Промышленная экология Янута Юрий Григорьевич

Основоположником экологии является немец Бебель в 1866 году. В настоящее время время это наука изучающая биологические системы между собой и окружающей средой. Предметом экологии является биосистема под которой понимают живой организм, популяцию, а также её взаимодействие с факторами окружающей среды. В настоящее время экология вышла за пределы чисто биологической науки. В последнее время сложились предпосылки для расширения понятия экология. В этой связи под экологией понимают любые процессы в биосфере, сопровождающиеся изменением энергии или вещества и затрагивающие биологические биологические системы. В своем развитии экология прошла несколько этапов:

1. Происходит наработка исходного материала. Экология просматривалась как раздел биологической науки, а также аграрных наук. Этот этап заканчивается в начале 19 века.

2. 19-20вв. этап заключается в систематизации накопленных знаний, выявлении первичных закономерностей в развитии биосферы.

3. Начало 20в. Заключается в разработке и теоретическом описании биосферы, прогнозирование ее состояния под воздействием различных факторов. В этот период экология характеризуется дифференциацией т.е. накопленные знания позволяют выделить отрасли экологии, а также синтезировать новые знания на стыке дисциплин. В этот период появляются такие дисциплины как геоэкология, медицинская экология, гигиена окружающей среды, промышленная экология и т.д.

в общем случае экология как наука развивается по 3 ветвям:

1. Биоэкология – экология сообществ, популяций и занимается исследованием взаимодействия биосистем между собой.

2. Геоэкология – включает в себя дисциплины изучающие взаимодействие биосистем с геологическими факторами.

3. Промышленная экология – область знаний включающая изучение взаимодействия промышленных объектов с окружающей средой. Под промышленными объектами следует понимать любые объекты не природного (антропогенного) происхождения.

Под окружающей средой в экологии принято понимать совокупность всех параметров живой и неживой природы воздействующих на организм, а также факторы вызванные деятельностью человека. В экологии принято выделять экологические факторы, которые воздействуют на организм. В общем случае экологические факторы можно разделить на абиотические и биотические. Выделяют также и антропогенные факторы, тем самым выделяя ключевую роль человека во взаимодействии с биосферой. Абиотические факторы – (факторы неживой природы) среди данных факторов выделяют физические факторы, химические факторы и эдофические факторы. Под физическими факторами понимают такие факторы как температура, влажность, световая периодичность, давление и т.д. для данных факторов характерен периодизм т.е. цикличное изменение данного фактора. Химические факторы – факторы характеризующиеся наличием определенных элементов в окружающей среде, определяемая их т.н. концентрацией. Эдофические факторы – факторы связанные с характеристикой почв, они также характеризуются физическими, химических и эдофичких факторов.

Биотические факторы – подразделяются на межвидовые и внутривидовые. У внутривидовых биотических факторах наблюдаются взаимодействие между осябями с незначительными позывами, что обусловлено гинекологическим и онкологическим и другими сходствами организмов. В межвидовом взаимодействии выделяют ряд взаимоотношений, которые ранжируются по отношению между видами в общем случае данные взаимоотношения можно представить в виде матрицы или таблицы.

Взаимодействие	Вид1	Вид2
Хищничество	1	-1
аменсолизм	0	1
нейтралитет	0	0

Изменения в таблице происходят в диапазоне -1; 0; +1

Антропогенные факторы – факторы вызванные деятельностью человека. В большинстве случаев данные факторы приводят к негативному воздействию на окружающую среду. Любые факторы окружающей среды (биотические и абиотические) характеризуются некоторыми параметрами: цикличность факторов характерна для абиотических факторов, однако может проявляться и при рассмотрении биотических факторов. Для каждого фактора характерно его изменение в объектах окружающей среды. Данному изменению организмы имеют определённый иммунитет. В экологии существует закон, который гласит: « фактор воздействующий на организм приводит к негативному влиянию в случае его избытка, при этом другие факторы окружающей среды могут быть в оптимальном соотношении», иными словами развитие организма возможно лишь при нахождении факторов окружающей среды не превышающую предел прочности данного вида.

Природные ресурсы и природопользование. Биосфера и техносфера

1. Основные компоненты окружающей среды

2. Природопользование

3. Биосфера. Круговорот веществ. Био-гео-химические циклы.

Выделяют следующие компоненты окружающей среда, атмосфера, литосфера, гидросфера. Некоторые исследователи также выделяют почву педосфера, живой организм, как сфера жизни других организмов.

Атмосфера

Атмосфера – воздушная оболочка земли, масса 5,3 10¹⁵тонн. Плотность атмосферы, а точнее распространение различны. Более 90% всей атмосферы приходится на высоту до 17 км. Принято выделять в атмосфере следующие сферы: тропосфера, стратосфера, мезосфера, магнитосфера. Тропосфера до высоты 20км. Более правильно, когда речь идет об обитаемом слое т.е. до высоты озонового слоя. Газовый состав атмосферы: азот(78%),кислород(21%), аргон(1%). Кроме того диоксид углерода, неон, гелий, метан, причем диоксид и метан относятся к парниковым газам. В последнее столетие наблюдается тенденция к росту диоксида углерода, что связывают с антропогенной деятельностью человека. Озоновый слой распространяется от 12-50 км. Максимальное кол-во озона приходится на высоты около 20км. Озоновый слой не пропускает ультрафиолетовое излучение, относящееся к длинам волн до 200мкм, т.е по современной классификации к ультрафиолету класса Ц. Относительная интенсивность ультрафиолета снижается в 6500 раз, с высоты в 100км.

Гидросфера

Гидросфера – водная сфера земли. Более ¾ поверхности земли занимает вода, при этом основное количество воды сконцентрировано в воде морей и океанов. Отличительной особенностью вод морей их соленость, содержание соли 3%. Это содержание соли в воде приводит к существенному изменению свойств воды, в частности плотностных свойств. Подземные воды (около6%), встречаются как пресные так и соленые, к ним относятся воды находящиеся на глубине до 5 км, хотя встречаются воды до 10 км. Поверхностные воды (0,07%), являются наиболее уязвимыми при хозяйственной деятельности человека.

Литосфера

Литосфера –оболочка планеты. Мощность литосферы состовляет от 50 до 200 км. В литосфере выделяют осадочные породы, гранитный слой, базальтовый слой и верхняя мантия. В основном состоит из кремния, кислорода и алюминия (70% от всех веществ литосферы). Содержание элементов в литосфере определяется их массовым количеством отнесенным к единице массы, так называемой КЛАРК. Обитаемая часть литосферы распространяется на глубину до 100 метров. Однако наиболее заселенной является верхняя часть литосферы, которая распространяется на глубину несколько метров.

Вопрос№2. Природные ресурсы.

Часть ресурсов биосферы, который на данном уровне развития производственных сил и изученности могут использоваться для удовлетворения потребностей человеческого общества принято называть природными ресурсами. По компанентам окружающей среды выделяют биологические климатические и др. ресурсы. в экологии наиболее распространена классификации природных ресурсов по Одуму.

Ресурсы

неисчерпаемы

исчерпаемые

возобновимые

Отн,возобновимые

невозобновимые

Травы

Животные

Минералы составляющие почвы

Космос

Водные ресурсы планеты

Энергия солнца

Климатические ресурсы

Гравитация

Чистый воздух

Водные ресурсы в регионе

Леса со спелым древостоем

Экосистемы

Пахотно-пригодная почва

Ископаемые руды

Ископаемое топливо

Природно-биологические ресурсы

Земли в естественном виде

Природопользование, совокупность процессов взаимодействия природы и человека. Природопользование включает в себя:

1. Извлечение и переработка природных ресуров

2. Использование и охрана

3. Сохранение экологического баланса

Рациональное природопользование – хозяйственная деятельность, человека , обеспечивающее экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство.

Вопрос№3

Биосфера

Биосфера – область системного взаимодействия живого и костного вещества планеты. Биосфера включает в себя: аэробиосферу, гидробиосферу, литобиосферу. Термин биосфера был введен Зюссом в 19-ом веке. Выделяют необиосферу, её границы 3-4 в глубину в высоту 20 км. Палеосфера высотой до 60 км, а в глубину 20 км. Каустобиолиты – возникновение которых обусловлено жизнедеятельностью организмов. При рассмотрении функции биосферы следует отметить, что любая из систем не может существовать без подвода и превращения энергии. В любой экосистеме существует поток энергии и круговорот веществ. Солнечная энергия является энергетическим источником для всех живых организмов на планете земля, за небольшим исключением. На поверхность земли ежеминутно поступает 1,35 кВт энергии на 1м²мин, при этом 1/3 света попадает на область земли, 2/3 поступает на воду. Альбедо – отражающая способность земли. Поступая на поверхность земли (литосферы, мезосферы) часть энергии отражается, а вторая часть энергии превращается в инфракрасный спектр и лишь небольшая часть (около 40%) используется при фотосинтезе. КПД поступившей энергии составляет около 1-3%, в редких случаях 15%. Процесс превращения энергии солнца в энергию химической связи называют фотосинтезом.

Продуценты – организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических с использованием внешних источников энергии.(автотрофы, фототрофы, гетеротрофы)

Консументы – организмы не способные строить свои организмы из неорганических веществ и нуждающиеся в готовой органической пище.

Редуценты – организмы, использующие в качестве пищи органическое вещество и подвергающее его минерализации.

Трофический уровень – совокупность организмов со сходным типом питания.

Основные геохимические циклы

Планета земля является конечным физическим телом с определенным набором химических элементов. Если бы на земле отсутствовал круговорот веществ – все элементы находящиеся на земле были бы использованы за несколько тысячелетий. Это не происходит благодаря круговороту веществ. Выделяют 2 типа круговорота:

1. геологический,понимают такое цикличное движение элементов действующими силами которого являются геологические процессы экзогенного и эндогенного происхождения. Данный круговорот включает в себя образование осадочных пород, их трансформация под действием гравитационных сил, подъем поверхности за счет эндогенных процессов земли, разрушение горных пород под действием данных эндо-экзогенных факторов. Данный круговорот не включает в себя деятельность живых организмов

2. 2)биогеохимический – процесс деятельности живых организмов. В данный процесс выделяют 2 части: 1) резервный фонд – часть веществ, которая не связана с живыми организмами; 2) обменный фонд – живые организмы. Выделяют 2 типа биогеохимических круговоротов: 1)круговорот газового типа (вид круговорота резервыный фонд которого находится в газовом или жидком агрегатном состоянии) 2)круговорот осадочного типа (круговорот при котором резервный фонд находится в виде донных отложений). Практически для всех существующих элементов существующих элементов в биосфере существует биогеохимический круговорот

Круговорот воды: мировой океан – ежегодно в круговороте учавствует около 500 тыс. км³ воды.

Круговорот углерода: атмосфера – время круговорота углерода 300 лет; круговорот азота: атмосфера – круговорот 2-3 млн. лет

Круговорот фосфора: (отличается тем что отнесен к круговороту осадочного типа) время круговорота установить сложно т.к. круговорот фосфора по длительности сопоставим с геологическим круговоротом.