водных ресурсов от истощения. .................................... 10 Ресурсообеспеченность. Факторы, определяющие масштабы потребления природных ресурсов.................................................................................................. 13 Как вы понимаете следующее высказывание: «Чем выше иерархический уровень в нарушаемой экосистеме, тем пагубнее последствия для человека»? 15 Заключение ................................................................................................................ 19 Литература ................................................................................................................. 20 2 Введение В современном мире экологические проблемы по своей общественной значимости вышли на одно из первых мест, оттеснив даже опасность ядерной войны. Бурное развитие хозяйственной деятельности людей привело к интенсивному, часто разрушительному, воздействию на окружающую среду. Влияние человека на природу происходит как путем преобразования сложившихся в течение тысячелетий естественных систем, так и в результате загрязнения почв, вод, воздуха. Это привело к резкому ухудшению состояния природы, часто с необратимыми последствиями. Экологический кризис представляет собой реальную опасность; практически в каждом регионе мы становимся свидетелями стремительного развития кризисных ситуаций. 3 Снижение выбросов в атмосферу теплоэнергетическими установками за счет подготовки топлива. Существуют различные пути получения "чистого" топлива, которые способствует значительному уменьшению выбросов в атмосферу золы и токсичных примесей. Исследования в этой направлении проводятся во многих странах, в том числе и в России. Однако реализация многих из них ввиду сложности и высокой стоимости до сих пор не вышла за пределы полупромышленных и промышленных экспериментов. а) Очистка топлива от соединений серы Процесс сероочистки в первую очередь определяется видом топлива и требуемой глубиной очистки. Очистка от серы жидких топлив практически освоена, и её практическая реализация в каждом конкретном случае зависит лишь от экономической целесообразности. В настоящее время применяется два метода сероочистки жидкого топлива – прямой и косвенный. При прямой сероочистке жидкое топливо обрабатывается путем каталитического гидрирования с выделением серы в виде сероводорода и с дальнейшим восстановлением до элементарной серы. Глубина сероочистки при реализации этого метода составляет с 3 - 4% до 0,6 - 1,0%. Метод косвенной очистки от серы представляет собой перегонку жидкого топлива в вакууме. Глубина сероочистки доходит до 0,3 - 0,5% при содержании серы в исходном топливе 3 - 4%. Промышленное освоение методов сероочистки твердых топлив намного сложнее. В составе углей сера находится в виде органической и колчеданной. Колчеданная сера может быть относительно легко удалена из топлива путем обогащения, так как присутствует в углях в виде отдельных включений. Органическая же сера входит непосредственно в состав горючей массы, и удаление ее чрезвычайно сложно. Большинство методов очистки угля от органической серы связано с применением различных растворителей, в которых уголь растворяется при повышенных температурах под давлением в присутствии водорода. В результате органическая сера переходит в 4 сероводород H2S и удаляется. Растворитель регенерируется и возвращается в цикл. Отработка методов очистки углей от органической серы пока еще производится на экспериментальных установках. б) Газификация топлив Процесс газификации топлив включает в себя ряд последовательных процессов перевода жидкого или твердого топлива в газообразное состояние путем неполного окисления при высокой температуре (800 - 1300°С) с одновременным удалением вредных примесей, выступающих в качестве побочных продуктов (сера, азот, концентрат ванадия). Несмотря на большое разнообразие методов газификации, все они характеризуются одними химическими реакциями. При газификации твердого топлива окислению кислородом или водяным паром подвергается непосредственно углерод 2С + О2 → 2 СО; С + Н2 О → СО + Н2 При этой часть углерода сгорает полностью, а образовавшийся углекислый газ реагирует с раскаленным углеродом: При газификации С + О2 → СО2; СО2 + С → 2СО жидких топлив под действием высокой температуры углеводороды расщепляются до низкомолекулярных соединений или элементарных веществ, которые затем окисляются по реакциям СH4 + О2 → СО + 2H2; СH4 + H2O → СО + 3H2 Часть газообразных продуктов реагируют между собой СО +Н2О → СО2 + Н2 Газификация топлива в сравнении с сероочисткой газов имеет ряд преимуществ и, в частности, отсутствие необходимости восстановления серы, так как в процессе газификации сера не окисляется и получается в виде сероводорода H2S, переработка которого в элементарную серу более 5 рентабельна, чем двуокись серы. Процесс газификации обеспечивает снижение выбросов окислов серы и азота примерно в 10 раз. Капитальные вложения в создание установки по графикам топлива на ТЭС достигают 30% от основных вложений на установленный киловатт мощности. 6 Сбор и транспортировка опасных отходов Нормативно-правовая база в области обращения с TКО В соответствии с Конституции Российской Федерации, сфера обращения с отходами производства и потребления, включая твёрдые бытовые отходы, относится к совместному ведению Российской Федерации и её субъектов (статья 72), т.е. регулируется на уровне федерального и регионального законодательства. На федеральном законодательном уровне основополагающим документом в области экологического права является Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» (далее – ФЗ «Об охране окружающей среды») Документом, непосредственно регулирующим отношения в области обращения с отходами, является Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления» (далее – ФЗ «Об отходах производства и потребления»). В статье 1 ФЗ «Об отходах производства и потребления» дается определение понятию «Отходы производства и потребления»: «Отходы производства и потребления (далее - отходы) – вещества или предметы, которые образованы в процессе производства, выполнения работ, оказания услуг или в процессе потребления, которые удаляются, предназначены для удаления или подлежат удалению в соответствии с настоящим Федеральным законом». А также дается определение таким понятиям как: «Твердые коммунальные отходы», «Утилизация отходов» и «Накопление отходов»: «Твердые коммунальные отходы – отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К твердым коммунальным отходам также относятся отходы, 7 образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами»; «Утилизация отходов – использование отходов для производства товаров (продукции), выполнения работ, оказания услуг, включая повторное применение отходов, в том числе повторное применение отходов по прямому назначению (рециклинг), их возврат в производственный цикл после соответствующей подготовки (регенерация), а также извлечение полезных компонентов для их повторного применения (рекуперация)»; «Накопление отходов – временное складирование отходов (на срок не более чем шесть месяцев) в местах (на площадках), обустроенных в соответствии с требованиями законодательства в области охраны окружающей среды и законодательства в области обеспечения санитарно- эпидемиологического благополучия населения, в целях их дальнейших утилизации, обезвреживания, размещения, транспортирования». К документу, в котором устанавливаются термины в систематизирующем порядке, отражающему систему понятий в области обращения с отходами, относится «ГОСТ 30772-2001. Межгосударственный стандарт. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения», введенный в действие Постановлением Госстандарта России от 28.12.2001 № 607-ст (далее – «ГОСТ 30772-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения»). Настоящий стандарт устанавливает термины и определения основных понятий, необходимых для регулирования, организации, проведения работ, а также нормативно-методического обеспечения при обращении с отходами: твердыми, жидкими (сбросами), газообразными (выбросами), шламами и смесями на различных этапах их технологического цикла, и распространяется на ликвидацию любых объектов, идентифицированных как отходы, которые могут рассматриваться как биосферозагрязнители. 8 К отходам потребления относят полуфабрикаты, изделия (продукцию) или продукты, утратившие свои потребительские свойства, установленные в сопроводительной эксплуатационной документации, а также в основном твердые, порошкообразные и пастообразные отходы (мусор, стеклобой, лом, макулатуру, пищевые отходы, тряпье и др.), образующиеся в населенных пунктах в результате жизнедеятельности людей. В последние годы к отходам потребления относят не только отходы потребления от домовладений, но и отходы, образующиеся в офисах, торговых предприятиях, мелких промышленных объектах, школах, больницах, других муниципальных учреждениях. Для указанных отходов часто используется термин «муниципальные отходы» (п. 3.12). В документах, регламентирующих обращение с твердыми бытовыми отходами, встречается понятие «Крупногабаритные отходы», нормативными правовыми актами данное понятие не закреплено. 9 но Мероприятия по защите водных ресурсов от истощения. Истощение вод — недопустимое сокращение их запасов в пределах определенной территории (для подземных вод) или уменьшение минимально допустимого стока (для поверхностных вод). Истощение подземных вод возникает в результате интенсивной добычи подземных вод в районах водозаборов, а также значительного водоотлива при строительстве шахт и карьеров. Это нарушает естественно сложившуюся взаимосвязь поверхностных и подземных вод. Истощение подземных вод приводит к ухудшению речного стока, иссушению родников, ручьев и небольших рек, снижению уровня подземных вод, иссушению и опустыниванию территорий, гибели растительности. Истощение поверхностных вод возникает в результате безвозвратного изъятия вод рек и других водных объектов на орошение, промышленное производство, коммунально-бытовые нужды и т.д. Это приводит к снижению поверхностного стока, истощению малых рек и озер, регрессии морей, дефициту пресной воды. На территории России поверхностный сток воды распределяется крайне неравномерно. Около 90% выносится в Северный Ледовитый и Тихий океаны, а на бассейны внутреннего стока (Каспийское и Азовское море), где проживает свыше 65% населения России, приходится менее 8% общего годового стока. В этих районах проблема истощения поверхностных вод проявляется наиболее остро. В связи с этим периодически рассматриваются предложения по переброске вод северных рек на юг. Однако этот проект чрезвычайно дорогостоящ и имеет трудно прогнозируемые экологические последствия. Изъятие на хозяйственные цели большого количества воды из впадающих в водоемы рек может привести к их истощению. Примером может служить регрессия (отступление) Аральского моря. Его уровень с 60-х гг. XX в. катастрофически понижается в связи с недопустимым объемом забора воды из питающих Арал рек — Амударьи и Сырдарьи. Осушенное дно Аральского моря становится сегодня крупнейшим источником пыли и солей. В дельте Амударьи 10 и Сырдарьи на месте гибнущих тугайных лесов и тростниковых зарослей появляются бесплодные солончаки. Согласно Водному кодексу Российской Федерации, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным. Для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения должны использоваться защищенные от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты. Пригодность поверхностных и подземных водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения определяется органами санитарно-эпидемиологического надзора. Централизованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение населения осуществляют специальные организации, имеющие лицензию на водопользование. Согласно Водному кодексу Российской Федерации, водопользователи обязаны стремиться сокращать изъятия и предотвращать потери воды, не допускать загрязнение, засорение и истощение водных объектов, обеспечивать сохранение температурного режима водных объектов. При проектировании и строительстве вновь создаваемых и ре- конструируемых хозяйственных и других объектов, а также при внедрении новых технологических процессов, влияющих на состояние водных объектов, необходимо предусматривать создание замкнутых систем технического водоснабжения. Проектирование и строительство прямоточных систем технического водоснабжения, как правило, не допускается. В целях разработки мероприятий, направленных на удовлетворение перспективных потребностей в воде населения и народного хозяйства, а также охрану вод и предупреждение вредного воздействия на них, составляются генеральные, бассейновые и территориальные схемы. Генеральные схемы комплексного использования и охраны вод включают принципиальные направления развития водного хозяйства России. Бассейновые схемы разрабатываются для бассейнов рек и других водных объектов на основе генеральной схемы. Территориальные схемы охватывают экономические 11 районы страны и субъекты федерации на основе генеральной и бассейновых схем. Генеральная схема дает возможность четко определить техникоэкономическую целесообразность и очередность проведения крупнейших водохозяйственных мероприятий. В соответствии со статьей 109 Водного кодекса Российской Федерации, правительство России приняло в 1996 г. постановление «О порядке разработки и утверждения нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты». Постановлением установлено, что нормативы предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты разрабатываются и утверждаются по бассейну водного объекта или его участку в целях поддержания поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем экологическим требованиям. Стандартизация в области охраны и рационального использования вод. Системный подход, базирующийся на методах программно-целевого планирования, и научно обоснованное прогнозирование позволили разработать и усовершенствовать комплекс стандартов в области охраны вод для: 1) обеспечения водопользователей водой необходимого качества и в достаточном количестве в соответствии с установленными нормами; 2) рационального использования вод; 3) сохранения уникальных водных объектов и их экосистем в состоянии, наиболее близком к естественному; 4) соблюдения условий, необходимых для поддержания оптимального уровня воспроизводства биологических ресурсов вод, обеспечивающего возможность их рационального применения. 12 Ресурсообеспеченность. Факторы, определяющие масштабы потребления природных ресурсов. Ресурсообеспеченность – это выражаемое количеством лет, необходимым для окончательного использования того или иного ресурса (либо запасами на душу населения), соотношение между масштабами использования и размерами природных ресурсов. Таким образом, ресурсообеспеченность той или иной страны определяется: 1) наличием на ее территории природных ресурсов (их количеством, составом, удобством для извлечения, использования, транспортировки); 2) масштабом разработок природных ресурсов. В результате неравномерного распределения природных ресурсов различные регионы и страны мира характеризуются различной ресурсообеспеченностью. По степени ресурсообеспеченности выделяют страны: · максимально ресурсообеспеченные (Россия, США, Канада, КНР, Индия); · удовлетворительно обеспеченные (Швеция, Аргентина); · слабообеспеченные (к ним могут относиться и развитые страны, например Япония); · обеспеченные одним или несколькими ресурсами (их экспорт может стать отраслью международной специализации для страны, например страны Персидского залива выделяются запасами нефти, Габон – марганца). Основными показателями, принимаемыми в расчет при оценке ресурсообеспеченности страны, являются: 1) количество природных ресурсов; 2) количество природных ресурсов в расчете на душу населения; 3) условия размещения ресурсов (климатическая зона, глубина залегания); 4) рентабельность разработки ресурсов; 5) ассортимент ресурсов; 6) возможность транспортировки; 7) возможность размещения перерабатывающих производств в местах добычи; 13 8) последствия для экологии региона. Основными факторами являются размеры и качество запасов, спрос и цена на ресурсы, ресурсные ограничения, экономический рост и структура экономики. 14 Как вы понимаете следующее высказывание: «Чем выше иерархический уровень в нарушаемой экосистеме, тем пагубнее последствия для человека»? Установив минимальную размерную единицу экосистемы — биогеоценоз, можно построить иерархический ряд экосистем. Применяя термин «биогеоценоз» в этом смысле, мы сохраняем знак равенства между экосистемой и биогеоценозом лишь для самого низкого уровня в иерархии экосистем. Существование каждого из таких уровней определяется действием его специфического фактора. Масштаб факторов возрастает по мере перехода от низших уровней к высшим: Биосфера космический фактор Экосистемы суши и океана геологический фактор Биогеографическая область фактор эволюции Биом фактор климатического климата (региональный климат) Ландшафт фактор рельефа Биогеоценоз фактор эдафического климата (мезоклимат). Рис. 1. Иерархический ряд экосистем. 15 Рассмотрим каждый из уровней. Процент площадей, способных поддерживать сообщества в состоянии климатического климакса, различен для разных областей. Но поскольку стратегия развития любой экосистемы состоит в достижении климатического климакса, то главными наземными экосистемами можно считать биомы. Они легко выделяются, в частности, по климатической климаксной растительности (рис. 1). Поэтому показателю можно выделить тундру, северный хвойный лес (тайгу), лиственный лес умеренной зоны, степь, пустыню, тропический дождевой лес и т. д. В разных биогеографических областях сообщества сильно различаются по видовому составу. Каждый вид образуется в одном, определенном месте земного шара, а затем расселяется, останавливаясь перед естественными преградами, такими как морские проливы, горные цепи и т. д. Однако всюду, где независимо от географического положения физическая среда одинакова, развиваются сходные экосистемы. Эквивалентные экологические ниши оказываются занятыми теми биологическими группами, которые имеются в фауне и флоре данной, области. Так, степной биом развивается во всех областях со степным климатом, но виды злаков и травоядных животных могут быть различными. Организмы, занимающие одинаковые или сходные экологические ниши в разных географических областях, называются экологическими эквивалентами. Огромные различия в физико-химических свойствах между наземными и водными средами создают в них совершенно разные условия жизни. Своеобразие экосистем океана в отличие от экосистем суши определяется в первую очередь абиотическими факторами, а также рядом особенностей общего характера: 1. море занимает 70% поверхности Земли; 2. глубина моря огромна и жизнь обнаруживается в пределах всей этой толщи. В океане, по-видимому, не существует абиотических зон, однако воды вблизи материков и островов населены значительно обильнее; 3. море в отличие от суши и пресных вод непрерывно. Все океаны связаны друг 16 с другом. Основными барьерами для свободного передвижения морских животных служат температура, соленость и глубина; 4. в море происходит постоянная циркуляция воды. Разница в температуре воздуха на полюсах и у экватора порождает сильные ветры, не меняющие своего направления на протяжении всего года (пассаты). В результате совместного действия этих ветров и вращения Земли образуются определенные течения. Каждый из иерархических уровней экосистем следует рассматривать не только как систему, объединяющую подразделения низшего порядка, но и как самостоятельную экосистему, обладающую всеми присущими ей свойствами. В зависимости от размера биотопа можно выделить экосистемы различного порядка. Так, биогеоценоз — это экосистема низшего порядка, а биосфера—экосистема высшего, или первого, порядка. Если рассматривать сравнительно ограниченный биотоп с более или менее однообразными абиотическими факторами, например луг, лес или участок морского дна, то количество видов позвоночных, входящих в состав биоценоза, определяется небольшой величиной —50-200 видов. Для более крупных биотопов, например морей умеренной зоны, количество видов позвоночных животных составляет 1-2, а для теплых морей оно возрастает до 5-8 тыс. Автогенные изменения называют развитием экосистемы, или экологической сукцессией. При определении экологической сукцессии следует учитывать три момента: 1. Сукцессия происходит под действием сообщества, т. е. биотического компонента экосистемы. Сообщество, в свою очередь, вызывает изменения в физической среде, которая определяет характер сукцессии, ее скорость и устанавливает пределы, до которых может дойти развитие. 2. Сукцессия — это упорядоченное развитие экосистемы, связанное с изменением видовой структуры и протекающих в сообществе процессов. Сукцессия определенным образом направлена и, следовательно, предсказуема. 3. Кульминацией сукцессии является возникновение стабилизированной экосистемы, в которой на единицу потока энергии приходится максимальная 17 биомасса и максимальное количество межвидовых взаимодействий. Скорость изменений и время, необходимое для достижения стабилизированного состояния, варьируют в разных экосистемах и для разных признаков экосистемы. Кривая изменения общей биомассы обычно имеет выпуклую форму, тогда как кривая изменения валовой первичной продукции — вогнутую. Как в лесной экосистеме, так и в условиях лабораторного микрокосма чистая первичная продукция возрастает на ранних стадиях развития сообщества, но убывает — на поздних. 18 Заключение Анализ материала, приведенного в настоящей работе, показывает неразрывную связь экологии с абсолютным большинством сфер деятельности человеческого общества, включая экономику и культуру. Без комплексного подхода к решению экологических проблем биосфера при нынешнем уровне антропогенного воздействия практически обречена на разрушение. Биолого-экологические исследования позволили установить, что основа существования всех живых организмов Земли, включая человека, — последовательная передача энергии от Солнца, но всем звеньям живой материи. При этом на отдельных участках нашей планеты организуются замкнутые в определенной мере круговороты биогенов. Разомкнутость круговоротов в природных экологических системах составляет сотые доли процента. Сообразно с организацией круговоротов все живые организмы выполняют в природных сообществах определенные функции (продуценты, консументы, редуценты). При выпадении отдельных видов из цепи их место занимают новые, либо мигрирующие из соседних экосистем, либо образовавшиеся в результате мутации (как произошло в случае вирусов СПИДа). Отдельные природные сообщества и системы в целом достаточно устойчивы благодаря обратным отрицательным связям. При наличии обратных положительных связей экологическая система работает «вразнос», отдельные виды претерпевают эволюционные изменения (мутируют), в результате образуется качественно новая экологическая система. 19 Литература 1.Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат,1985. – 272с. 2.Н.А.Бурков. Прикладная экология. Учебное пособие для специалистовэкологов и студентов вузов. – Киров: Вятка, 2005. -272с. 3. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух. – М.: НИИ охраны атмосферного воздуха, 2005. 4. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. Учебное пособие для инженера-эколога. Под ред. проф. А.Ф. Порядина и А.Д. Хованского. –М.: НУМЦ Минприроды, изд. Дом «Прибой», 1996. –350 с. 5. Перечень документов по расчету выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферный воздух, действующих в 2001 – 2002 годах. Бюллетень «Охрана атмосферно-го воздуха» № 2 (8). – СПб.: Издательство «СПбИРАВ», 2001 г. – 84 с. 6. Аннотированный справочник основных документов по расчету выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферный воздух. – НИИ Атмосфера, – СПб.: 2001 г. – 66с. 7. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных, веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86). – Л., 1987. 8. Сборник законодательных, нормативных и методических документов для экспертизы воздухоохранных мероприятий. – Л. Гидрометеоиздат, 1986 г. 318 с. 9. ГН 2.1.6. 1983-05. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (дополнения и изменения к ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест»)/ Собрание законодательства РФ. М.: 2000, № 31 ст.3295. 10. ГН 2.1.6.695-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиенические нормативы. Минздрав России, - М.: 1998г с 55-57. 20
