- •Федеральное агентство по образованию государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Экология: природопользование, инженерная защита окружающей среды
- •Экология: природопользование,
- •Глава 1. Глобальные проблемы цивилизации и возникшие экологические кризисы
- •Демографический взрыв и его экологические последствия
- •1.2. Проблема нехватки продуктов питания
- •1.3. Проявление парникового эффекта
- •1.4. Появление озоновых дыр
- •1.5. Проблема кислотных дождей
- •1.6. Уничтожение лесов и их последствия
- •1.7. Истощение энерго- и минеральных ресурсов
- •1.8. Деградация сельскохозяйственных угодий
- •1.9. Эвтрофирование водоёмов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 2. История развития экологии как науки и её основные законы
- •2.1. Развитие экологических знаний
- •2.2. Этапы формирования классической экологии
- •2.3. Основные разделы экологии
- •2.4. Системные связи в биосфере
- •2.5. Принципы и теории систем в экологии
- •2.6. Фундаментальные законы экологии
- •2.7. Цель, содержание и задачи дисциплины «экология»
- •2.8. Предмет и методы экологических исследований
- •2.9. Связь экологии с другими науками
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 3. Понятия и термины в экологии
- •3.1. Понятие о среде обитания и адаптации
- •3.2. Экологические факторы и типы реакций организмов на внешние воздействия
- •3.3. Общий характер действия экологических факторов и понятие о лимитирующих условиях окружающей среды
- •3.4. Фитоценоз и экологическая ниша
- •3.5. Биоценоз, его свойства и связи в нём
- •Пищевые цепи, сети и трофические уровни
- •Отношения организмов в биоценозах
- •3.6. Биогеоценоз и взаимоотношения в нём
- •3.7. Экосистемы и их основные свойства
- •Саморегуляция и устойчивость экосистем
- •3.8. Сукцессии, их происхождение и прогнозирование. Синузия
- •3.9. Агроэкосистема и её регулирование
- •3.10. Популяция и её свойства
- •Круговорот веществ и энергии в эко - и агроэкосистемах
- •3.12. Устойчивость современных косистем к техногенезу
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 5. Природно-ресурсный потенциал
- •5.1. Природно-ресурсный потенциал
- •Взаимодействие природы и общества. Ресурсные циклы
- •Эффективность использования природных ресурсов
- •Особо охраняемые природные территории и их роль в сохранении экологического равновесия в биосфере
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 6. Сущность и основные виды природопользования
- •6.1. Понятия, виды, формы и основы рационального природопользования
- •6.2. Лицензия на право потребителя природных ресурсов
- •Лицензия на использование животного мира
- •Лицензирование на пользование атмосферным воздухом
- •6.3. Лимитирование природопользования
- •6.4. Договорно-арендные отношения в области природопользования
- •Договор аренды комплексного природопользования
- •6.5. Основные положения рационального природопользования
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 7. Природоохранные мероприятия, технологии и техника
- •7.1. Классификация и основные направления природоохранныхи природозащитных мероприятий
- •7.2. Очистка газопылевых выбросов
- •7.3. Очистка газовых выбросов от газо- и парообразных загрязнителей
- •7.4. Очистка сточных вод
- •7.5. Утилизация и ликвидация твёрдых отходов
- •7.6. Малоотходные и безотходные производства
- •7.7. Биотехнологии и их значение для защиты окружающей среды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава. 8. Влияние загрязнения окружающей среды обитания на здоровье человека
- •8.1. Состояние биосферы и болезни населения
- •8.2. Факторы, вызывающие негативные воздействия на население Биологические факторы
- •Химические факторы
- •8.3. Химические соединения и физические факторы, опасные для здоровья человека
- •Продукты жизнедеятельности вредителей
- •Физические факторы
- •8.4. Нитраты и их влияние на организм человека
- •8.5. Тяжёлые металлы и их воздействие на организм человека
- •8.6. Болезни человека, связанные с влиянием среды обитания на его психическое состояние
- •Экологический спид человечества
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 9. Взаимозависимость экономики и экологии
- •9.1. Взаимосвязанность экологии и экономики
- •9.2. Эколого-экономический учёт природных ресурсов и загрязнителей
- •9.3. Новые механизмы финансирования охраны окружающей природной среды
- •Плата за использование природных ресурсов
- •Экологические фонды
- •Экологическое страхование
- •Экологическая обусловленность экономики
- •Зависимость экономики от ресурсов биосферы
- •9.4. Главные слагаемые экологизации экономики Основные составляющие
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 10. Природоохранная деятельность рф
- •10.1. Нормативные документы по охране природной среды в России
- •10.2. Основные направления в природоохранной деятельности рф
- •1. Природно-экономические особенности хозяйства
- •2. Прогноз антропогенных изменений природного комплекса и их влияние на развитие хозяйства
- •3. Система мер комплексной охраны природы на территории хозяйства
- •10.3. Международное сотрудничество рф в области охраны природной среды
- •Вопросы для самопроверки
7.7. Биотехнологии и их значение для защиты окружающей среды
Одним из важных путей экологизации производства является расширение использования биологических технологий – применения живых организмов в биологических процессах для получения полезных продуктов и очищения окружающей природной среды.
Экологизация производства требует, чтобы естественные биологические процессы не подавлялись и не вытеснялись техногенезом, а наоборот, занимали всё большее место в разных областях хозяйства, в том числе и в промышленном производстве. Создание сбалансированных природно-технических систем невозможно без производственных циклов, органично вписывающихся в природную систему. Естественные биологические процессы по сравнению с техногенными процессами не только более экологичны, но и более экономичны. Эволюция природы давно нашла оптимальные варианты в метаболизме живых существ, обеспечив высокую экологичность их функций.
Промышленные биотехнологии вносят существенный вклад в увеличение производства продуктов питания, кормов для животных, в повышение плодородия почв и т.д. Биологизация открывает новые возможности для качественного роста промышленного производства и развития сельского хозяйства.
В настоящее время с помощью микроорганизмов человек научился получать разнообразные органические вещества: этиловый, метиловый, бутиловый, изопропиловый спирты, ацетон и др. Микробы дают нам ценные кормовые и пищевые добавки, белки, аминокислоты, антибиотики, ферментные препараты, витамины, гормоны и множество других важных веществ. Специализированные микроорганизмы осуществляют гидролиз отходов растениеводства и животноводства и могут давать при этом дешёвое топливо – биогаз, в основном состоящий из метана. В то же время существуют так называемые метилтрофные дрожжеподобные организмы, которые образуют ценную биомассу (кормовой белок), используя метан в качестве источника питания и энергии. Другие бактерии – метанокисляющие – эффективно превращают этот газ в метиловый спирт, который служит сырьём для получения разнообразных полезных веществ, в том числе полноценного белка.
Очень важную роль играют микроорганизмы в очистке вод от отходов молочной и целлюлозно-бумажной промышленности, в производстве красителей и удобрений, в обеззараживании вредных газов. Микробы разлагают и выводят из окружающей среды различные пластмассы, полимеры, моющие средства, помогают избавляться от загрязнения почвы и воды нефтью и продуктами её переработки, разными пестицидами. Некоторые микроорганизмы, в том числе микроскопические водоросли, способны улавливать и накапливать в относительно большом количестве редкие и драгоценные металлы.
Всё большее развитие получают биотехнологии, непосредственно связанные с защитой окружающей природной среды. К ним, например, можно отнести биодеградацию нефтяных загрязнителей в технологических стоках. В последнее время большое внимание привлекают биологические методы очистки природных загрязнённых нефтью вод и производственных стоков, основанные на применении гетеротрофных микроорганизмов, использующих нефть в качестве единственного источника углерода и энергии. Речь идёт о углеводородокисляющих микроорганизмах, которые выступают в роли основных минерализаторов нефти и нефтепродуктов. Биодеградацию нефти и нефтепродуктов в природных сточных водах можно осуществлять в результате:
стимуляции естественной нефтеокисляющей микрофлоры природных вод путём внесения различных питательных элементов, включая источники минерального питания азота, фосфора и др.;
интродукции активных отселектированных углеводородокисляющих микроорганизмов (УОМ) в загрязнённую нефтепродуктами экосистему (создание оптимальных условий для их развития и стимуляции жизнедеятеятельности целенаправленным применением сопутствующих органических и неорганических соединений);
использования иммобилизованных клеток УОМ, обладающих высокой деструктирующей способностью нефти, нефтепродуктов и ксенобиотиков, и создание на их базе высокоэффективных бактериальных препаратов промышленного образца, обладающих широким спектром окисления различных классов углеводородов от н– алканов до асфальтенов и смол включительно.
Экологическая биотехнология – это специфическое применение биотехнологических методов для решения проблем окружающей среды.
К сфере экологической биотехнологии относятся следующие направления:
● биологическая очистка сточных вод;
● биообработка твёрдых отходов (утилизация, переработка ТБО, обезвреживание и ликвидация опасных промышленных отходов, очистка сточных вод);
● биологическая очистка воздуха от ароматических веществ;
● биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде;
● биологическая рекультивация земель, почв, загрязнённых отходами органической химией и нефтью:
● обеспечение возобновляемыми источниками энергии и сырья на основе органических отходов и биомассы (получение биогаза и других видов вторичного топлива, трансформация органических удобрений и др.);
● создание безопасных и эффективных средств биологической борьбы с болезнями и вредителями аграрных культур, альтернативных химическим пестицидам и гербицидам.
Но следует помнить, что каковы бы ни были усилия и старания человека защитить окружающую среду от собственной грязи с помощью технических средств, они ничтожны по сравнению со средорегулирующей и средоочищающей функцией биосферы.