2318

УДК 502.4

Капитонов Д.Ю. Современные проблемы экологии и природопользования [Электронный ресурс]: методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 05.04.06 – Экология и природопользование / Д.Ю. Капитонов. – Воронеж: ФГБОУВО «ВГЛТУ», 2015. – 27 с.

Курс «Современные проблемы экологии и природопользования» предназначен для слушателей магистратуры направления подготовки 05.04.06 – экология и природопользование, в нем рассматриваются вопросы современного состояния, сохранения и восстановления экосистем и их элементов. В методических указаниях содержатся разработки к практическим занятиям.

Печатается по решению УМС ВГЛТУ (протокол № 9 от 16 мая 2016 г.)

Рецензент: директор ВНИИЛГиСбиотех, канд. биол. Корчагин О.М.

Дмитрий Юрьевич Капитонов

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Методические указания для практических занятий студентов направления подготовки 05.04.06 – экология и природопользование (уровень магистратуры)

Подписано в печать 16.05.2016 г. Формат 60х84/16 Объем 1,5 п.л. Усл. печ. л.____. Уч.-изд. л. ___. Тираж 20 экз. Заказ _

ФГБ ОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова» РИО ФГБ ОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8

Отпечатано в УОП ФГБ ОУ ВО «ВГЛТА». 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10

©ФГБ ОУ ВПО «ВГЛТА», 2016

ЗАНЯТИЕ 1 ТЕМА: Экологические проблемы атмосферы.

Цель занятия: изучить основные свойства атмосферы и воздействия на нее человека.

Словарь: атмосфера; «парниковый», или «тепличный» эффект; озон, «озоновый экран», «кислотный эффект», тропосфера; стратосфера; ионосфера; экзосфера; смог лондонского типа; фотохимический смог.

Проблема загрязнения воздуха как основной среды обитания человека является приоритетной. На первом плане стоит проблема загрязнения больших городов.

Наблюдения за загрязнением воздуха проводится в 236 городах и поселках более чем на 600 стационарных пунктах. Измеряются концентрации от 5 до 30 веществ. Особо важной задачей является экстренная информация о резких изменениях уровня загрязненности, которые могут быть вызваны повышенным выбросом из-за технологических нарушений или неблагоприятными метеоусловиями. Организован прогноз неблагоприятных метеоусловий, предупреждения о которых передаются непосредственно на промышленные или энергетические объекты, которые обеспечивают снижение выбросов на этот период.

Посты (пункты) наблюдений за уровнем загрязнения воздуха подразделяются на три категории:

1) стационарные пункты – для систематических и длительных наблюде-

ний;

2)маршрутные посты, представляющие собой передвижные лаборатории;

3)передвижные (подфакельные) посты, которые служат для разовых наблюдений под дымовыми и газовыми факелами.

В каждом городе количество и местоположение постов определяется с учетом площади, рельефа местности, развития и видов промышленности и других источников загрязнения, численности населения. В среднем для города с населением 1 млн. человек устанавливают 2-3 поста.

Посты комплексных наблюдений организованы также вокруг крупных действующих (или строящихся) промышленных предприятий, где отмечаются (или возможны) серьезные повреждения лесов.

Пробы воздуха отбирают в жидкостные поглотители. В пробах определяют концентрацию пыли, сажи, сернистого газа, окиси углерода, двуокиси

азота, а также специфических загрязняющих веществ, таких как пары серной кислоты, аммиак, сероводород, сероуглерод, фенол, хлор, метилмеркаптан, тяжелые металлы и др. Рост загрязненности воздуха в городах делает необходимым изучение такого вида загрязнения, как фотохимический смог.

Наблюдения за трансграничным переносом веществ ориентированы в настоящее время на западную границу РФ.

Врамках деятельности Росгидромета осуществляются работы по глобальному мониторингу, которые позволяют следить за тенденциями региональных изменений химического состава атмосферных осадков. Контроль загрязнения снежного покрова осуществляется сейчас на площади более 15 млн. км2.

Станции комплексного фонового мониторинга расположены в шести биосферных заповедниках.

Проводятся тщательные наблюдения за радиоактивной обстановкой. В состав системы наблюдения входят 1330 пунктов наблюдений за мощностью экспозиционной дозы гамма-излучения, 423 – за радиоактивными атмосферными выпадениями, 51 – за радиоактивными аэрозолями, 27 – за содержанием трития в атмосферных осадках.

Для анализа примесей, содержащихся в атмосфере, применяют приборы, называемые газоанализаторами. Они позволяют получить непрерывные по времени характеристики загрязнения воздуха и выявить максимальные концентрации примесей, которые могут быть не зафиксированы при периодическом отборе проб воздуха по нескольку раз в сутки.

Газоанализаторы различают по типам определяемых примесей (СО2, NО2), принципам действия, диапазону измеряемых концентраций.

Региональные инструментальные методы анализа основаны на автоматизированной системе контроля за загрязнением воздуха в промышленном регионе или на нескольких предприятиях. Глобальный мониторинг осуществляется в основном зондированием атмосферы.

Внастоящее время во всем мире повышенное внимание уделяется использованию и разработке лазеров для дистанционного анализа загрязнений атмосферы. Приборы, представляющие собой сочетание лазера и локатора, называют лидарами. С их помощью изучают пространственное распространение примесей в воздухе.

Вопросы для беседы:

1.Перечислите основные свойства атмосферы.

2.Назовите основные загрязняющие атмосферу вещества и их источники.

3.В чем сущность и механизмы проявления «парникового эффекта»? Какие газы относятся к «парниковым»?

4.Какие факты подтверждают наличие «парникового эффекта»?

5.Какие факторы действуют в направлении, противоположном «парниковому эффекту»?

6.Назовите основные источники поступления парниковых газов в атмо-

сферу.

7.Какие цепные реакции сопутствуют или могут сопутствовать «парниковому эффекту»?

8.Какие проблемы связаны с озоном в приземных слоях атмосферы и в озоновом слое?

9.Что является причинами и следствиями изменений в содержании озо-

на?

10.Какие атмосферные осадки относят к категории кислых?

11.Какие вещества и виды деятельности человека обусловливают основной «кислотный эффект» осадков?

12.В чем проявляется действие кислых осадков на воды, почву, растительный покров?

13.В каких районах и условиях кислые осадки наиболее вероятны и где наиболее вероятен их отрицательный эффект?

ЗАНЯТИЕ 2 ТЕМА: Экологические проблемы гидросферы.

Цель занятия: ознакомиться с основными экологическими проблемами, связанными с загрязнением воды и сокращением водных ресурсов; изучить способы восстановления и очистки природных и промышленных вод.

Словарь: гидросфера; водопользование; качество воды; сточные воды; методы очистки воды: механический, химический, физико-химический; флотация; биотехнология очистки вод; активный ил; биофильтры; биопленка; сбраживание; водосбросный бассейн; речная долина; пойма; русло; русловый поток; водоохранная зона.

Водные ресурсы РФ составляют 4310 км3, из них в пределах страны – 4110 км3 и поступает с территории сопредельных государств 191 км3 воды. По объему речного стока Россия занимает второе место после Бразилии. На одного жителя России приходится в среднем в год 30 тыс. м3 воды (76 м3 в сутки).

В России в целом суммарный забор воды на питьевые и хозяйственные нужды составляет около 3% общих водных ресурсов, при этом из них 2/3 объема сбрасывается назад в водные объекты в виде сточных вод. Суммарный забор воды из природных водных объектов составляет порядка 87,4 км3.

Ежегодно в России используется порядка 67,7 м3свежей воды, в том числе из поверхностных источников забирают 78% объема, подземных – 14%, морской воды – 8%.

От общего объема использованной воды 62-64% приходится на производственные нужды, оставшаяся часть примерно в равных долях приходится на орошение, сельскохозяйственное водоснабжение и хозяйственно-питьевые нужды. В последние десятилетия постепенно утверждается тенденция сокращения использования свежей воды.

Имеют место нерациональное, не вполне экономное использование воды и ее потери при транспортировке во внешних сетях от водоисточников до потребителей. Пока значительные объемы забранной воды теряются в процессе промышленного производства из-за несовершенства технологий и утечек в системах водоснабжения, а также в коммунальном хозяйстве из-за изношенности водопроводных разводящих сетей, несовершенства запорной арматуры, утечек

вводопроводных сетях, кроме того имеются непроизводственные затраты воды

ворошаемом земледелии.

За 1990-е годы в связи с сокращением объемов производства, а также уменьшением численности населения и ряда других причин объем сброса сточных вод в поверхностные водоемы сократился. Из общего объема сточных вод 37-40% относят к категории «загрязненных». Основной объем загрязненных вод сбрасывают предприятия промышленности (30-31%) и жилищнокоммунального хозяйства (50-58%). В промышленности наибольшие объемы загрязненных сточных вод сбрасывают предприятия энергетики, топливной, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной промышленности, черной металлургии и машиностроения.

Происходит и усиливается загрязнение водных объектов из-за смыва загрязняющих веществ с площади водосборов, а также от их поступления при авариях.

Недостаточный уровень благоустройства населенных пунктов, в частности их оснащение водопроводом, канализацией способствует ухудшению состояния водных объектов.

Оборудование систем водоснабжения и канализации изношено (до 40% протяженности сетей нуждается в полной замене), что увеличивает степень негативного воздействия на окружающую среду со стороны жилищнокоммунального хозяйства.

Под влиянием антропогенного воздействия ухудшается качество поверхностных и подземных вод. Особенно тщательно их приходится очищать для целей питьевого водоснабжения населенных пунктов. Сейчас около 90% забираемой для нужд водоснабжения поверхностной и 30% подземной воды подвергается очистке перед использованием.

Выполните задания:

1.Заполните таблицу 2 «Основные загрязняющие воды вещества и их источники»

Сделайте вывод.

2. Вода считается чистой, если ее состав и свойства по всем показателям не выходят за пределы нормативов, а содержание вредных веществ не превышает ПДК. При наличии в воде нескольких веществ с одинаковыми лимитирующими показателями вредности (ЛПВ) должно выполняться

условие:

где: Ci – концентрация i-го вещества одного ЛПВ;

ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го вещества; n – число веществ с одинаковыми ЛПВ.

Пользуясь таблицей 3 определите, можно ли считать воду чистой, если она содержит хлориды – 320 мг/л; нитраты – 5 мг/л; марганец – 0; сульфаты – 250 мг/л; железо – 0,1 мг/л и цинк – 2 мг/л.

Примечание: Предельно допустимые концентрации некоторых химических веществ в питьевой воде, мг/л.

Таблица 3

Вопросы для беседы:

1.Перечислите основные свойства воды, ее значение для экосистемных и биосферных процессов.

2.С какими видами деятельности связано основное потребление воды человеком?

3.Что понимается под водоемкостью производства, транспирационными коэффициентами и каковы их значения при получении отдельных видов продукции?

4.Каково соотношение объемов пресных и соленых вод на земле?

5.Какие виды деятельности ведут к уменьшению запасов воды в источ-

никах?

6.Что понимается под безвозвратным водопотреблением? Для какой отрасли хозяйства оно наиболее характерно?

7.Какие объемы воды (км3) человечество потребляет в настоящее время? Как это соотносится с годовым стоком рек мира?

8.Какова скорость обновления речных, озерных и подземных вод? Какое значение этот показатель имеет для водопотребления?

9.Назовите основные загрязняющие воду вещества и источники загрязнения для пресных и морских вод.

10.Что такое эвтрофикация вод? Какие причины ее вызывают?

11.Какие цепные реакции являются следствием эвтрофикации, их значение для качества вод и водных экосистем.

12.Назовите основные источники теплового загрязнения вод.

13.В чем сущность самоочищения в гидросфере?

ЗАНЯТИЕ 3 ТЕМА: Использование почвенных ресурсов и их охрана.

Цель занятия: ознакомиться с состоянием почвенных ресурсов, научиться оценивать экологическое состояние почвы.

Словарь: почвы; дегумификация почв; ирригация (орошение); эрозия почв; противоэрозионная система; агротехнические противоэрозионные приемы; защитное лесное насаждение; гидротехнические сооружения; гумус; пахотный слой; подпахотный слой; выщелачивание; ионообменная емкость почвы; неорганические удобрения; органические удобрения; водоудерживающая способность почвы; инфильтрация; засоление; атмосферная эмиссия; пестициды; инсектициды; родентициды; фунгициды; суммарный показатель загрязнения почвы; опустынивание почвы; выпахивание; перевыпас; сведение лесов; засоление почвы; педосфера.