Введение (2 часа)
Предмет, цели и задачи дисциплины
Домашнее задание (1) с.5 – 16; (9) с.5 – 15; (4) с.6 - 14
Охрана окружающей среды – система мероприятий, направленных на поддержание оптимального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей средой, предупреждение вредного влияния хозяйственной деятельности на природу и здоровье людей, возобновление природных ресурсов.
Рациональное природопользование – система хозяйственной деятельности, признанная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий, эффективный режим их воспроизводства, сохранение здоровья людей.
Энергосбережение – организационная, научная, практическая, информационная деятельность государственных органов, юридических и физических лиц, направленная на снижение расхода и потерь топливно – энергетических ресурсов ( ТЭР).
Эволюция понятий
Охрана природы (до середины 70 – х годов)
Охрана окружающей среды (начало 80 – х годов)
Энергосбережение (то же)
Рациональное природопользование ----энергосбережение + охрана окружающей среды.
Слово « Охрана» подразумевает не использование чего – либо, сохранение его в неизменном состоянии. Население Земли постоянно пользуется её природными ресурсами, направляя обратно в природу отходы жизнедеятельности и использованные ресурсы. Охрана природы – это её охрана от нас самих.
Один житель города за 80 лет жизни способен направить обратно в природу до 1200 тонн твердых бытовых отходов и 10000 м3 сточных вод в канализацию. Получается, что самое « грандиозное», что может создать человек за свою жизнь – это небольшая гора отходов (высотой до 9 метров и диаметром до 18 м) и озеро глубиной 1м и 110 м диаметром). Теперь умножьте эту «гору» и «озеро» на число жителей Земли и, даже учитывая меньшее число отходов у жителей сельской местности, мы получим не очень приятно пахнущую картину ландшафта. Наше «общество потребления» открывает перед нашим разумом все более увлекательные картины хорошей жизни, заставляя жителей отсталых стран жить по стандартам передовых, более развитых стран. Это требует не только увеличение расхода природных ресурсов, но и энергоресурсов, что приводит к истощению запасов нефти, газа, угля и увеличивает загрязнение окружающей среды пылью, золой, углекислым газом, радионуклидами. В вопросах энергосбережения и рационального природопользования много моментов, связанных с психологией человека. Почему именно «я» должен себя ограничивать? Жизнь моя должна пройти ярко, с максимальным использованием всего, что можно от нее взять. Пусть об «охране природы» заботится государство, я согласен платить налоги, а пусть государство оберегает мое здоровье от вредного действия окружающей среды. Эгоизм одного человека, умноженный на число жителей планеты, приведет в ближайшее время к глобальным изменениям климата, истощению природных ресурсов и войнам за ресурсы. Здесь уже будет не до хорошей жизни. Поэтому человечество уже осознало перспективу этих ужасных последствий и приступило к процессам, направленным на изменение сознания человека, его отношения к окружающей среде, экономию природных ресурсов. Отказавшись от не очень необходимой поездки на личном автомобиле, закрыв кран с бесполезно вытекающей водой, выключив ненужное в данный момент освещение, убрав за собой мусор, Вы внесете свой маленький вклад в сохранение жизни на Земле. Это некоторые моменты Вашего природоохранного и ресурсосберегающего поведения в быту.
Получение среднего специального образования даст вам возможность занимать определенные руководящие должности на производстве. Управление персоналом потребует наличия у Вас системных занятий в сфере ресурсо – и энергосбережения, экологической безопасности, наличие « экологической культуры». Вы будете нести ответственность за состояние здоровья подчиненных, рациональное использование электроэнергии, воды и других природных топливно – энергетических ресурсов. Пропаганда охраны окружающей среды должна стать Вашей жизненной потребностью.
Изучение курса «Охрана окружающей среды и энергосбережение» основывается на межпредметных связях с биологией, химией, физикой, географией, математикой.
В настоящее время РБ постоянно вынуждена балансировать на грани топливно – энергетического кризиса, так как на 85 % зависит от внешних поставщиков природного газа и нефти.
Энергетический кризис – отсутствие достаточного количества топливно – энергетических ресурсов для покрытия потребностей страны.
Энергетический кризис является следствием нерациональной структуры топливно – энергетической базы экономики, политического и экономического кризиса в данной стране.
Выделяем шесть основных направлений энергосбережения:
Создание нормативно – правовой базы.
Создание экономических механизмов.
Создание финансовых механизмов.
Проведение политики ценообразования, которая реально отражает затраты на энергоресурсы, производимую продукцию, услуги и определяет уровень жизни населения.
Создание системы управления энергосбережением.
Создание информационной системы пропаганды энергосбережения, обучения и подготовки кадров для сферы энергосбережения, изменение психологии населения.
Цель курса – сформировать у учащихся экологическое мировоззрение, связать теоретические знания по энергосбережению и их практическим применением, ознакомить учащихся с положением основных законов РБ об охране окружающей среды и энергосбережении.
Задачи курса – изучение экологических, экономических и правовых проблем в области охраны окружающей среды и энергосбережения в РБ и путей их решения,
воспитание сознательного и активного участия в охране окружающей среды.
Контрольные вопросы
1 Сформулируйте понятие «Охрана окружающей среды» и «Рациональное природопользование».
2 Сформулируйте понятие « Энергосбережение» и «Энергетический кризис».
3 Раскройте роль физики, математики, химии в изучении курса «Охрана окружающей среды и энергосбережение».
4 Изложите основные принципы энергосбережения.
Тема 1
Экологические основы охраны окружающей среды.
Лекция 2
Основные экологические понятия
Дом. задание (1) с.9-17; (7) с.15-24; (8) с.18-24.
Термин « Экология» образован от двух греческих слов «oikos» - дом, место проживания, родина и «logos» - наука, знание, в буквальном смысле – наука о родине, месте проживания.
Экологическая система – совокупность организмов и среды их обитания.
Экология – наука, изучающая экологические системы, их состав, структуру, функционирование и эволюцию.
Окружение – комплекс условий, который воздействует на организм и их место проживания.
Экологический фактор - любой элемент окружения, влияющий на живые организмы и на их взаимодействие.
Развитие «экологии» как науки происходило наиболее интенсивно во второй половине 19 века – начале 20 века. Этот период совпал с бурным ростом технического прогресса, освоением новых земель, резким увеличением численности населения. Результаты хозяйственной деятельности человечества стали соизмеримы с действием крупных геологических сил Земли. Прогнозирование изменений в живой и неживой природе в связи с развитием научно – технического прогресса, выбор рациональных путей нашего дальнейшего развития – основные задачи экологии как теоретической основы охраны окружающей среды.
Термин «экология» был введен Эрнстом Геккелем, немецким биологом, в 1866г. для обозначения «науки об отношениях организмов со средой обитания».
Русский ученый В.И.Вернадский развил учение о биосфере, взаимодействии живой и неживой природы.
Экологическая система обладает общими свойствами, характерными для сложных систем:
1. Эмерджентностью - ( англ. неожиданно возникший) – это такой тип существования, когда свойства системы зависят не только от свойств составляющих её элементов, но и от взаимодействия между компонентами. Это взаимодействие может быть изменено получением какой – либо информации, внешним воздействием, развитием болезней внутри системы и т.д.
2. Принципом необходимого разнообразия элементов – разнообразие элементов, входящих в систему, является необходимым условием устойчивого функционирования системы.
3. Устойчивостью – определяется соотношением сил внутреннего и внешнего взаимодействия. При преобладании внешних сил над внутренними система разрушается или принимает другие свойства.
Способностью системы к саморегулированию и самосохранению – необходимое условие устойчивости.
4. Принципом неравновесности – системы с участием живых организмов характеризуются поступлением и оттоком энергии из них и являются открытыми, неравновесными системами.
5. Принципом эволюции – эволюция системы ведет к увеличению потока энергии, проходящую через систему.
Структура экосистемы
Выделяют следующие компоненты экосистемы:
неорганические вещества (СО2, Н2О, Р, участвующие в круговоротах).
органические соединения (белки, углеводы)
воздушную, водную, почвенную и другую субстратную среду обитания, климатический режим
4. продуценты – (организмы, зеленые растения, бактерии), которые могут производить органические вещества из неорганических соединений, используя энергию Солнца.
5. консументы – организмы, питающиеся другими организмами (все животные)
редуценты – организмы, питающиеся мертвыми тканями (грибы, бактерии), превращая их в неорганические вещества.
Среда обитания
Среда обитания – комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях, т.е. непосредственное окружение организма.
Различают природную среду как наиболее общее понятие, и среду абиотическую и биотическую, как составляющие природной среды.
Абиотическая среда – явления природы, происхождение которых не связано с жизнедеятельностью организмов в настоящее время.
Биотическая среда – явления природы, возникшие в результате жизнедеятельности организмов в настоящее время.
Организм может существовать тогда, когда окружающая среда соответствует генетическим возможностям приспособления организма к этой среде. Организм сам способен влиять на окружающую среду (изменение состава атмосферы, геологические образования).
Законы экологии и классификация факторов среды
Первый и основной закон экологии: все связано со всем
Второй закон: все должно куда – то деваться
Третий закон: природа знает лучше человека
Четвертый закон: ничто не дается даром
Факторы окружающей среды могут действовать на организм как положительно, так и отрицательно. Фактор – (лат. factor – делающий, производящий), движущая сила, причина какого – либо явления, процесса. Принято классифицировать экологические факторы как абиотические, биотические, антропогенные (антропические).
Абиотические факторы – совокупность условий неорганической среды, влияющих на организмы.
Биотические факторы –совокупность влияний, оказываемых на организмы жизнедеятельностью других организмов.
Антропогенные факторы – совокупность воздействий деятельности человека на окружающий мир.
Абиотические факторы подразделяются на химические (состав атмосферы, воды, почвы), физические или климатические (температура, влажность, атмосферное давление, солнечная энергия).
Общие закономерности воздействия факторов среды на организм.
Факторы могут действовать прямо или косвенно, недостаточно или избыточно.
Благоприятная область действия – называется зоной оптимума фактора.
Эта зона ограничена зоной угнетения или стресса, в которой факторы не оптимальны, а зона стресса ограничена зоной гибели, где значения факторов повышает пределы устойчивости организма.
Организмы могут иметь широкую зону оптимума фактора и обычно такие организмы являются самыми устойчивыми и распространенными.
Факторы могут быть экзогенными (действующими снаружи – Солнце, осадки), эндогенными (вызванными внутренними причинами взаимодействия между организмами).
По изменчивости факторы подразделяются на
- переменные (смена освещенности в течение суток, изменение скорости ветра)
- постоянные (сила земного притяжения)
По ритму действия:
- периодические (смена времен года, приливы)
- непериодические (атмосферное давление, скорость ветра)
По характеру действия на живые организмы:
- витальные, непосредственно воздействующие на жизнеспособность, и сигнальные, информирующие о наступлении действия витальных факторов.
Учение В.И.Вернадского о биосфере
Понятие «биосфера» было введено австрийским геологом Э.Зюссом в 1875 году.
« Биосфера» - область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.
В.И.Вернадский выяснил исключительную роль «живого вещества» в преобразовании Земли, выделил 7 основных частей биосферы:
1. живое вещество
2.биогенное вещество (раньше было живым, но превратилось в ископаемое)
3. косное вещество (газы, горные породы)
4. биокосное вещество (почва, поверхностные породы)
5. радиоактивное вещество (уран, плутоний)
6. рассеянные атомы (редкоземельные и трансурановые элементы )
7.вещество космического происхождения (космическая пыль, метеориты).
За счет космической пыли масса Земли ежегодно увеличивается на 5 млн. тонн.
Роль живых организмов в биосфере
Жизнь – это связующее звено между Космосом и Землей. Живые организмы создают почву, изменяют состав атмосферы, произвели запасы нефти, угля, газа, торфа. Общая биомасса живого вещества 2420 млрд. тонн, причем 98% - это биомасса наземных растений.
Функции живого вещества
1.Энергетическая – поглощение энергии Солнца, тепла Земли и перераспределение этой энергии в биосфере.
2.Средообразующая – растения в процессе роста и разложения вырабатывает кислород, углекислый газ, метан.
3. Концентрационная – живые существа собирают из окружающей среды различные химические элементы, в живых существах концентрация в тысячу раз больше, чем в окружающей среде.
4. Деструктивная – поглощение солей из почвы, вовлечение их в биологический круговорот.
5. Окислительно– восстановительная- изменяют валентность железа, марганца, что дает начало новым химическим реакциям.
6. Транспортная – переносят вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Окислительно–восстановительную реакцию фотосинтеза с участием энергии Солнца можно представить следующим уравнением:
nCO2 +2nH2O--------( CH2O)n + nO2.
углеводы
На производство 1грамма сухого вещества (листья, стебли) зеленым растениям необходимо от 0,4 до 1 литра воды.
С участием серобактерий фотосинтез идет по следующему уравнению:
CO2 + H2O---------( CH2O)n + S
углеводы
Свойства живого вещества
Связывает звенья биосферы.
Улавливает энергию Космоса и преобразует ее в химическую, тепловую и другие виды энергии.
Способно к самовоспроизведению.
Способно к неограниченному развитию (по Вернадскому «напор жизни»).
Контрольные вопросы
1 Сформулируйте понятие « Экология» и Экологический фактор».
2 Охарактеризуйте свойства экологических систем.
3 Раскройте структуру экосистемы.
4Классифицируйте экологические факторы.
5Проанализируйте уравнения фотосинтеза и объясните их значение.
6 Назовите составляющие биосферы.
7 Объясните свойства и функции живого вещества.
Лекция 3
Круговорот вещества и превращения энергии
Круговорот вещества – постоянный процесс изменения и перемещения веществ на Земле, который имеет направление и цикличность.
Превращение энергии – энергия Солнца поглощается растениями, их поедают растительноядные животные, и их плотоядные, остатки биомассы разлагаются грибами, бактериями. Поглощенная энергия Солнца возвращается в пространство в виде тепловой, механической энергии, частично запасается в недрах Земли (торф, уголь, нефть).
Большой круговорот – связан с превращением горных пород на Земле (выветривание, растворение, образование осадков, поднятие и опускание земной коры).
Биологический круговорот (малый)- часть большого круговорота – питательные вещества из почвы поглощаются растениями, которые поедаются животными, после гибели которых микроорганизмы вновь возвращают питательные вещества в почву.
Биогеохимические круговороты – подразделяются на круговороты газового типа ( водяной пар, азот, двуокись углерода и т.д. ), на круговороты осадочного типа ( фосфор, кальций, железо ).
Техносфера – это область проявления технической деятельности человека.
Техномасса (техновещество) – вещество, вырабатываемое в результате промышленного производства и в сельском хозяйстве. Техногенная энергия – энергия, вырабатываемая из потенциальной энергии биосферы с помощью технических средств, что приводит к уничтожению биосферы.
Техносфера – это комфорт и угроза жизни.
Ноосфера – сфера разума – сфера взаимодействия природы и общества, где разумная деятельность становится определяющим фактором развития, миром разумных действий человека. Человек должен взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию биосферы. Действия человека в настоящее время по отношению к биосфере не всегда разумны, а исправление ошибок требует много времени и средств.
Природная среда и ее составляющие.
Природная среда в своем естественном состоянии является сбалансированной системой. Экологически сбалансированное состояние природной среды – это такое состояние, при котором группы организмов биосферы взаимодействуют между собой без нарушений круговорота веществ и потоков энергии. Параметры состояния природной среды:
- энергетический – энергия Солнца и Земли,
- водный – гидросфера,
- биологический – биомасса,
- биохимический – полезные ископаемые и отходы,
Окружающая среда – та часть природы, на которую распространяется влияние человека.
Благоприятная окружающая среда – гармоническое существование природы и общества, экологически безопасное существование, при котором не нарушается природные основы воспроизведения жизни.
Экологическая безопасность – состояние защищенности жизненно важных экологических интересов человека, его прав на чистую, здоровую для жизни окружающую среду. Это система мероприятий, направленных на предупреждение чрезвычайных ситуаций.
Природоохранная деятельность включает три элемента:
- постановка целей,
- выбор методов их реализации,
- учет особенностей на различных уровнях реализации деятельности.
Цель: защита природной среды с учетом интересов общества.
Методы реализации:
- нормативно – правовые (законы, стандарты )
- экономические (налоги, бюджетные ассигнования и т.д.)
- информационные (средства массовой информации, интернет, выставки и т.д.)
- социально – психологические (образование, культура и т.д.)
Учет особенностей по уровням:
- личность,
- предприятие,
- город, район.
Конституция РБ об охране окружающей среды.
Ст.55. Охрана окружающей среды – долг каждого.
Ст. 46 . Каждый имеет право на благоприятную окружающую среду и возмещение вреда, причиненного нарушением этого права. Государство осуществляет контроль за рациональным использованием природных ресурсов в целях защиты и улучшения условий жизни, а также охраны и восстановления окружающей среды.
Ст.45 Право граждан РБ на охрану здоровья обеспечивается мерами по оздоровлению окружающей среды.
Направления государственной политики РБ в области охраны окружающей среды и энергосбережения.
Более эффективное производство, передача и распределение энергии.
Уменьшение энергоемкости в производстве продукции, оказание услуг.
Внедрение энергоэффективного оборудования, систем отопления, освещения.
Использование возобновляемых источников энергии, местных видов топлива, биомассы.
Развитие малой гидроэнергетики.
Комплексная переработка отходов.
Проведение эколого-энергетического аудита и экспертизы проектов предприятиях.
Преодоление последствий аварии на Чернобыльской атомной станции.
Территориальное природоохранное прогнозирование и планирование.
Строительство и реконструкция природоохранных объектов, очистных сооружений.
Разработка экологических паспортов предприятий, экологических стандартов.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте понятие «круговорот веществ».
2. Раскройте процессы превращения энергии в биосфере.
3. Объясните, что такое «большой» и «малый» круговороты?
4. Проанализируйте условия формирования ноосферы.
5. Изложите положения основных статей Конституции РБ об охране окружающей среды и здоровья граждан
6. Назовите, какие мероприятия по охране окружающей среды проводятся по Вашему месту жительства?
Тема 2
Природные ресурсы и основы природопользования.
Лекция 4.
Природные ресурсы – различные способы существования, которые люди находят в природе.
Классификация природных ресурсов:
1. По интенсивности использования:
- реальные – используемые при данном уровне развития производства,
- потенциальные – могут быть использованы при возникновении новых технологий или в связи с изменением потребности общества в этих ресурсах (алюминий, уран).
2. По принадлежности к частям биосферы ( натуральная классификация )
- биотические – животный и растительный мир,
- абиотические – водные, воздушные, климатические, почвенные, космические, полезные ископаемые.
3. По исчерпаемости
- исчерпаемые – запасы таких ресурсов ограничены на Земле
- неисчерпаемые – количество ресурсов практически не изменяется при их потреблении.
Исчерпаемые невозобновляемые – богатства недр.
Исчерпаемые возобновляемые - растения и животные, микроорганизмы.
Исчерпаемые относительно возобновляемые – почва, воздух,
вода.
4. По экономической классификации:
- ресурсы для материального производства;
- ресурсы непроизводственной сферы (отдых, коммунальное хозяйство).
5. По заменяемости:
- заменяемые (энергию нефти заменяем на энергию тепла Земли)
- незаменяемые (кислород).
Природопользование, его виды. Рациональное и нерациональное природопользование.
Природопользование – теория и практика рационального использования человеком природных ресурсов.
Рациональное природопользование – система деятельности, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и их воспроизводство.
Нерациональное природопользование – система деятельности, ведущая к подрыву восстановительных сил биосферы, исчерпанию природных ресурсов.
Рациональное природопользование включает изучение, охрану, освоение, преобразование ресурсов. Все ресурсы охраняются совместно, добываемые ресурсы используются максимально полезно, достигается воспроизведение и сохранение естественных ресурсов.
Ресурсосбережение – производство и реализация конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии и с наименьшим воздействием на биосферу.
Энергосбережение – организационная, научная, практическая и информационная деятельность, направленная на эффективное использование энергоресурсов в расчете на единицу конечного полезного эффекта, снижение потерь топливно – энергетических ресурсов в процессе их добычи, переработки, хранении, транспортировки.
Атмосфера, ее состав
Атмосфера, от (греческого слова atmos – пар), газообразная оболочка Земли и других небесных тел. Располагается на уровне 2000км. над поверхностью Земли. Основные слои атмосферы:
Тропосфера – высота до 16 – 18 км. на экваторе, и 7 – 8 км. на полюсах, содержит до 80% всей массы воздуха и весь водяной пар.
Стратосфера – 60 км.
Мезосфера – 80 – 85 км.
Ионосфера – 80 -800 км.
Экзосфера – 2000 км.
Химический состав: O2 (кислород) до 21% (по объему) , N2 (водород) – 78%, аргон Ar – около 1%; CO2 -0,23%.
Под атмосферной пылью понимают взвешенные в воздухе твердые частицы с диаметром более 1 мкм, она имеет как природное, так и искусственное происхождение.
Аэрозоли – частицы 0,1 – 0,001 мкм – твердые и жидкие, которые могут быть заряжены положительно или отрицательно.
Свойства атмосферы:
не пропускает на Землю большую часть метеоритов и космической пыли, космического излучения.
смягчает суточные колебания температуры
распределяет свет от Солнца
передает звук (скорость звука в воздухе 330 м/сек)
поддерживает процесс горения
переносит влагу.
Уровень загрязненности атмосферного воздуха
Загрязнения подразделяются:
По происхождению:
на естественные
антропогенные
По масштабам распространения на:
локальные
глобальные
Загрязнители разделяют на:
- основные – SO2, NO2, NO,CO2, CO и пыль
- специфические – NH3, HCL, фенол, формальдегид, свинец, мышьяк.
Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух, установлена предельная допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ, которая не оказывает на человека ни прямого, ни косвенного воздействия. Установлено два норматива ПДК – максимально разовый ( ПДК мр ) и среднесуточный ( ПДК сс), измеряется в мг/м3, оцениваются – первая по действию в течении 0,5 часа, вторая – в течении 24 часов. Если ПДК для вещества не определена, то руководствуются ориентировочными безопасными уровнями воздействия (ОБУВ).
Преобразование и использование солнечной энергии
Солнечное излучение характеризуется числом часов, когда солнце не закрыто облаками. Для РБ это примерно 1800 часов в год. Для преобразования солнечной энергии в электрическую используют фотогенератор, представляющий собой пластину, собранную из большого числа более мелких пластин размером 100 х 100 мм, соединенных в электрическую цепь, получают « солнечную батарею». Батарея стоит дорого, требует постоянного обслуживания (удаление мусора, пыли, снега с ее поверхности). Стоимость 1 кВт. час электроэнергии, полученной от солнечной батареи, в 4 – 6 раз выше электроэнергии от обычных электростанций. В РБ целесообразны 3 варианта использования солнечной энергии:
использование домов солнечной архитектуры (ориентация домов на южную сторону, устройство подогревателей воды, гравийных аккумуляторов тепла в подвалах домов).
солнечные коллекторы, гелиоводонагреватели, фокусирующие солнечную энергию зеркала на водонагревателях для горячего водоснабжения.
производство электроэнергии с помощью солнечных батарей.
Потенциал « солнечной энергетики»
1м2 поверхности солнечной батареи вырабатывает до 1400 кВт.час в год, 1м2 поверхности гелиоводонагревателя способен нагреть примерно 175 л. до 50 С в сутки, экономит в год природного газа 145 м3 или 240 кг. каменного угля.
Ветроэнергетика – процесс преобразования механической энергии движения воздуха с помощью электрогенератора в электрическую энергию. Установки дорогие, срок окупаемости в зарубежных странах до 10 – 12 лет. Эффективно работают при скорости ветра более 5 м/сек. В РБ средняя скорость ветра не более 3 м/с, поэтому требуются специальные ветроустановки и выбор места их работы в местах с максимальной скоростью ветра (районы Фаниполя, Брасавские озера – первые опытные установки). В РБ можно вырабатывать с помощью ветра до 7 млрд. кВт.час электроэнергии, экономя при этом до 2 млн. условного топлива (потенциал ветроэнергетики).
Контрольные вопросы
1 Определите, что будет являться природными ресурсами в Вашей будущей профессии.
2 Приведите собственные примеры исчерпаемых возобновляемых ресурсов в РБ.
3 Объясните, что такое « нерациональное природопользование?»
4 Раскройте сущность понятия « энергосбережение».
5 Назовите основные свойства атмосферы.
6 Проанализируйте причины недостаточного использования гелиоэнергетики и ветроэнергетики в РБ.
Лекция 5
Земельные ресурсы, их состояние и использование в РБ
Земельный фонд РБ составляет 20,8 млн. га, в том числе, сельскохозяйственные земли – 9,15 млн. га, земли Государственного лесного фонда 8,2 млн. га, земли под кустарниками, не входящие в Государственный лесной фонд ,– 0,48 млн. га, земли под болотами 0,93 млн. га, под водой – 0,48 млн. га, другие земли (города, дороги, военные объекты и др.) – 1,52 млн. га.
В структуре землепользования за последние 20 лет отмечается уменьшение площади сельскохозяйственных угодий, рост площадей лесохозяйственных, природоохранных земель, а также земель населенных пунктов и дорог.
Классификация почв и их характеристика
Материальной основой формирования почв является литосфера (от греческого слова lithos – камень) – верхняя твердая оболочка Земли.
Почва – рыхлый поверхностный слой земной коры, который появился в результате физических, химических и биологических процессов на границе литосферы, гидросферы и атмосферы. Способность почвы обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов называется плодородием. Почвы обеспечивают до 98% получения человеком продуктов питания и многих видов технического сырья (лен, рапс, хлопок, сахарная свекла и т.д.). Основной показатель экономической оценки земель – урожайность, себестоимость, валовый продукт, чистый доход. Состав почв:
- минеральная часть – окислы кремния, алюминия, магния,
- органическая часть – гуминовые кислоты и перегнойные вещества.
По механическому составу различают: пески, супеси, суглинки, глины.
По возрасту и происхождению почвы РБ различаются следующим образом:
дерновые и дерново–карбонатные (0,2%),
дерново–подзолистые (42,3%),
дерновые и дерново–карбонатные заболачиваемые (9% ),
торфо–болотные (15% ),
пойменные почвы (0,4% ).
Эрозия почв – разрушительное действие на почвенный покров воды, ветра, льда, и механической обработки. Общая площадь земель, которые подвергаются разрушению – 2,1 млн. га
Меры борьбы с эрозией почв:
правильный выбор сельскохозяйственных технологий для данного типа почвы.
создание защитных лесополос.
мелиорация.
В РБ 0,8 млн. га почв загрязнены свинцом, ртутью, медью, железом цинком – источники загрязнения – автотранспорт и промышленные предприятия.
Многие почвы получали повышенные дозы удобрений и оказались переизвесткованными, зафосфаченными, занитрованными и т.д., в том числе из-за нерационального применения навоза, вывозимого с ферм.
Радиоактивное загрязнение
Загрязнение радионуклидами распространено неравномерно по областям РБ, в наибольшей мере загрязнены:
- Гомельская – 59 %,
- Могилевская – 29,7% от общей площади.
Основное количество цезия-137 и цезия-134 сосредоточено в верхнем слое почвы. Загрязнения стронцием – 90 выявлено на площади 2,11 млн. га, стронций – 90 очень подвижный элемент и легко переходит в различные подземные водные горизонты и в сельскохозяйственную продукцию. Обнаружено вторичное техногенное загрязнение в результате внесения в почву радиоактивных удобрений, сжигания радиоактивного топлива, переноса почвы колесами транспорта. Срок полного восстановления земель – 49 тыс. лет.
Водные ресурсы, их состояние и использование.
Характеристика подземных и поверхностных вод
Гидросфера – водная оболочка Земли и подземные воды. Масса всей воды примерно 1500 трлн. тонн, из нее пресной воды только 31 трлн. тонн, из этого количества 96% находится в качестве льда на полюсах и в горах.
Поверхностные водные ресурсы РБ оцениваются в год в 58 км3 (на Украине 50 км3, Норвегии 380 км3). Ресурсы подземных вод оцениваются в 16 км3. Природные воды используются на следующие цели:
- хозяйственно – питьевое водоснабжение,
- производственные нужды,
- гидроэнергетику,
- судоходство,
- отдых,
- орошение,
- рыбно-прудовое хозяйство.
Водопотребление и водоотведение в различных отраслях экономики
Водопотребление – это процесс, при котором вода забирается из водного объекта, используется для нужд человека и в виде сточных вод сбрасывается обратно в водоемы.
Водопользование – это процесс, не связанный с забором воды, здесь вода используется как транспортный путь, для отдыха или для выращивания рыбы.
Больше всего воды используется в сельском хозяйстве. На орошение 1 га необходимо до 14 тыс. м3 воды. Промышленное водопотребление – на производство 1т синтетического волокна необходимо до 5 тыс. м3, пластмасс – 1 тыс. м3, 1т. металла – 4 тыс. м3 воды. Хозяйственно – бытовое водопотребление – для удовлетворения всех хозяйственных нужд необходимо до 300 л пресной воды в сутки на 1 человека и это количество будет расти.
Гидроэнергетика, основные принципы использования воды
Производство электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС) осуществляется за счет использования энергии падающей воды. Высота падения воды называется напором. Он создается устройством плотин поперек течения реки. Падающая вода вращает турбины, а генератор превращает механическую энергию вращения турбины в электрическую энергию.
Крупнейшая гидростанция РБ – Осиповичская ГЭС – мощностью 2,25 МВт. Работают также Чигиринская, Вилейская ГЭС.
Малые и большие гидроэлектростанции,
экологические последствия их строительства и эксплуатации
К малым ГЭС относят гидроэлектростанции с мощностью от 0,1 до 30 МВт, диаметр колеса турбины меньше 2м, мощность каждого агрегата до 10 МВт. К микро – ГЭС относят электростанции мощностью менее 0,1 МВт.
Экологические последствия строительства ГЭС:
положительные
- поднимается уровень грунтовых вод,
- появляются места для отдыха,
- можно регулировать уровень паводков на реках, снимая опасность наводнений.
2. отрицательные
- отсутствие пути прохода рыбе на нерестилища,
- затапливаются большие площади земель,
- река не может самоочищаться за счет естественного течения.
Потенциал гидроэнергетических ресурсов РБ
Общий потенциал ( теоретический ) – 7,5 млрд. кВт.*ч.
Технический возможный - 3 млрд. кВт.*ч.
Экономический - 1,3 млрд. кВт.*ч в год.
Гидроэнергетический потенциал РБ освоен всего на 3%.
Растительные и животные ресурсы. Их состояние и использование.
Флора РБ насчитывает 11,5 тыс. видов, 500 видов растений обладают полезными свойствами, являясь ценными источниками пищевого, технического и лекарственного сырья. Общий запас полезных растений составляет около 1 млн. т. в год, а используется примерно 90 тыс. т.
В Красную книгу РБ включено более 200 видов редких и исчезающих растений. Общий запас древесины в лесах составляет более 1 млрд. м3, прирост 25 млн. м3 в год. Площадь лесов в РБ около 38 % от всей территории, в Финляндии – 75 %, Польше – 30 %.
Животный мир представлен 74 видами млекопитающих, 305 птиц, 7 – пресмыкающихся, 59 – рыб. В Красную книгу РБ включено 182 вида животных- 14 видов млекопитающих, 75 птиц, 5 рыб, 79 насекомых.
Численность животных в РБ: медведи около 100, волк – 1500, лось – 10 тыс., кабан – более 30 тыс., косуля – 40 тыс., бобр – 20 тыс.
Проблема сохранения биологического разнообразия
Важная роль в сохранении биологического разнообразия принадлежит системе особо охраняемых природных территорий, площадь которых составляет 7,6 % от всей территории РБ. Наблюдение за состоянием лесов осуществляется в национальной системе лесного мониторинга. Под охраной находится более 1800 мест обитания 77 видов редких животных. Охрана и использование растительного и животного мира регламентируется Законами РБ «Об охране и использовании животного мира», «О растительном мире».
Контрольные вопросы.
1. Опишите состояние земельного фонда РБ.
2. Сформулируйте определения понятия «почва».
3. Проанализируйте состав почвы.
4. Оцените водные ресурсы РБ и определите направления их использования.
5. Объясните, как работает гидроэлектростанция.
6. Проанализируйте состояние растительных и животных ресурсов в РБ.
Лекция 6
Полезные ископаемые РБ, их состояние и использование.
Полезные ископаемые - минеральное сырье- это природное минеральное образование земной коры неорганического и органического происхождения, которое может быть использовано в народном хозяйстве. В РБ запасы калийной соли(200 млрд.т),каменной соли(несколько сот млрд.т), известникового сырья, цементного сырья, строительрого камня, песка, гравия позволяет полностью обеспечить потребность страны и поставлять сырье на экспорт.
Запасы бурого угля находятся в районе городов Туров и Лунинец- несколько млрд.тонн, не используются ввиду того, что при сгорании дают мало тепла и много золы.
Запасы горючих сланцев – район г.Любань, 11 млрд.т., ценное химическое сырье и топливо, сейчас не используются, т.к. при сгорании дают мало тепла и большое количество золы. Из бурого угля и сланцев можно получать растворители, пластмассы, красители и другие вещества. Месторождение железной руды мощностью до 1 млрл. т. находится в районе г. Сталбцы и п. Кореличи, содержание железа - до 30%.
Нефть - остаточных запасов имеется около 65 млн. т, месторождение в районе городов Речица и Светлогорск.
Газ - остаточные запасы - около 45 млрд.. Нынешний объем добычи покрывает потребность РБ в нефти на 10-15%,в газе - на 2%.
Доломиты - удобрение для раскисления почв, месторождение в районе городов Витебск и Орша, запасы -5 млрд.тонн.
Торф - удобрение и топливо, имеется 9200 месторождений торфа с запасами около 4,4 млрд.т., но доступны к разработке около 0,6 млрд.т. Добыча - около 3,4 млн. т. в год. Торф ценное химическое и лечебное сырье.
Редкие металлы - имеются месторождения золота в районах г. Орша, добыча не ведется по экономическим и экологическим соображениям.
В районе г. Житковичи месторождение бериллия и редкоземельных элементов, не разрабатываются в настоящее время.
В последние годы, полученные данные о месторождениях алмазов, меди, никеля, свинца, титана, ртути.
Топливно-энергетические ресурсы страны, их характеристика.
За счет разработки собственных месторождений в РБ обеспечивает годовую добычу 1,80 млн.т. нефти,.3.4 млн.т. торфа. В связи с отсутствием достаточной сырьевой базы РБ ввозит ежегодно:
10 млн. т. нефти, 12 млрд м природного газа, 0,7 млн. т каменного угля.
Из-за аварии на ЧАЭС были выведены из эксплуатации месторождения на которых можно было добыть 13,5 млн. т торфа и 26 млн. т нефти. Ущерб, нанесенный минерально-сырьевой базе - 2,2 млрд.$
Прогноз потребления топливно-энергетических резервов до 2020 г.(млн.т. у.т):
природный газ 30, мазут- 6, уголь каменный-0,8, бензин-2,8,
дизельное топливо-3,7, торф-0,9.
Для использования различных видов топлива и суммарного его учета принята единица учета - “условное топливо”, теплота сгорания 1 кг которого принято равной 29.8 МДж или 7000 ккал.,(1 кг каменного английского угля), обозначается у.т.,
т.у.т.- тонна условного топлива.
Биоэнергетика - это энергетика, основанная на использовании биотоплива.
Биотопливо - топливо, образующееся из биомассы посредством естественных процессов и как продукт сельскохозяйственного производства, лесоводства, речного и морского хозяйства, промышленной и бытовой деятельности человека.
Биомасса - вещества, из которых состоят растения, животные и продукты их жизнидеятельности. Биомасса превращается в биотопливо путем физических, химических и биохимических процессов.
Основные типы энергетических процессов, связанных с переработкой биомассы – термохимические, биохимические, агрохимические.
Переработка биомассы в топливо осуществляется по трем основным направлениям:
1.термохимическое-прямое сжигание, газификация, пиролиз Пиролиз - термическое разложение топлива при 400-1200* С без доступа воздуха.
Газификация - технология получения горючего газа в процессе нагрева жидкого или твердого топлива.
Можно получить: ”синтез-газ”, метанол, искусственный бензин, древесный уголь.
2.биохимическое-спиртовая ферментация, анаэробная или аэробная переработка, биофотолиз.
Ферментация-процесс сбраживания при температуре не выше 80*С при участии ферментов.
Биофотолиз - превращение молекул вещества под действием света и бактерий.
Анаэробная - без доступа воздуха,
Аэробная - в воздушной среде. При этом получают биогаз, этанол, бутанол или получают тепло непосредственно при окислении (парник на навозе).
3.агрохимические - выращивание определенных видов растений (рапс, подсолнечник) с последующей их переработкой в дизельное топливо.
Биогаз - продукт анаэробного сбраживания органических отходов. Состав: метан- до 75 %, углекислый газ до 40 %, сероводород- 1,5 %.
1 м биогаза эквивалентен по энергосодержанию 0,5 м природного газа или 0,5 кг дизельного топлива. Энергосодержание биогаза- 22,3 МДж (0,76 кг у.т.)
Потенциальные возможности использования биологических энергоресурсов в РБ.
Вид биотоплива
Потенциал, млн. т.у.т.
1. древесное топливо, включая отходы 3,0 + экологический эффект
2. отходы растеневодства до 2,0 + удобрение + экологический эффект
3. бытовые органические отходы 0,5 + экологический эффект + оздоровление окр. среды
4. навоз 0,16 + удобрение + экологический эффект
Тема 3
Антропогенное воздействие на окружающую среду. Топливно-энергетический комплекс РБ.
Лекция 7
Загрязнение окружающей среды.
С экологической точки зрения загрязнение окружающей среды – это любое внесение в экологическую систему несвойственных ей компонентов или структурных изменений, которые размыкают круговорот веществ и потоки энергии. Следствием загрязнения является разрушение системы или снижение ее продуктивности. Результаты загрязнения могут проявляться через несколько лет.
Классификация видов загрязнения по характеру действия, по масштабам, устойчивости.
Источники загрязнения биосферы подразделяются на природные и промышленные. В 20 веке наблюдаются очень быстрые изменения характеристик биосферы. Это нарушение соотношения газов в атмосфере, изменения круговоротов биогенных элементов, исчезновения многих видов живых организмов. Признание глобального экологического кризиса имеет важное значения для дальнейшего развития человечества, что повлияет на выбор путей решений экологических проблем.
Загрязнения по характеру действия подразделяются на физические, химические, биологические.
Физические источники подразделяются на:
- тепловые - за счет сжигания топлива,
- шумовые – транспорт, предприятия,
- электромагнитные – линии электропередач, антенны,
- световые – источники искусственного света,
- радиоактивное – испытание ядерного оружия, атомные реакторы,
- вибрационные – оборудование, транспорт.
Химические подразделяются на:
- аэрозольные – автотранспорт,
- химические вещества – промышленность, население, сельское хозяйство,
- тяжелые металлы – электростанции, сжигающий уголь, нефть; автотранспорт, промышленность,
- пестициды – сельское хозяйство, население,
- пластмассы – население, строительство, автотранспорт, промышленность,
- синтетические поверхностно-активные вещества– химчистки, предприятия сервиса, население, промышленность.
Биологические подразделяются на
- биотические – фармацевтическая промышленность, население,
- микробиологические – животные, населения, медицинские предприятия,
- генная инженерия – продукты питания, животные, микробы.
Механическое загрязнение объединяет в себе элементы рассмотренных выше типов и осуществляется отходами деятельности человека – твердыми, жидкими и газообразными.
По масштабам загрязнения подразделяются на глобальные, локальные, региональные.
Локальные – при загрязнении атмосферы локализируются в районах выбросов. Зона загрязнения определяется параметрами ветра и температуры воздуха.
Региональное загрязнение – распространяется на сотни км от крупных промышленных комплексов. Если региональное загрязнение распространяется через границы государств, то оно называется трансграничным.
Глобальное загрязнение – распространяется на тысячи км и нередко смыкается, обогнув Землю.
На территории РБ выпадает ежегодно 300 тыс. тонн серы (из собственных источников 4045 тыс. тонн); окислов азота 115 тыс. тонн(из собственных источников - 78 тыс. тонн); радиационное загрязнение – на 100% трансграничное. Загрязнение рек Западная Двина, Днепр – частично трансграничное, через воду и атмосферу.
Устойчивость продуктов загрязнения определяется:
- температурой, скоростью движения, влажностью воздуха;
- интенсивностью солнечной радиации;
- рельефом местности и направлением в ней воздушных потоков;
- наличием и параметрами водных течений (река, море, озеро, водохранилище);
- количеством выпадающих осадков;
- природой загрязнения (активное, инертное);
- гравиметрическим составом.
Лекция 8
Глобальные (парниковый эффект, кислотные осадки, истощение озонового слоя) последствия загрязнения атмосферы.
Парниковый эффект.
Углекислый газ СО2, метан CH4, окислы азота, фреоны, находящие в атмосфере, поглощают ИК-излучения солнечной радиации в большей степени, чем все остальные газообразные составляющие атмосферы (состав атмосферы повторить!). температура этих газов выше, чем у остальных. Так как в результате технологического воздействия на биосферу, содержание NOх, СО2, CH4, фреонов резко увеличивается, то это приводит к разогреву атмосферы. За год в атмосферу выбрасывается 70 млрд. тонн СО2. Вклад стран в парниковый эффект: США- 23 %, ЕС- 40%, Китай- 14 %, Россия-7%, Япония-5%. Вклад газов различного состава в парниковый эффект характеризуется углекислым эквивалентом: СО2 - 1, CH4-4, окислы азота-8, фреоны-14, т.е. выброс 1 м фреона приравнивается к выбросам 14 м СО2. Среднее, вычисленное по двадцатилетнему интервалу измерения (1950-1970 и 1980-2000 г), значение температуры, показывает, что в интервале 1980-2000 г среднегодовая температура в северном полушарии возросла на 1 С по сравнению с 1950-1970 г. Потепление климата может привести:
к поднятию уровня океана, изменению морских течений,
изменению климата,
миграция населения и войнам.
Кислотные осадки. Кислотность среды определяется показателем pH, если pH=7 – среда нейтральная, если pH < 7 – кислотная, pH > 7 – щелочная. Источниками появления кислотных дождей является наличие в атмосфере SO2, NO, NO2, СО2 и водяных паров.
Схематически это можно представить так: H2O + SO2 H2SO3- сернистая кислота;
H2O + СО2 H2СO3 – угольная кислота;
H2O + NO2 H2 NO 3 – азотная кислота.
Общее количество выбросов NO2 и SO2 составляет более 250 млн. тонн в год и 70 млрд. тонн СО2 дополняет картину. Выпадение кислотных дождей приводит к следующим последствиям:
- разрушается экосистема мирового океана,
- усиленно коррозируют металлические детали, металлическая кровля строений,
- ухудшается качество питьевой воды,
- гибнет рыба, земноводные, леса, грибы, ягодники,
- нарушается почвообразующие процессы.
Истощение озонового слоя - устойчивое снижение содержания озона в стратосфере (от 2 до 10 % в северном полушарии). Над Антарктидой снижение достигает 50 %.
«Озоновая дыра»- пространство, где регистрируется заметные уменьшение концентрации озона O 3. Площадь «озоновой дыры» достигает 10 млн. км. Уменьшение концентрации озона приводит к тому, что на Землю поступает более интенсивное ультрафиолетовое излучение из космоса. Это приводит к увеличению числа случаев катаракты (болезни глаз) и рака кожи, снижению иммунитета, увеличивается число лесных пожаров. В стратосфере фреоны подвергаются фотохимическому разложению по схеме: CFCL3 CFCL2 +CL, ион хлора вступает в реакцию с озоном.
CL+ O3 CLО+ O2.
CLО+О CL+ O2.
O3+ О2 O2.
Ион хлора многократно участвует в реакции, до 70-100 лет, разрушая до 100 тыс. атомов озона.
Причины разрушения озонового слоя:
- поступление в атмосферу хлора и хлорсодержащих веществ (очистка воды, холодильная техника)
-запуск космических кораблей,
-ядерные испытания.
Один запуск «Шатла» уничтожает 10 млн. тонн озона.(300 запусков в год уничтожат весь озон) региональное загрязнение обусловлено тем, какой вид хозяйственной деятельности преобладает в данном регионе и какое влияние уделяется экологической безопасности производств.
Локальные загрязнения связаны со сжиганием мусора, неисправностью канализации, разрывом газов и нефтепроводов.
Характеристика конкретных отраслей экологической деятельности как источников загрязнения окружающей среды.
Механическое загрязнение
Частицы соли - добыча калийных солей г. Солигорск ( Минская обл.),содержание в воздухе в городе 0.040.4мг/м.
Зола, твердые частицы - сжигание топлива в котельных установках.
Химическое загрязнение
Двуокись серы SO2 – сжигание нефти, мазута, газа в котельных установках. Транспорт – 1%, теплоэлектростанции – 55%, металлургические и химические предприятия – 44%, содержание в воздухе 1мг/м.
Окислы азота(NO, NO2)- транспорт – 50%, теплоэлектростанции – 37%, промышленность- 13%, концентрация 0,2 мг/м.
Угарный газ СО – автотранспорт, теплоэлектростанции, промышленность, концентрация в городах от 1 до 50 мг/м.
Сероводород H2S – добыча нефти, промышленность.
Фреоны – холодильная техника, сжигание мусора, концентрация в промышленных зонах до 3 мг/м.
Фенолы, формальдегид – промышленность, автотранспорт, концентрация до 0,01 мг/м.
Радионуклиды – атомная промышленность.
На техногенное загрязнение накладывается фон из природных источников. Доля от техногенных загрязнений в общем объеме загрязнений: СО- 5.7%, SO2 - 14.3%,СО- 4.5%, H2S до 4%, СН- 6.4%, NO- 0.6%-таким образом, природные загрязнения являются преобладающими.
Контрольные вопросы:
1.Классифицируйте источники загрязнения по масштабу распространения и приведите собственные примеры.
2. Обоснуйте причину появления кислотных дождей. Вносите ли Вы собственный вклад в их появление?
3. Оцените влияние хлорсодержащих соединений на увеличение числа заболеваний.
4. Соотнесите вклад различных стран в формирование парникового эффекта.
5. Спрогнозируйте последствия «парникового эффекта».
6. Оцените вклад природных и антропогенных (техногенных) источников в загрязнениях окружающей среды.
Лекция 9
Последствия аварии на Чернобыльской АЭС в Белоруссии (генетические, биологические, экологические, демографические и т.д.).
От радиоактивного загрязнения пострадало 22% всей территории РБ, на которой проживает 2,2 млн. человек, находится 27 городов и 3600 крупных населенных пунктов.
Области РБ % загрязненной территории от общей территории области
Гомельская 68 Могилевская 35 Брестская 13
Гродненская 7 Минская 5
Ген – единица генетической (наследственной) информации, способная к воспроизведению и расположенная в определенном участке хромосомы. Генофонд – совокупность всех типов генов данной популяции.
Радиационный мутагенез – процесс возникновения мутации под действием радиоактивных веществ. Генетический риск – вероятность возникновения генетического повреждения под воздействием мутагенов. Эти мутагены (радионуклиды), проникая в клетки человека, нарушают их генетическую программу, что приводит к наследственным дефектам и болезням.
Поскольку изменения в генах особенно четко проявляются через поколение, то всплеск генетических последствий можно ожидать до 2010- 2015 г, как результат аварии на ЧАЭС. Установлено, что удвоение объема мутаций через 2-3 поколения приведет к вырождению человечества. В настоящее время определению «здоровья» соответствует 5 критериев:
отсутствие болезни;
нормальное функционирование организма;
полное физическое, духовное, умственное и социальное благополучие;
способность приспособления к постоянно меняющимся условиям;
способность к выполнению основных социальных функций.
Кроме индивидуального здоровья выделяют общественное, профессиональное и здоровье страны. После аварии на ЧАЭС в более безопасные зоны было переселено 135 тыс. человек, ликвидировано 415 населенных пунктов, 607 школ и детских садов, 95 больниц. Социально- экологический ущерб оценивается не менее чем в 240 млрд. дол США. На загрязненных территориях не снижаются темпы прироста заболеваний эндокринной системы, системы кровообращения и других раковых заболеваний. На загрязненных территориях проживают 550 тыс. детей и подростков. Заболеваемость раком щитовидной железы находится в пределах 2,1-3,2 человека на 100 тыс. детей, тогда как в странах Европы не более 0,5 человека. Продолжительность жизни - мера здоровья страны, постоянно сокращается, в 1970- 72,5 года, в 1990- 71,1 года, в 2000- 67,8 года. Население республики снизилось с 10,5 до 9,75 млн. человек. Отселенная территория площадью 450 тыс. га разделена на зоны отчуждения и отселения. Зона отчуждения – 170 тыс. га, здесь население эвакуировано. Это территория входит в состав Полесского радиционно- экологического заповедника, общая площадь которого 216 тыс. га. Зона отселения - это разобщенные участки, где выделены 3 группы земель по степени загрязнения их радионуклидами. 1-я группа – цезий 137-15 кu/ км, стронций 90- 2 кu/ км.
1 Ku (Кюри)- активность препарата изотопа, в котором происходит 3,7*10 распадов в сек.
1 Бк (беккерель)- равен активности нуклида, при которой за 1 с происходит 1 акт радиоактивного распада.
Земли 1-й группы могут вовлекаться в сельхозоборот.
2-я группа- цезий 137 – 15-40 Кu/ км,
стронций 90- 2-3 Кu/ км.
Земли 2-ой группы могут использоваться в сельском хозяйстве после проведения работ по мелиорации и посева рапса, кормовых культур.
3-я группа- цезий 137 – более 40 Кu/ км,
стронций 90- более 3 Кu/ км.
Земли 3-ей группы непригодны для сельского хозяйства и отданы под посадки леса.
Миграция радионуклидов происходит с поверхностными и грунтовыми водами. Данные наблюдений свидетельствуют о снижении концентрации цезия 137 в реках РБ, 71% активных радионуклидов вынесено р. Днепр за 9 лет, р. Птичь – 85% в течении 2-х лет, р. Сож -81% за 3 года. Активность радионуклидов в подземных водах не превышает контрольного уровня 18 Бк/литр.
Леса могут захватывать до 50% радиоактивной пыли, большой поглотительной способностью обладает лесная подстилка, в 30 раз большей, чем листья. Две трети лесного фонда загрязнены радионуклидами, снизились ресурсы грибов, ягод. В зоне радиоактивного загрязнения оказались 132 месторождения минерально- сырьевых ресурсов (глины, песка, цементого сырья). В зону загрязнения попали Припятский нефтегазоносный бассейн и Житковическое месторождение бурого угля.
Контрольные вопросы:
1. Назовите наиболее пострадавшие аварии на ЧАЭС территории РБ.
2. Вследствие чего повысился уровень генетического риска для населения РБ?
3. Сформулируйте определение термина «здоровье».
4. Раскройте понятие «зоны отселения» и «зоны отчуждения».
5. Объясните, как леса влияют на степень радиоактивного загрязнения местности.
6. Назовите, какие меры приняло Правительство РБ по уменьшению последствий аварии на ЧАЭС.
Лекция 10.
Энергия, ее виды, способы преобразования, транспортировки.
Энергия, от греческого слова energeia – деятельность или действие, - общая мера различных видов движения и взаимодействия.
В естествознании различают следующие виды энергии: механическую, тепловую, электрическую, химическую, магнитную, электромагнитную, ядерную, гравитационную. Современная наука не исключает существование и других видов энергии.
Энергия – плод мысли человека, созданный для описания различных явлений природы.
Энергия измеряется в Джоулях (Дж). Для измерения тепловой энергии используют калории, 1 кал=4.18 Дж, электрическую энергию измеряют в кВт*час=3.6*106Дж=3.6 МДж, механическая энергия измеряется в кг*м, 1кг*м=9.8 Дж.
Различают энергию макромира, микромира и внутреннюю энергию.
Кинетическая энергия – результат изменения состояния движения материальных тел.
Потенциальная энергия – результат изменения положения частей данной системы.
Способы преобразования энергии:
Закон сохранения энергии – энергия не создается и не уничтожается, она переходит из одного вида в другой. Различают энергию упорядоченного движения (свободную – механическую, химическую, электрическую, электромагнитную, ядерную) и энергию хаотического движения – теплоту.
В настоящее время нет способов непосредственного превращения ядерной энергии в электрическую и механическую, нужно вначале пройти стадию превращения энергии в тепловую, а затем в механическую и электрическую.
Современная наука выделяет 4 силы, определяющие все многообразие мира: сила тяготения, электромагнитные и ядерные – сильные и слабые.
Более 20 млрд. лет назад образовалась Вселенная, энергия «большого взрыва» - «родила» энергию, которая составляет основу нашей жизни, она «родила» Солнце и Землю. Энергия Солнца привела к образованию на Земле запасов топливных ресурсов, заставляет постоянно перемещаться водяные и воздушные массы на Земле. Тепловая энергия горячего ядра Земли также участвует в круговороте веществ и превращении энергии.
Человечество стремилось с начала своей истории овладеть энергией в своих интересах. Этапы «овладения» энергией:
огонь,
мускульная сила животных,
сила ветра, воды,
энергия пара
электроэнергия
ядерная энергия.
Во Вселенной происходят процессы преобразования энергии из одного вида в другой в огромных масштабах. Человечество находится в самом начале пути понимания этих процессов.
Механическая энергия преобразуется в тепловую – трением, в химическую – путем разрушения структуры вещества, сжатия, в электрическую – путем изменения электромагнитного поля генератора.
Тепловая энергия преобразуется в химическую, в кинетическую энергию движения, а эта – в механическую (турбина), в электрическую (термо э.д.с.)
Химическая энергия может быть преобразована в механическую (взрыв), в тепловую (тепло реакции), в электрическую (батарейки).
Электрическая энергия может быть преобразована в механическую (электромотор), в химическую (электролиз), в электромагнитную (электромагнит).
Электромагнитная энергия – энергия Солнца – в тепловую (нагрев воды), в электрическую (фотоэффект → гелиоэнергетика), в механическую (звонок телефона).
Ядерная энергия → в химическую, тепловую, механическую (взрыв), регулируемое деление (реактор) → химическая + тепловая.
Способы транспортировки ТЭР.
Транспортировка топливно-энергетических ресурсов осуществляется железнодорожным, воздушным, автомобильным, водным транспортом по трубопроводам, по проводам, электромагнитным излучением.
Транспортировка по трубопроводам.
Трубы магистральных трубопроводов имеют диаметр до 1.2 м. и длину – до нескольких тысяч километров. Давление внутри труб достигает 50 атм. и поддерживается компрессорами, установленными по трассе трубопровода.
Для сохранения мощности необходимо уменьшить ток и увеличить напряжение, потери снижаются при уменьшении сопротивления R проводов. Поэтому передача электроэнергии по проводам на большие расстояния осуществляется при очень высоком напряжении.
Снижение потерь тепла в трубопроводах.
Рекомендации:
применять теплоизолированные трубы.
по возможности, снижать температуру теплоносителя – воды, пара.
удалять конденсат из паропровода.
вовремя ликвидировать утечки теплоносителя.
применять автоматизированные системы регулирования подачи теплоносителя.
Воздействие различных источников энергии на окружающую среду.
Электромагнитные (ЭМ) поля токов промышленной частоты, наиболее опасные места – у трансформаторных подстанций, под линиями электропередач высокого напряжения. Интенсивность излучения пропорциональна четвертой степени частоты колебаний электромагнитного поля. Действие ЭМ поля вызывает нарушение функций нервной и сердечно-сосудистой систем, изменяет кровяное давление.
Тепловые источники.
Любое нагретое тело излучает инфракрасное излучение в окружающую среду. Чем выше температура нагрева, тем выше энергия инфракрасного излучения. Опасность оценивается по плотности потока энергии (ПДУ = 500 Вт/м2). При действии ИК-излучения может повышаться температура тела, кровяное давление, развиваться болезни глаз.
Электромагнитные поля радиочастот. Наиболее неблагоприятное воздействие оказывает сверхвысокочастотное излучение (длина волн от 1 мм до 1 м.). Радиоволны действуют на нервную и сердечно-сосудистую системы живых организмов, вызывает чувство тревоги, снижение памяти у человека.
Контрольные вопросы:
1. Оцените влияние линий электропередач на окружающую среду.
2. Объясните, как снизить потери тепла в трубопроводах.
3. Назовите этапы овладения энергией человечеством.
4. Обоснуйте необходимость применения высокого напряжения при передаче электроэнергии по проводам.
5. Опишите, как транспортируется газ по трубопроводам.
6. Назовите методы преобразования электроэнергии.
Лекция 11.
Первичные и вторичные энергоресурсы, их классификация. Экологическая эффективность различных способов получения электрической энергии.
Энергетический ресурс – материальный объект, в котором сосредоточена энергия, пригодная для практического использования человеком, носитель энергии.
Первичный энергоресурс – энергоресурс, который не подвергался какой-либо переработке непосредственно находящиеся в природе (солнечная энергия, ветер, месторождения нефти и газа и т.д.).
Вторичный энергоресурс – энергоресурс, полученный после преобразования первичного энергоресурса на специальных установках, а также полученный в результате недоиспользования энергии в технологическом процессе или в виде побочного продукта основного производства (электроэнергия, горячая вода, газ в трубопроводе).
Классификация первичных энергоресурсов:
по способу использования:
топливные,
нетопливные
по признаку сохранения запасов:
возобновляемые ,
невозобновляемые
по месту нахождения в литосфере:
ископаемые (в недрах),
неископаемые (на поверхности литосферы)
по признакам природопользования:
участвующие в круговороте веществ и превращения энергии (солнечная, космическая),
детонированные (занесенные), (ископаемые), находящиеся в недрах, (уголь, торф), ядерное топливо,
искусственно активированные (вещества, участвующие в химических реакциях).
по влиянию на энергию биосферы:
добавляющие энергию,
недобавляющие энергию.
по экономической классификации:
валовый ресурс – суммарная энергия энергоресурса,
технический ресурс – энергия, которая может быть получена из нергоресурса при существующем уровне развития техники,
экономический ресурс – энергия, получение которой выгодно при существующем соотношении цен на оборудование, материалы, рабочую силу. Иногда ресурс дешевле купить, чем добыть.
Классификация вторичных энергоресурсов (ВЭР):