68 ответов по экологии

Природные ресурсы — естественные ресурсы, — тела и силы природы, которые на данном уровне развития производительных сил и изученности могут быть использованы для удовлетворения потребностей человеческого общества.

Заповедные территории:

- Заповедники – где исключена хозяйственная деятельность и ведется научная работа: Великий Камень, гора Шайтан-Тау, озеро Банное, Капова пещера, Аскинская пещера, Башкирский заповедник, Шульган-Таш, Южно-Уральский заповедник и др.

- Заказники – территории закрытые для восстановления видового разнообразия: Кизильское лесничество, гора Яман-Тау, Белебеевский р-н.

- Резерваты – где частично проводится хозяйственная деятельность.

- Питомники – где производится выращивание животных.

- Атмосферные заповедники.

- Национальные парки – как заповедники и резерваты, проводятся экскурсии.

Природопользование – это процесс использования природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Рациональное природопользование – изучение природных ресурсов, их бережная эксплуатация, охрана и воспроизводство с учетом настоящих и будущих потребностей общества и сохранение потребностей людей.

Принципы природопользования:

- принцип примата природы;

- принцип экологизации производства.

Поведение металлов в природных средах во многом зависит от специфичности миграционных форм и вклада каждой из них в общую концентрацию металла в экосистеме. Для понимания миграционных процессов и оценки токсичности тяжелых металлов недостаточно определить только их валовое содержание. Необходимо дифференцировать формы металлов в зависимости от химического состава и физической структуры: окисленные, восстановленные, метилированные, хелатированные и др.. Наибольшую опасность представляют лабильные формы, которые характеризуются высокой биохимической активностью и накапливаются в биосредах. По чувствительности к ним животных и человека металлы можно расположить в следующий приблизительный ряд: Hg > Cu > Zn > Ni > Pb > Cd > Cr > Sn > Fe > Mn > Al. Особенностью металлов как загрязнителей является то, что в отличие от органических закрязняющих веществ, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь к перераспределению.

Металлы-токсиканты в различных формах способны загрязнять все три области биосферы - воздух, воду и почву.

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля меди и цинка в атмосфере - 75%, кадмия и ртути - 50%, никеля 30%, кобальта - 10%. Наиболее высокая эмиссия в атмосферу характерна для свинца - 50...80%.

В атмосфере тяжелые металлы присутствуют в форме органических и неорганических соединений в виде пыли и аэрозолей, а также в газообразной форме (ртуть). Основные механизмы выведения тяжелых металлов из атмосферы - вымывание с осадками и осаждение на подстилающую поверхность.

В водных средах тяжелые металлы присутствуют в трех формах: взвешенной, коллоидной и растворенной. Последняя представлена свободными ионами и растворимыми комплексными соединениями с органическими и неорганическими лигандами. Для неорганических соединений - это галогениды, сульфаты, фосфаты, карбонаты и др.. Среди органических лигандов наиболее прочными являются комплексы гуминовых и фульвокислот (преимущественно низкомолекулярных), входящих в состав гумусовых веществ почвы и природных вод. Следует заметить, что значительная часть тяжелых металлов переносится поверхностными водами во взвешенном состоянии.

Сорбция металлов донными отложениями зависит от особенностей их состава и содержания органических веществ. В конечном итоге тяжелые металлы в водных экосистемах концентрируются в придонных осадках и в биоте, в то время как в самой воде они остаются в сравнительно небольших концентрациях. Так, при концентрации ртути в донных отложениях 80-800 мкг/кг ее содержание в воде не превышает 0,1-3,6 мкг/кг.

Ресурсный цикл(антропогенный круговорот веществ) - совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества или группы веществ на всех этапах использования их человеком. Цикл фактически не замкнут из-за потерь, например, каменный уголь обратно в места залегания не возвращается. Антропогенный круговорот естественен, как и любой другой, но предполагает разумное волевое начало.

Проблема исчерпаемости природных ресурсов сводится к проблеме ограниченности энергетических ресурсов. Можно полагать, что в ближайшие десятилетия энергия возобновляемых источников станет дешевле и доступнее полученной из традиционных первичных энергетических источников. Человечество будет постепенно осваивать месторождения со всё меньшим содержанием целевых элементов, создавать экономически приемлемые технологии разработки «кларковых месторождений». В последних концентрация извлекаемого элемента равна его среднему содержанию в земной коре. Кларковые месторождения, по определению, не уничтожимы, т. е. вечны.

Экология человека — комплексная эколого-социально-экономическая отрасль знаний, где все социальные, экономические и природные условия рассматриваются как одинаково важные составляющие среды жизни человека, обеспечивающие разные стороны его потребностей.

Экология человека включает:

Социальную экологию;

Экологические опасные факторы (ЭОФ), включающие химические (химическое загрязнение среды), физические (электромагнитные, радиоактивные, вибрационные, шумовые, световые, тепловые), биологические (биологическое загрязнение, заражение среды, источником которого служат живые организмы и живые переносчики), механические (твердые отходы, мусор) факторы.

Экология человека - наука о взаимоотношении человека со средой обитания в различных аспектах (экономическом, техническом, физико-техническом, социально-психологическом) и призвана определить оптимальные условия существования человека, включая допустимые пределы его воздействия на окружающую среду. Взаимоотношения со средой человека, как организма, изучает аутэкология, экологию сообществ людей - синэкология.

Искусственная среда, созданная самим человеком, также требует к себе адаптации, которая происходит в основном через болезни. Причины возникновения болезней в этом случае следующие: гиподинамия, переедание, информационное изобилие, психоэмоциональный стресс. С медико-биологических позиций наибольшее влияние социально-экологические факторы оказывают на следующие тенденции:

1) процесс акселерации

Акселерация – это ускорение развития отдельных органов или частей организма по сравнению с некой биологической нормой (увеличение размеров тела и более раннее половое созревание). Ученые полагают, что это эволюционный переход в жизни вида, вызванный улучшающимися условиями жизни: хорошее питание, «снявшее» лимитирующее действие пищевых ресурсов, что спровоцировало процессы отбора, ставшие причиной акселерации.

2) нарушение биоритмов

Нарушение биологических ритмов – важнейшего механизма регуляции функций биологических систем – в условиях городской жизни может быть вызвано появлением новых экологических факторов. Это, прежде всего, относится к циркадным ритмам: новым экологическим фактором, например, стало электроосвещение, продлившее световой день. Возникает хаотизация прежних биоритмов, и происходит переход к новому ритмическому стереотипу, что вызывает болезни у человека и у представителей биоты города вследствие нарушения фотопериода.

3) аллергизация населения

Аллергизация населения – одна из основных новых черт в измененной структуре патологии людей в городской среде. Аллергия – извращенная чувствительность или реактивность организма к тому или иному веществу, так называемому аллергену (простые и сложные минеральные и органические вещества). Аллергены по отношению к организму бывают внешние (экзоаллергены) и внутренние (аутоаллергены). Причина аллергических заболеваний (бронхиальная астма, крапивница, лекарственная аллергия, волчанка красная и др.) в нарушении иммунной системы человека, которая эволюционно находилась в равновесии с природной средой. Городская же среда характеризуется резкой сменой доминирующих факторов и появлением совершенно новых веществ – загрязнителей, давление которых ранее иммунная система человека не испытывала. Поэтому аллергия возникает без сопротивления организма и трудно ожидать, что он станет к ней резистентным.

Сущность учения В. И. Вернадского заключена в признании исключительной роли «живого вещества», преобразующего облик планеты. Суммарный результат его деятельности за геологический период времени огромен. По словам Вернадского, «на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом». Именно живые организмы улавливают и преобразуют энергию Солнца и создают бесконечное разнообразие нашего мира.

Вторым главнейшим аспектом учения В. И. Вернадского является разработанное им представление об организованности биосферы, которая проявляется в согласованном взаимодействии живого и неживого, взаимной приспособляемости организма и среды. «Организм, - писал В. И. Вернадский, - имеет дело со средой, к которой он не только приспособлен, но которая приспособлена к нему».

Это взаимодействие сказывается прежде всего в создании многочисленных новых видов культурных растений и домашних животных. Такие виды не существовали раньше и без помощи человека либо погибают, либо превращаются в дикие породы. Поэтому Вернадский рассматривает геохимическую работу живого вещества в неразрывной связи животного, растительного царства и культурного человечества как работу единого целого.

В. И. Вернадский высказывает предположение, что живое вещество, возможно, имеет и свой процесс эволюции, проявляющийся в изменении с ходом геологического времени, вне зависимости от изменения среды.

Для подтверждения своей мысли он ссылается на непрерывный рост центральной нервной системы животных и ее значение в биосфере, а также на особую организованность самой биосферы. По его мнению, в упрощенной модели эту организованность можно выразить так, что ни одна из точек биосферы "не попадает в то же место, в ту же точку биосферы, в какой когда-нибудь была раньше”. В современных терминах это явление можно описать как необратимость изменений, которые присущи любому процессу эволюции и развития.

Непрерывный процесс эволюции, сопровождающийся появлением новых видов организмов, оказывает воздействие на всю биосферу в целом, в том числе и на природные биокосные тела, например, почвы, наземные и подземные воды и т. д. Это подтверждается тем, что почвы и реки девона совсем другие, чем третичной и тем более нашей эпохи. Таким образом, эволюция видов постепенно распространяется и переходит на всю биосферу.

В. И. Вернадский обосновал также важнейшие представления о формах превращения вещества, путях биогенной миграции атомов, т. е. миграции химических элементов при участии живого вещества, накоплении химических элементов, о движущих факторах развития биосферы и др.

Виды сточных вод. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на 3 вида:

1. производственные – использованные в технологическом процессе производства или получающиеся при добычи полезных ископаемых.

2. бытовые – от санитарных узлов производственных и не производственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории, промышленных предприятий.

3. атмосферные – дождевые и оттаивание снега.

Производственные сточные воды делятся на 2 две основные категории:

– загрязнённые

– незагрязненные (условно чистые)

Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на 3 группы:

1. загрязнённые преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, угледобывающей промышленности)

2. загрязнённые преимущественно органическими примесями (предприятия рыбной, мясной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной промышленности)

3. загрязнённые минеральными неорганическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, текстильной, лёгкой промышленности)

Машиностроительные заводы характеризуются наличием ряда водоёмких производственных процессов, а следовательно, и образованием значительного количества, производственных сточных вод, которые в основном загрязняются отходами травильных и гальванических цехов и нефтепродуктами.

В гальванических цехах детали из металлов и сплавов подвергаются различным видам химической или электрохимической обработки. В начале поверхность изделий подвергается предварительной обработки: обезжириванию и травлению с применением различных растворов кислот, щелочей, солей металлов. Отработанные растворы травильных ванн образуют кислые и щелочные сточные воды. В каждом травильном отделение существует 2 вида сточных вод: концентрированные и разбавленные. Разбавленные являются промывными водами.

Методы очистки сточных вод.

Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

1. процеживания через решётки

2. пескоулавливания

3. отстаивание

4. фильтрование

5. центрифугирование

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

1. осаждение

2. окисление-востановление

Физико-химические методы. В большинстве случаев использование физико-химических методов выделения загрязняющих веществ из сточных вод позволяет в дальнейшем рекуперацию.

1. флотация

2. коагуляция

3. ионный обмен

4. сорбция

5. электрохимические методы

6. магнитная обработка

7. экстракция

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термической очистке сжигают жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

1. Механические методы очистки поверхностных сточных вод

Общим признаком данной группы методов очистки является то, что в их основе лежит гравитационная сепарация нефтепродуктов, взвесей и воды.

Механическая очистка является самым распространенным методом обработки воды, содержащей нефтепродукты и взвеси. В процессе механической очистки из сточных вод удаляются крупные загрязнения и крупнодисперсные примеси, находящиеся как в твердом, так и в жидком состоянии (в т. ч. нефтепродукты).

К сооружениям механической очистки следует отнести песколовки, нефтеловушки, отстойники, пруды накопители, гидроциклоны и центрифуги.

В процессе механической очистки из обрабатываемой воды удаляются загрязнения, имеющие крупность более 60 мкм.

Седиментация – оседание под действием гравитационного поля. Применяют коагулянты, для увеличения скорости осаждения взвесей, флокулянты – водорастворимые полимеры с полярными концевыми функциональными группами. Они связывают взвеси в рыхлые сетчатые агрегаты. Полиакриламид – (ПАА) – [CH4-CH-(C=O)-NH]n. Процесс идет в флокуляторе при равномерном и медленном перемешивании (без дробления частиц) ПАА добавляют 0.1% от содержания твердой фазы. Применяют в основном для сгущения очищаемой среды и первичного выделения осадков. Отстойник периодического действия, отстойник непрерывного действия, вертикальные отстойники, горизонтальные, радиальный отстойник, тонкослойные отстойники (для тонкодисперсных примесей).

Центрифугирование – разделение твердых и жидких фаз в поле центробежных сил. Центрифуги и гидроциклоны. Центрифуги – ускорение оседающей части по сравнению с гравитационным ускорением увеличивается на величину a = w2r/g, где w – угловая скорость вращения жидкости, r – радиус вращения. Уравнение движения V=(gLdr2)(pф – pс))/18m, где L – центробежная сила, dr – диаметр частицы, рф и рс – плотность дисперсной фазы и среды, m – вязкость среды. Улучшение в результате агрегации и фильтрации (укрупнение частиц). Циклоны: * напорные – цилиндрическая и коническая части. Вращение жидкости вызывается ее выпуском в тангенциальный патрубок, расположенный в верхней части цилиндра. Коническая часть кончается насадкой через которую выводится осадок. Низкий КПД из-за избыточной интенсивности турбулентности. Применяют для выделения частиц со скоростью осаждения менее 0.02 м/с. * Многоярусные: по принципу выделения аналогичны напорным. Устройство в камере нескольких секций, через которое проходит очищаемый поток, позволяет более полно использовать объем гидроциклона и уменьшить время пребывания жидкости в циклоне. * Открытые – для очистки от частиц со скоростью оседания более 0.02 м/с. большая производительность и малые потери напора.

Седимента? ция — направленное движение частиц в поле действия гравитации или центробежных сил. Скорость седиментации зависит от массы, размера и формы частицы, вязкости и плотности среды, а также от ускорения силы тяжести и действующих на частиц центробежных сил. В поле гравитационных сил седиментируют частицы грубодисперсных систем; в поле центробежных сил возможна седиментация коллоидных частиц и макромолекул (см. центрифугирование). Седиментацию используют в промышленности при обогащении полезных ископаемых, различных продуктов химической и нефтехимической технологии, при водоочистке и др. Седиментация в центрифугах и ультрацентрифугах, а также в гравитационном поле лежит в основе седиментационного анализа.

Электрофорез – процесс переноса частиц в электрическом поле. Причина – наличие разноименных зарядов у разных фаз. В результате возникновения электрического поля м/у электродами, благодаря малым размерам частиц дисперсной фазы происходит перенос отрицательно заряженной дисперсной фазы к положительному электроду. Заряд на частицах обусловлен наличием на их поверхности двойного электрического слоя из ионов, возникающего либо в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, либо за счет ионизации поверхностных молекул вещества.

Электроосмос – процесс переноса жидкости при приложении разности потенциалов ч/з пористую перегородку. Под влиянием электростатического поля по капиллярам перегородки к отрицательно заряженному электроду передвигается положительно заряженная жидкость.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода, которые оказывают флотационное действие. Прилипая к частицам дисперсной фазы, поднимают их на поверхность.

Фильтрование – пропускание воды через слой различного зернистого материала или через сетчатые барабанные фильтры и микрофильтры, через высокопроизводительные напорные фильтры и фильтры с плавающей загрузкой – пенополиуретановой или пенополистирольной.

Коагуляция – способность дисперсных систем выделяться на растворе под влиянием внешних воздействий. Вещества, обуславливающие коагуляцию называются коагулянтами. Центробежное отделение твердой фазы под действием центробежных и центростремительных сил происходит таких аппаратах, как центрифуги и гидроциклоны.

Применяется для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоидных примесей.

Al+3 +H2O = Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)2+2 + H+

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)+3 + H+

Флотация - относится к физико-химическим методам очистки, процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, обычного газа и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания. Процесс очистки сточных вод, содержащих нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы заключается в образовании комплексов «частици-пузырьки», всплывание этих комплексов, удаление образовавшегося пенного слоя с поверхности жидкости. Необходимо не смачивание или плохое смачивание частиц жидкостью. Способность жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения ее по границе. Метод пенной флотации применяют для извлечения нерастворенных и частичного снижения концентрации некоторых растворенных веществ. Способы флотационной обработки: флотация с выделением воздуха раствора; с механическим диспергированием воздуха; с подачей воздуха через пористые материал; электрофлотация; биохимическая и химическая флотация.

Флокуляция, вид коагуляции, при которой мелкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в жидкой или газовой среде, образуют рыхлые хлопьевидные скопления, т. н. флокулы. Флокуляция. в жидких дисперсных системах (золях, суспензиях, эмульсиях, латексах) происходит под влиянием специально добавляемых веществ = флокулянтов, а также при тепловых, механических, электрических и пр. воздействиях. Эффективные флокулянты это растворимые полимеры, особенно полиэлектролиты. Действие полимерных флокулянтов обычно объясняют адсорбцией нитевидных макромолекул одновременно на различных частицах. Возникающие при этом агрегаты образуют хлопья, которые могут быть легко удалены отстаиванием или фильтрованием. Флокулянты (поликремниевая кислота, полиакриламид и др.) широко используются при подготовке воды для технических и бытовых нужд, обогащении полезных ископаемых, в бумажном производстве, в сельском хозяйстве (для улучшения структуры почв), в процессах выделения ценных продуктов из производственных отходов, обезвреживания промышленных сточных вод. При водоочистке полимерные флокулянты применяют обычно в концентрации 0,1=5 мг/л. Флокуляция. под действием органических веществ в природных водоёмах = важный фактор их самоочищения.