Выводы:

• ПДВ окислов азота для проектируемого предприятия «ГЛОБУС» при высоте трубы 23,251 м составляет 2,001 г/с, планируемый выброс равен 1,6 г/с, что составляет 0,799 ПДВ.

• ПДВ сажы для проектируемого предприятия «ГЛОБУС» при высоте трубы 50,353 м составляет 2,613 г/с, планируемый выброс равен 9,8 г/с, то есть превышает ПДВ в 3,75 раза.

• При выбросе только окислов азота минимальную высоту трубы проектируемого предприятия «ГЛОБУС» можно уменьшить до 23,251 м.

• Для снижения концентрации сажы в атмосферном воздухе до значения, равного или меньшего ПДК_с.с., необходимо увеличить высоту трубы проектируемого предприятия «ГЛОБУС» до 50,353 м.

• Строительство предприятия «ГЛОБУС» возможно, так как в конечном итоге минимальная высота трубы составит 50,353 м, что не превышает максимально допустимую высоту для предприятий (200-250 м).

2. В пробе сточной воды сразу же после взятия количество кислорода составляло m₁= 6,5 мг, а в плотно закрытой бутылке с той же пробой, хранящейся в темноте 5 суток, количество кислорода составляло m₂ = 6,0 мг. Первоначальная проба загрязненной воды, впоследствии разбавленной, имела объем V₁ = 10 мл. Рассчитать БПК и определить, будут ли в этой воде жить личинки ручейника и личинки поденки?

Решение. Количество израсходованного на окисление органических веществ кислорода в V₁ = 10 мл загрязненной воды составило

m1 – m2 = 6,5 – 6,0 = 0,5 мг.

Таким образом, на V 1 = 10 мл загрязненной воды было израсходовано 0,5 мг кислорода. На 1 литр (1000 мл) загрязненной воды потребуется для окисления органических веществ 50 мг кислорода. Отсюда следует, что БПК равняется 50 мг х л ^-1.

Личинки ручейника и поденки нуждаются только в чистой воде. Если концентрация кислорода в воде снижается, то эти чувствительные к кислороду личинки гибнут первыми. Отсюда вывод, в данном случае личинки ручейника и поденки погибнут (им требуется не вода с БПК не более 5 мг х л ^-1).

2. Дать классификацию важнейших экологических стандартов.

Под стандартизацией понимается установление системы норм и требований

единой и обязательной для всех объектов данного уровня. Стандарты могут быть государственными (ГОСТы), отраслевыми (ОСТы) и заводскими. Системе стандартов по охране природы присвоен общий номер 17, который включает несколько групп в соответствии с охраняемыми объектами. Например, 17. 1 означает «Охрана природы. Гидросфера», а группа 17.2 означает «Охрана природы. Атмосфера» и т.д. Экологические стандарты регулируют различные стороны деятельности предприятий и учреждений по защите природных ресурсов, вплоть до требования к аппаратуре для наблюдения за качеством среды.

Важнейшим экологическим стандартом является такой норматив качества окружающей среды, как ПДК - предельно допустимая концентрация вредного вещества в природной среде. Это основной показатель, используемый для контроля качества воздушной и водной сред.

ПДК – это максимальная концентрация вредного вещества в окружающей среде, практически не влияющая отрицательно на живые организмы, в том числе и на человека.

Следует отметить, что соблюдение ПДК не гарантирует сохранения качества среды на достаточно высоком уровне хотя бы потому, что влияние многих веществ в перспективе (отдаленные последствия) и при взаимодействии их друг с другом (синергизм) еще слабо изучено, также как и эффекты накопления и повышения токсичности загрязнителей при переходе с одного трофического уровня на другой.

На основе ПДК разрабатываются научно-технические нормативы: предельно допустимый выброс (ПДВ) вредного вещества в атмосферу и предельно допустимый сброс (ПДС) в водный бассейн. Эти нормативы устанавливаются индивидуально для каждого источника загрязнения с таким расчетом, чтобы совокупное воздействие на окружающую среду всех источников в данном районе не приводило бы к превышению ПДК. Из-за того, что количество и мощность источников загрязнения меняется с развитием производительных сил района, нормативы ПДВ и ПДС периодически пересматриваются.

Для каждого загрязняющего вещества, выбрасываемого в атмосферу, установлены два значения предельно допустимой концентрации: максимальная разовая ПДК - ПДК_м.р. и среднесуточная ПДК – ПДК_с.с.. Первый норматив необходим для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности глаз и др.) при кратковременном воздействии загрязнителя (в течение 20 минут); второй - для предупреждения общетоксического, канцерогенного и другого влияния (производится осреднение за 24 часа).

ПДК_м.р. – предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в атмосфере населенных мест; выражается в мг вещества на 1 м³ воздуха (мг/м³).

ПДК_с.с. – предельно допустимая средняя суточная концентрация вещества в атмосфере населенных мест; выражается в мг вещества на 1 м³ воздуха (мг/м³).

Содержание вредных примесей в воздухе нормируется раздельно в рабочей зоне и в населенных пунктах. Необходимость раздельного нормирования обусловлена различием в восприятии вредных веществ людьми разного возраста и состояния здоровья. Значения ПДК для населенных пунктов всегда значительно ниже, чем для рабочей зоны, так как период воздействия загрязняющего вещества в рабочей зоне ограничен продолжительностью рабочего дня.

Качество воды существенно зависит от содержания в ней различных веществ, поэтому для нее также установлены стандарты и нормативы, основным из которых является ПДК_в – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоемов санитарно-бытового назначения (выражается в мг вещества на 1 л воды, мг/л).

2. Как глобальная энергетическая проблема связана с экологическими проблемами?

До середины 70-х годов развитие мировой энергетики не встречало на своем пути особых трудностей. Среднегодовые темпы прироста энергопотребления все время возрастали, достигнув в 1950—1970 гг. почти 5%, что в 2,5 раза превышало темпы прироста населения мира и, следовательно, обеспечивало довольно быстрое наращивание душевого потребления первичных энергоресурсов. Однако в середине 70-х в развитии мировой энергетики произошли очень большие изменения: наступил энергетический (прежде всего нефтяной) кризис, означавший конец длительной эпохи дешевого топлива. Среди причин его возникновения можно назвать ухудшение горно-геологических условий добычи топлива, в особенности нефти, в связи с перемещением ее в районы с экстремальными природными условиями (Север, Сахара), на континентальный шельф, а также с повышением требований к охране окружающей среды.

В результате экономика западных стран, ориентированная на дешевую нефть, испытала настоящий шок, в ответ на который им пришлось принимать ряд экстренных мер. США, Япония, страны Западной Европы были вынуждены принять чрезвычайные меры. Было сокращено число сеансов в кинотеатрах и время телевизионных передач, была снижена скорость движения автомобилей и самолетов, были отменены многие авиарейсы, закрыта часть автозаправочных станций, отменены автогонки, была уменьшена подача горячей воды для отопления квартир, погасла световая реклама. Только в США число автозаправочных станций за несколько лет уменьшилось с 220 тыс. до 140 тыс.

Вслед за экстренными мерами эти страны начали разрабатывать новые национальные энергетические программы, направленные на уменьшение зависимости от импорта нефти и на общее сокращение ее доли в топливно-энергетическом балансе, на более полное использование собственных энергоресурсов. Главная ставка была сделана на энергосбережение, которое стали рассматривать в качестве своего рода дополнительного энергоресурса.

2. Объясните, как нарушение среды обитания влияет на видовое многообразие?

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания. Множество отдельных компонентов среды, влияющих на организмы, называются экологическими факторами.

По природе происхождения выделяют абиотические, биотические и антропогенные факторы. Абиотические факторы - это свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Биотические факторы - это все формы воздействия живых организмов друг на друга.

Раньше к биотическим факторам относили и воздействие человека на живые организмы, однако в настоящее время выделяют особую категорию факторов, порождаемых человеком. Антропогенные факторы - это все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания и других видов и непосредственно сказываются на их жизни.

Таким образом, каждый живой организм испытывает влияние неживой природы, организмов других видов, в том числе и человека, и, в свою очередь, оказывает воздействие на каждую из этих составляющих.

Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы.

Для жизни организмов необходимо определенное сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором.

Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химикорганик Юстас Либих первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его еще называют законом Либиха.

В современной формулировке закон минимума звучит так: выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей. Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п. Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввел спустя 70 лет после Либиха американский зоолог В.Шелфорд, сформулировавший закон толерантности. Согласно закону толерантности лимитирующим фактором процветания популяции (организма) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, а диапазон между ними определяет величину выносливости (предел толерантности) или экологическую валентность организма к данному фактору.

Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения. Максимально и минимально переносимые значения фактора - это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно.

Принцип лимитирующих факторов справедлив для всех типов живых организмов - растений, животных, микроорганизмов и относится как к абиотическим, так и к биотическим факторам. Например, лимитирующим фактором для развития организмов данного вида может стать конкуренция со стороны другого вида. В земледелии лимитирующим фактором часто становятся вредители, сорняки, а для некоторых растений лимитирующим фактором развития становится недостаток (или отсутствие) представителей другого вида. Например, в Калифорнию из Средиземноморья завезли новый вид инжира, но он не плодоносил, пока оттуда же не завезли единственный для него вид пчел-опылителей.

В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом. Так, избыток воды даже в засушливых районах вреден и вода может рассматриваться как обычный загрязнитель, хотя в оптимальных количествах она просто необходима. В частности, избыток воды препятствует нормальному почвообразованию в черноземной зоне.

Широкую экологическую валентность вида по отношению к абиотическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври», например, животные, способные выносить значительные колебания температуры, называются эвритермными. Неспособность переносить значительные колебания факторов или низкая экологическая валентность характеризуется приставкой «стено», например, стенотермные животные. Небольшие изменения температуры мало сказываются на эвритермных организмах и могут оказаться гибельными для стенотермных.

Виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобиотными, а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, - эврибиотными.

Предел толерантности организма изменяется при переходе из одной стадии развития в другую. Часто молодые организмы оказываются более уязвимыми и более требовательными к условиям среды, чем взрослые особи. Наиболее критическим с точки зрения воздействия разных факторов является период размножения: в этот период многие факторы становятся лимитирующими. Экологическая валентность для размножающихся особей, семян, эмбрионов, личинок, яиц обычно уже, чем для взрослых неразмножающихся растений или животных того же вида. Например, многие морские животные могут переносить солоноватую или пресную воду с высоким содержанием хлоридов, поэтому они часто заходят в реки вверх по течению. Но их личинки не могут жить в таких водах, так что вид не может размножаться в реке и не обосновывается здесь на постоянное местообитание. Многие птицы летят выводить птенцов в места с более теплым климатом и т.п.

До сих пор речь шла о пределе толерантности живого организма по отношению к одному фактору, но в природе все экологические факторы действуют совместно.

Оптимальная зона и пределы выносливости организма по отношению к какому-либо фактору среды могут смещаться в зависимости от того, в каком сочетании действуют одновременно другие факторы. Эта закономерность получила название взаимодействия экологических факторов. Например, известно, что жару легче переносить при сухом, а не влажном воздухе; угроза замерзания значительно выше при низкой температуре с сильным ветром, чем в безветренную погоду. Для роста растений необходим, в частности, такой элемент, как цинк, именно он часто оказывается лимитирующим фактором. Но для растений, растущих в тени, потребность в нем меньше, чем для находящихся на солнце. Происходит так называемая компенсация действия факторов.

Однако взаимная компенсация имеет определенные пределы и полностью заменить один из факторов другим нельзя. Полное отсутствие воды или хотя бы одного из необходимых элементов минерального питания делает жизнь растений невозможной, несмотря на самые благоприятные сочетания других условий. Отсюда следует вывод, что все условия среды, необходимые для поддержания жизни, играют равную роль и любой фактор может ограничивать возможности существования организмов - это закон равнозначности всех условий жизни.

2. Действие ионизирующего излучения на организм человека.

Ионизирующее излучение – излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разного знака. Излучение представляет собой поток заряженных или незаряженных частиц. Различают непосредственно ионизирующее излучение и косвенно. Непосредственное состоит из заряженных частиц, кинетическая энергия которых достаточна для ионизации при столкновении с атомами вещества, например: альфа, бета-излучения, протонное излучение ускорителей и т.п. Косвенно ионизирующее излучение состоит из незаряженных (нейтральных) частиц, взаимодействие которых со средой приводит к возникновению заряженных частиц, способных непосредственно вызывать ионизацию, например.

Наименьшая доза при которой наблюдают гибель 100% облученных за определенный срок (обычно в течение 30 суток после облучения), т.е. минимальная абсолютно смертельная доза (МАСД), составляет для человека 6 Гр (600 рад). При этом различные органы и ткани человеческого организма обладают неодинаковой радиочувствительностью. Красный косный мозг и другие элементы кроветворной системы теряют способность нормально функционировать уже при дозах облучения от 0,5 Гр до 1 Гр (50-100 рад). Облучение семенников дозой в 0,1 Гр приводит к временной стерильности мужчин, а свыше 2 Гр могут привести к постоянной стерильности. В то же время многие органы и ткани взрослого человека относительно мало чувствительны к действию радиации. Например, почки выдерживают без особого вреда для себя суммарную дозу около 23 Гр, полученную дробно в течение 5 недель, печень – по меньшей мере 40 Гр за месяц, мочевой пузырь – 55 Гр за четыре недели, а зрелая хрящевая ткань – до 70 Гр.

Крайне чувствительны к действию радиации дети. Относительно небольшие дозы при облучении хрящевой ткани могут замедлить или вовсе остановить рост костей, что приводит к аномалиям развития скелета, и, по-видимому, для такого действия радиации не существует никакого порога. Оказалось также, что облучение мозга ребенка при лучевой терапии может вызвать изменение в его характере, привести к потери памяти, а у очень маленьких детей – к слабоумию и идиотии. Весьма чувствителен к действию радиации и мозг плода, особенно если мать подвергается облучению между 8 и 15-ой неделями беременности. Существует большой риск того, что у в результате облучения матери (например, при лучевой терапии) родится умственно отсталый ребенок. И это не единственный эффект облучения. После облучения плодов и эмбрионов животных в период их внутриутробного развития было обнаружено немело других серьезных последствий, включая порок развития, недоразвитости и летальный исход.

Следует также отметить, что облучение в терапевтических дозах, как и всякое другое облучение, может вызвать заболевание раком в будущем или привести к неблагоприятным генетическим последствиям.

При нарушении правил обращения с РВ и другими источниками ионизирующего излучения нередко возникают аварийные ситуации, которые приводят к облучению человека в повышенной дозе и, тем самым, к лучевому поражению организма. В результате развивается лучевая болезнь. В зависимости от условий облучения могут наблюдаться острая и хроническая формы лучевой болезни.