- •Тема 1. Введение в экологию. Основные понятия и определения.
- •§ 1 История развития экологии1.
- •I Период наивной экологии – до середины 19 в. (1-5 этапы).
- •II Период аутэкологических исследований (факториальная экология) – с середины 19 в. До середины 20 в. (6 этап).
- •III Период синэкологических исследований – с 1936 г. До наших дней (7-8 этапы).
- •§ 2 Структура экологии2׳3
- •§ 3 Предмет, методы, задачи и средства экологии 4׳5
- •§ 4 Основные понятия и законы экологии6
- •§ 5 Понятие экологического фактора. Классификация экологических факторов. Экологическая валентность (пластичность).
- •Тема 2. Экология сообществ. Учение о биосфере и ноосфере.
- •§ 6 Популяции. Структура и динамика популяций. Кривые роста.
- •§ 7 Экосистемы. Структура. Энергетика. Трофические цепи. Экологические пирамиды.
- •§ 8 Биосфера и ноосфера.
- •Тема 3. Глобальные экологические проблемы и здоровье человека
- •§ 9 Понятие антропогенного воздействия на окружающую среду
- •§ 10 Загрязнение. Классификация загрязнений.
- •§ 11 Загрязнение атмосферного воздуха.
- •§ 12 Проблема глобального потепления климата. Парниковый эффект.
- •§ 13 Смоги16.
- •§ 14 Кислотные дожди.
- •§15 Разрушение озонового слоя.
- •§ 16 Загрязнение пресных вод и вод Мирового океана20.
- •§ 17 Загрязнение и деградация почв. Проблема отходов.
- •2) Загрязнение почв.
- •§ 18 Антропогенное воздействие на биотические сообщества23
- •Тема 4. Рациональное природопользование.
- •§ 19 Природные ресурсы. Классификация природных ресурсов.
- •§20 Проблема истощения природных ресурсов и альтернативные источники энергии.
- •§ 21 Рациональное и нерациональное природопользование. Основные принципы рационального природопользования.24
- •§22 Безотходные и малоотходные технологии.
- •§23 Нормирование качества окружающей среды
- •Тема 5. Методы и средства защиты окружающей среды.
- •§ 24 Защита атмосферы от загрязнения.
- •§ 25 Защита гидросферы от загрязнений
- •25.1 Механические способы очистки
- •25.2 Физико-химические методы очистки
- •25.3 Химические методы очистки
- •25.4 Биологические методы очистки
- •25.6 Схема очистки сточных вод оао ткс Тамбововодоканал
- •§ 26 Защита литосферы от загрязнений
- •§ 27 Защита биотических сообществ.28
- •27.1 Защита растительных сообществ.
- •27.2 Охрана животного мира
- •27.3 Красная книга
- •27.4 Особо охраняемые природные территории.
- •Тема 6. Экологическое право. Международные правовые отношения в области охраны окружающей среды.
- •§ 28 Понятие экологического права. Основные принципы и документы.
- •§ 29 Понятие и виды кадастров
- •§ 30 Система органов экологического управления30
- •§ 31 Экологический мониторинг
- •§ 32 Понятие экологической паспортизации, стандартизации, экспертизы
- •§ 33 Правовая охрана земель
- •§ 34 Правовая охрана водных объектов
- •§ 35 Правовая охрана атмосферы
- •§ 36 Ответственность за экологические правонарушения
- •§ 37 Международное право охраны окружающей среды
- •37.1 Международные организации по охране окружающей среды
- •37. 2 Римский клуб
- •37.3 Основные международные конференции по вопросам охраны окружающей среды
- •§ 38 Концепция устойчивого развития рф
- •Тема 7. Основы экономики природопользования
- •§39 Понятие экономики природопользования. Предмет, цели, задачи. Основные принципы.
- •§40 Экономические механизмы рационального природопользования
- •§41 Платность использования природных ресурсов
- •41.1. Плата за землю.
- •41.2. Плата за использование недр
- •41.3. Плата за пользованием водными объектами
- •41. 4. Плата за пользование лесными ресурсами
- •41.5. Плата за пользование растительными ресурсами
- •41. 6. Плата за ресурсы животного мира
- •41.7. Плата за загрязнение окружающей природной среды
- •41.7.1 Расчет платы за загрязнение атмосферы от передвижных и стационарных источников
- •41.7.2 Расчет платы за загрязнение водных объектов
- •41.7.3 Расчет платы за размещение отходов
- •§ 42 Решение типичных задач по оценке ущерба
Тема 4. Рациональное природопользование.
§ 19 Природные ресурсы. Классификация природных ресурсов.
Природные ресурсы — совокупность объектов и систем живой и неживой природы, компоненты природной среды, окружающие человека и которые используются в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей человека и общества.
Классификаций природных ресурсов несколько.
По происхождению:
- Ресурсы природных компонентов (минеральные, климатические, водные, растительные, земельные, почвенные, животного мира) (рис. 6)
- Ресурсы природно-территориальных комплексов (горно-промышленные, водохозяйственные, селитебные, лесохозяйственные)
Рисунок 6 – Классификация природных ресурсов по происхождению.
По видам хозяйственного использования:
- Ресурсы промышленного производства
- Энергетические ресурсы (Горючие полезные ископаемые, гидроэнергоресурсы, биотопливо, ядерное сырье)
- Неэнергетические ресурсы (минеральные, водные, земельные, лесные, рыбные ресурсы)
- Ресурсы сельскохозяйственного производства (агроклиматические, земельно-почвенные, растительные ресурсы — кормовая база, воды орошения, водопоя и содержания)
По степени заменимости:
- Незаменимые
- Заменимые
По критерию использования:
- Производственные (промышленные, сельскохозяйственные)
- Потенциально-перспективные
- Рекреационные (природные комплексы и их компоненты, культурно-исторические достопримечательности, экономический потенциал территории)
Наиболее широко распространенная классификация - по виду исчерпаемости (рис. 7):
- Исчерпаемые
- Невозобновляемые (минеральные, земельные ресурсы)
- Возобновляемые (ресурсы растительного и животного мира)
- Не полностью возобновляемые — скорость восстановления ниже уровня хозяйственного потребления (пахотно пригодные почвы, спеловозрастные леса, региональные водные ресурсы)
- Неисчерпаемые ресурсы (водные, климатические)
Рисунок 7 – Классификация природных ресурсов по виду исчерпаемости
В настоящее время возникла серьезная проблема сокращения энергоресурсов а так же минерального сырья, в результате нерационального использования человеком природных ресурсов.
§20 Проблема истощения природных ресурсов и альтернативные источники энергии.
Истощение ресурсов идет по нескольким направлениям.
Во-первых, истощаются невозобновимые ископаемые энергоресурсы биогенного происхождения — уголь и нефть, хотя их запасы пока достаточно велики.
В настоящее время соотношение мирового потребления энергоресурсов следующее:
1) нефть – 43%
2) газ – 16%
3) ядерная и гидроэнергия – 15%
4) сгораемые отходы – 14%
5) уголь – 8%
6) другие – 4%
Получается, наибольшая нагрузка по обеспечению энергией населения ложится на традиционные исчерпаемые топливные энергоресурсы. В то время как на долю альтернативных источников энергии приходится порядка 4% всей полученной энергии.
Во-вторых, истощаются такие относительно возобновимые ресурсы, как почва и леса. Почвенный покров планеты страдает от эрозии, в результате которой катастрофически убывает плодородный слой. Катастрофичной в данное время является вырубка тропических лесов, которые являются одним из крупнейших источников кислорода, жизненно важного ресурса нашей планеты, возобновляемого биотой.
Один из самых важных вопросов, связанный с мировыми запасами природных ресурсов – это: на сколько лет хватит человечеству мировых запасов нефти, газа и других полезных ископаемых. К сожалению, точный ответ на этот вопрос никто дать не может. Самые пессимистические прогнозы называют цифру порядка 20 лет для нефти, чуть больше для газа и 200 лет для угля, исходя из разведанных ресурсов и постоянно растущего потребления. Оптимистические прогнозы нацеливают нас еще на несколько десятилетий – до 50 лет для нефти, 70 лет для газа, и до 400 лет для угля, надеясь на еще неразведанные месторождения.
Из всех топливно-энергетических мировых запасов самая большая доля (порядка 60%) приходится на уголь. Разведанные мировые запасы каменного и бурого угля составляют порядка 5 трлн т, из них доказанные запасы – менее 2 трлн т. Доказанные мировые запасы нефти составляют сейчас порядка 140 млрд т. Наибольшая часть из них сосредоточена на Ближнем и Среднем Востоке – на их долю приходится около 64% всех мировых запасов нефти. Разведанные мировые запасы природного газа выросли за последние десятилетия в 1,5 раза и приблизились к цифре в 150 трлн куб км.
Большие надежды ученых всего мира связаны прежде всего с развитием альтернативных источников энергии. Существует несколько направлений в развитии нетрадиционных источников энергии.
1) Ветроэнергетика. Источник – движение воздушных масс. Оборудование - ветрогенераторы. Достоинства: отсутствие влияния на тепловой баланс атмосферы Земли, потребления кислорода, выбросов углекислого газа и других загрязнителей, возможность преобразования в различные виды энергии (механическую, тепловую, элекрическую). Недостатки - низкая плотность энергии, приходящейся на единицy площади ветрового колеса; непредсказуемые изменения скорости ветра в течение суток и сезона, требующие резервирования ветровой станции или аккумулирования произведенной энергии; отрицательное влияние на среду обитания человека и животных, на телевизионную связь и пути сезонной миграции птиц.
2) Гелиоэнергетика. Источник – электромагнитное излучение солнца. Оборудование - солнечный водонагреватель, солнечный коллектор, фотоэлектрические элементы. Достоинства: общедоступность и неисчерпаемость источника; теоретически, полная безопасность для окружающей среды, хотя существует вероятность того, что повсеместное внедрение солнечной энергетики может изменить альбедо земной поверхности и привести к изменению климата (однако при современном уровне потребления энергии это крайне маловероятно). Недостатки: зависимость от погоды и времени суток, как следствие необходимость аккумуляции энергии.
3) Альтернативная гидроэнергетика. Источник – движение воды в реках и морях. Различают приливные ЭС, волновые ЭС, мини и микро ГЭС (на реках), водопадные ЭС. Достоинства: не нужно добывать, как-либо обрабатывать, транспортировать, использование не дает вредных отходов и выбросов в атмосферу. В некоторых случаях плотины гидростанции позволяют регулировать речной сток, они надежны, просты в эксплуатации (по сравнению с ТЭС и АЭС), дешевы; вода водохранилищ может использоваться в сельском хозяйстве для полива, в них можно разводить рыбу. Недостатки: отчуждаются плодородные пойменные земли, происходит снижение скорости воды в реках, оказывает серьезное отрицательное влияние на ценные породы промысловых рыб, в ряде случаев невозможно строительство из-за неподходящих условий (приливные станции).
4) Геотермальная энергетика. Источник – тепло планеты. Выделяют тепловые и электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле); грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена). Главным достоинством геотермальной энергии является ее практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени суток и года. Недостатками ее являются высокая минерализация термальных вод большинства месторождений и наличие токсичных соединений и металлов, что исключает в большинстве случаев сброс термальных вод в природные водоемы.
5) Космическая энергетика. Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения.
6) Водородная энергетика - развивающаяся отрасль энергетики, направление выработки и потребления энергии человечеством, основанное на использовании водорода в качестве средства для аккумулирования, транспортировки и потребления энергии людьми, транспортной инфраструктурой и различными производственными направлениями. Водород выбран как наиболее распространенный элемент на поверхности земли и в космосе, теплота сгорания водорода наиболее высока, а продуктом сгорания в кислороде является вода (которая вновь вводится в оборот водородной энергетики). Примеры, водородные двигатели, топливные элементы.
7) Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).
8) Распределенная энергетика - концепция распределённых энергетических ресурсов подразумевает наличие множества потребителей, которые производят тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, направляя их излишки в общую сеть (электрическую или тепловую). В рамках данной концепции в качестве генераторов энергии выступают когенерационные установки (КГУ) малой и средней мощности, которые позволяют добиться высокой эффективности использования топлива (до 90 % от потенциальной энергии). Использование подобных установок приводит к значительной экономии топлива и финансов. В рамках концепции децентрализованного производства электроэнергии возможно наличие общей сети электроэнергии и системы местных котельных, производящих исключительно тепловую энергию для нужд населённого пункта/предприятия/квартала.