21 Билет

1. Экология как наука об окружающей среде. Круговорот азота

В начале XX в. сформировалась новая биологическая наука — экология. В переводе с греческого — это «наука о местообитании».

Экология — это наука о взаимоотношениях организмов, сообществ между собой и с окружающей средой.

Представления о наличии взаимосвязи живых существ между собой и со средой их обитания существовали в биологии уже давно. В зоологических и ботанических работах издавна помимо описания строения животных и растений рассказывалось об условиях их существования.

Сам термин «экология» был введен в науку в 1866 г. видным немецким биологом Э. Геккелем. Однако лишь в XX в., преимущественно во второй его половине, чисто экологические исследования получили огромный размах. И это, конечно, не случайно.

Развитие человеческого общества в конце II тысячелетия характеризуется интенсивным ростом численности населения, а следовательно, и возрастанием потребностей человечества в пище и сырье. В условиях научно-технического прогресса воздействия людей на природу приобрели поистине планетарный характер. Огромные пространства на Земле подверглись коренным преобразованиям в результате хозяйственной деятельности человека. Это выразилось и в истощении природных ресурсов, и в разрушении природных комплексов, и в загрязнении внешней среды.

Человек вступил в острый конфликт с природой, углубление которого грозит глобальной экологической катастрофой. В результате могут погибнуть многие виды организмов, и в первую очередь сам человек. Чтобы предотвратить это, нам необходимо пересмотреть свои взаимоотношения с окружающим миром. Существование и развитие человеческого общества должно строиться на глубоком понимании законов существования и развития живой природы, природных комплексов и систем.

Научной основой для решения вышеназванных проблем послужит именно экология. Сегодня она стремительно накапливает данные и оказывает все усиливающееся влияние на естествознание, науку в целом, а также на все сферы деятельности человека — сельское хозяйство, промышленность, экономику и политику, образование, здравоохранение и культуру. Только на базе экологических знаний могут быть построены эффективная система охраны природы и рациональное природопользование.

Задачи экологии как науки:

1)  изучение взаимоотношений организмов и их популяций с окружающей средой;

2)  исследование действия среды на строение, жизнедеятельность и поведение организмов;

3)  установление зависимости между средой и численностью популяции;

4)  исследование взаимоотношений между популяциями разных видов;

5)  изучение борьбы за существование и направления естественного отбора в популяции.

2. Методы обезвреживания бытовых отходов

Под обезвреживанием отходов понимают обработку отходов, в том числе сжигание и обеззараживание отходов на специализированных установках, в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду (ст. 1 Федерального закона от 24.06.1998 N 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления»).

Самый древний и наиболее широко распространенный способ уничтожения отходов – это сжигание, или так называемый термический метод обезвреживания. Кроме сжигания, в качестве термических методов используется газификация и пиролиз. Все три метода основаны на высокотемпературном окислении. В настоящее время высокотемпературное окисление может проводиться при различных условиях. Различаются они обустройством печей и, соответственно, условиями процесса, а также веществами, образующимися на конечной стадии.

Этот метод помимо снижения объема и массы твердых отходов примерно в 3 раза и устранения некоторых неприятных свойств, таких как запах, выделение токсичных жидкостей, бактерий, позволяет получать дополнительные энергетические ресурсы, например, электроэнергию или централизованное отопление. Мусоросжигание обеспечивает минимальное содержание в шлаке и золе разложимых веществ, однако является источником выбросов в атмосферу.

Способ утилизации твердых бытовых отходов путем биотермического компостирования основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60^оС. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост.

Компостирование – это метод биологического разложения органических отходов с помощью микроорганизмов, таких как бактерии, грибы и актиномицеты. получать полезный побочный продукт и избегать захоронения отходов на полигонах. Компостирование позволяет уменьшить объем отходов, управлять болезнетворными микроорганизмами, изменять физический состав твердых отходов .

Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины.

Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Существует также группа химических методов обезвреживания отходов, которая представляет собой процессы на основе химических реакций преимущественно в жидкой или газообразной среде. В результате ионного обмена, окислительно-восстановительных процессов или реакций замещения исходные токсичные вещества преобразуются в другие соединения, более стабильные и менее токсичные. Кроме этого многие сложные соединения могут быть переведены в более простые и неопасные. Также для ограничения воздействия таких веществ используют метод иммобилизации с применением цемента, золы, гелеобразующих составов.

Для твердых отходов часто применяют физико-химические методы обезвреживания промышленных отходов. К загрязненным, насыщенным водой твердым отходам может прилагаться постоянный электрический ток. Под его воздействием происходит множество физических и химических процессов, в результате которых токсичные вещества расщепляются или переходят в безвредные формы. В некоторых случаях необходимо дополнительное внесение реагентов.

В другом методе, также при воздействии электрического тока происходит миграция веществ, растворенных в жидкости. Этот метод применяется для очистки грунта от загрязнений.