10

Вариант № 2

1. Каковы особенности современных экологических проблем?

До появления человека и его деятельного отношения к природе в живом мире господствовали взаимная гармоничная зависимость и связанность, можно сказать, что существовала экологическая гармония. С появлением человека начинается процесс нарушения экологической гармонии, гармонического равновесия. Этот процесс начался 40 тысяч лет назад, когда предок человека приобрел способность мыслить, начал делать орудие труда, пользоваться знаниями, рисовать и в своей деятельности производить средства для жизни. Но, осваивая природу в процессе трудовой деятельности, человек не учитывал необходимости уважения закономерностей, господствующих в биосфере и своей деятельностью нарушал уравновешенность условий и влияний в природной среде. Из-за малочисленности человеческих популяций в ранние исторические эпохи негативное отношение к природе еще не приводило к многочисленным нарушениям в природной среде. Люди покидали места, где они испортили природную среду, заселяли новые, а на старых местах происходило быстрое восстановление природы. Между тем, с развитием производственных сил, которые позволяют осваивать природу с большим размахом и увеличением числа жителей на Земле деградация природной среды достигает небывалого опасного для самого существования людей размера, так, что вполне оправдано говорится об экологическом кризисе, который может перерасти в экологическую катастрофу.

Экологические проблемы, которые выражаются в нарушении уравновешенности условий и влияний в экологической среде человека, возникли как следствие эксплуататорского отношения человека к природе, стремительного роста технологии, размаха индустриализации и роста населения. Выработка природных ресурсов настолько велика, что встал вопрос об их использовании в будущем. Загрязнение природной среды выражается в увеличивающемся смоге, мертвых озерах, воде, которую нельзя пить, смертоносной радиации и вымирании биологических видов. Воздействие человека на земные экосистемы, которые в своей совокупности, взаимосвязи и взаимозависимости образуют экосистему Земли как планеты, вызывает изменения в комплексной системе человеческой среды. А негативное последствие этого воздействие выражается как угроза экологических условий целостному существованию людей, угроза экологических условий целостному существованию людей, угроза здоровью через воздух, воду и пищу, которые загрязнены веществами, произведенными человеком.

Природные ресурсы делятся на две группы: возобновляемые и невозобновляемые. К группе возобновляемых ресурсов относятся лесные массивы, растительный и животный мир и т.д. осваивая и изменяя природу, человек может бесконтрольным уничтожением возобновляемых ресурсов вызвать нарушение экологического равновесия, чьи последствия могут быть губительны для человека. Невозобновляемые природные ресурсы – это те, количество которых ограничено и которые не могут восстанавливаться. К ограниченным природным ресурсам относятся запасы топлива и месторождения железа. И хотя нет согласия в вопросе количества невозобновляемых ресурсов и о стране, когда некоторые из них будут израсходованы, все равно остается фактом, что рано или поздно они будут израсходованы, и с этим в планировании будущего нужно считаться. В данном контексте особо ставиться вопрос энергетического кризиса и появляется необходимость замены энергетических ресурсов, возникших в результате природных процессов в геологическом прошлом, т.е. угля и нефти, поворотом к использованию солнечной энергии.

Загрязнение природной среды производят количественные и качественные загрязнители. Количественные загрязнители – вещества, которые человек не создает, они существуют в природе, но человек освобождает большое количество их, и это приводит к нарушению экологического равновесия. Качественные загрязнители – вещества, производимые человеком, - синтетические вещества. Они отрицательно влияют на живые существа и на человека, т.к. против них человеческий организм не имеет возможности защищаться. Между тем, человек может воздействовать на количество квантитативных загрязнителей в основном тремя способами: нарушением цикла обмена веществ при освобождении большого числа субстанций, рассматриваемой как нейтральная, но которая сильно нарушает установленное природное равновесие; выпусканием ограниченного количества вещества на небольшой поверхности, которая в природе находится в естественном положении, что может на этом пространстве привести к нежелательным катастрофическим последствиям, добавлением опасного вещества даже на месте его природной концентрации.

Деградация природной среды зависит как от количества и концентрации населения, так и от объема производства и потребления. В современном обществе все эти факторы действовали таким образом, что среда человека оказалась сильно загрязненной. Люди за последнее столетие допустили слишком большое увеличение производства и распространение отходов, субпродуктов и химикалий. Загрязнение сильно вредит жизни на нашей планете, самого человечества. Мы загрязняем воздух и воду, живем в таком шуме и пыли, которые ни одно животное терпеть не будет.

Нарушение экологического равновесия в современном мире приняло такие размеры, что произошло нарушение равновесия между природными системами, необходимыми для жизни и промышленных, технологических и демографических потребностей человечества. Признаками экологических проблем являются проблема пищи, демографический взрыв, исчерпывание природных ресурсов (источников сырья и энергии) и загрязнение воздуха и воды. Поэтому современный человек находится, может быть, перед самым тяжким испытанием за все время своего развития: как преодолеть кризис человечества, вызванный ограниченными запасами природных ресурсов (возобновляемых и невозобновляемых), как преодолеть энергетический кризис и одновременно многостороннее загрязнение природной среды, взрыв популяции, голод, нищету и т.д

2. Круговорот углерода в биосфере.

Атмосферный углерод в виде углекислого газа поступает в живые системы на уровне продуцентов. Его круговорот в биосфере начинается с фиксации атмосферного СО2 зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами в процессе фотосинтеза – при этом из углекислого газа и воды образуются углеводы (в первую очередь – глюкоза) и в то же время высвобождается кислород, который уходит в атмосферу. Кроме того, растения и животные при дыхании выделяют СО2 (как конечный продует обмена), который также уходит в атмосферу. Часть углерода, фиксированного продуцентами, потребляется другими живыми организмами, и, благодаря этому, в экосистеме углерод перемещается с одного трофического уровня на другой да тех пор, пока не возвратиться в атмосферу в результате дыхания или пока организмы, в которых он содержится, не погибнут. Мертвые растения и животные разлагаются микроорганизмами почвы, в результате углерод мертвых тканей окисляется до СО2 и возвращается в атмосферу. Однако это лишь часть круговорота углерода.

3. Практические работы

3. 1. Расчет уровня загрязнения атмосферного воздуха

точечными источниками выбросов

Предприятие: «БАРЬЕР»

1. Характеристики предприятия:

табл. 1

№ в-та	Условное название предприятия, загрязняющее вещество	Высота трубы, м	Диаметр устья трубы, м	Темпера-тура ГВС, оС	Выброс загрязняющего вещества, г/с
1	2	3	4	5	6
2	«БАРЬЕР» акролеин ацетон фенол ртуть	44	1,1	90	12 2,7 7,7 0,4

2. Определение максимальной концентрации вредных веществ в атмосфере:

А=200, F=1, Г=1.

Т=90-24,7=65,3

4. Определение расстояния от источника выбросов, на котором достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества

U_max=1,394

5. определение метеорологических условий, при которых может быть достигнута максимальная концентрация загрязняющего вещества в воздухе

акролетин: мг/м³

ацетон: мг/м³

фенол: мг/м³

ртуть: мг/м³

Вариант 2. Предприятие “БАРЬЕР”
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3)	М, г/с	Сmax, мг/м3	С500, мг/м3	С500/ ПДКс.с
Акролеин(0,03)	12,0	3,204	2,919	97,290
Ацетон(0,35)	2,7	0,721	0,657	0,196
Фенол(0,003)	7,7	2,056	1,873	624,279
Ртуть(0,0003)	0,4	0,107	0,097	324,301
Н=44 м; D=1.1м; T=24,7оС; ДT=65,3оС; V1=6,649 r=0,426; q=1,394; m=1,009; n=1,194; Cмах=0,276М k=8,355; xмах=367,6 м; Uмах=1,394 м/с; a=1,360; S1=0,911;

Выводы:

1. Анализ полученных результатов показал, что на расстоянии 500 м от источника выбросов уровень загрязнения приземного слоя атмосферы предприятием «БАРЬЕР» составляет по акролеину - 97,290 ПДК_с.с, по ацетону - 0,196 ПДК_с.с, по фенолу - 624,279 ПДК_с.с, по ртути - 324,301 ПДК_с.с.

2. Для улучшения экологической ситуации на прилегающей территории можно рекомендовать предприятию «БАРЬЕР» выполнение технических мероприятий по улучшению работы системы очистки газоаэрозольных выбросов, изменение технологических процессов с целью уменьшения выбросов акролеина, фенола и ртути.

3. 2. Определение границ санитарно-защитной зоны

предприятий

Вариант 2. Предприятие “БАРЬЕР”
Загрязняющее вещество (ПДКс.с., мг/м3)	М, г/с	Сmax, мг/м3	С500, мг/м3	С500/ ПДКс.с
Акролеин(0,03)	12,0	3,204	2,919	97,290
Ацетон(0,35)	2,7	0,721	0,657	0,196
Фенол(0,003)	7,7	2,056	1,873	624,279
Ртуть(0,0003)	0,4	0,107	0,097	324,301
Н=44 м; D=1.1м; T=24,7оС; ДT=65,3оС; V1=6,649 r=0,426; q=1,394; m=1,009; n=1,194; Cмах=0,276М k=8,355; xмах=367,6 м; Uмах=1,394 м/с; a=1,360; S1=0,911;

х (акролеин)=

х (ацетон)=

х (фенол)= максимальное

х (ртуть)=

Р_ю/Р_о=9/12,5=0,72 Р_с/Р_о=37/12,5=2,96

Р_ю-в/Р_о=10/12,5=0,80 Р_с-з/Р_о=16/12,5=1,28

Р_в/Р_о=8/12,5=0,64 Р_з/Р_о=6/12,5=0,48

Р_с-в/Р_о=8/12,5=0,64 Р_ю-з/Р_о=6/12,5=0,48

Вывод: рисунок санитарно-защитной зоны предприятия «БАРЬЕР».

МАСШТАБ 1:1000

6. В пробе сточной воды сразу же после взятия количество кислорода составляло m₁=6,5 мг, а в плотно закрытой бутылке стой же пробой, хранящейся в темноте 5 суток, количество кислорода составляло m₂=5,5мг. Первоначальная проба загрязненной воды, впоследствии разбавленной, имела объем Y₁=10 мл. Рассчитать БПК и определить, будут ли в этой воде жить пиявки и личинки мошки?

Решение: m¹-m²=6,5-5,5=1 мг – количество израсходованного на окисление органических веществ кислорода в Y₁=10 мл.

На 1000 мг потребуется 100 мг кислорода. Отсюда следует, что

БПК = 100 мг*л^-1

Разбавим пробу (50 мл) в количестве 50 частей на 1000, или 1/20 первоначальной смеси. Значение БПК смеси будет равно 1/20*100=5 мг*л^-1, это зона чистой воды. Пиявки и личинки жить будут.

Ответ: БПК = 100 мг*л^-1; будут.

7. Молекулярно-генетический уровень воздействия загрязнения биосферы.

Прямое мутагенное действие физических и химических факторов антропогенного происхождения заключается в изменении генетической информации, содержащейся в клетках живых организмов:

• Генетические мутации в половых клетках ведут к развитию патологических состояний у потомств;

• Генетические мутации в соматических клетках стимулируют онкологические заболевания особей в живущем поколении ([греч. сома – тело]; соматические клетки – связанные с телом клетки, исключая половые).

Количество химических соединений, не свойственных ранее биосфере (созданных человеком), достигает 4 млн. Мутагенной способностью, как полагают исследователи, обладают многие из тех 70 тыс. химических веществ, с которыми человеку и другим организмам приходится сталкиваться в их повседневной жизни. В настоящее время установлена мутагенность примерно 10 тыс. химических соединений, в том числе таких широко известных, как ДДТ, фенол, бенз(а)пирен, соли ртути, свинца, кадмия, цинка, хрома, аммиачная селитра и др.