В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          

















Аквариум купить в краснодаре.


Лекции по экологии



Предмет и задачи экологии.

Существование человека неразрывно связано с определенными условиями среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие).

Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий существования человека.
Понятно, что при резком изменении этих факторов или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение обмена веществ и как крайний случай - несовместимость с жизнью человека.
Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека.
Все это и является предметом экологии.


Термин "экология" предложен в 1869 г.
Э.
Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого "ойкос"-дом, - наука.


Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю.
Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900 г.
Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.).
В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др.
Особая заслуга принадлежит В.
И. Вернадскому.В современном понимании экология   - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Кроме того    экология   классифицируется по конкретным объектам и средам исследования  (рис.1) Выделяют экологию человека, животных, растений и микроорганизмов.
В свою очередь эти группы можно исследовать на уровне особи или сообщества, а можно в воде, почве или атмосфере, в земных условиях или космических.
Живые организмы обитают в условиях тропической, умеренной и полярной зон, а также в естественных, измененных или антропогенных (созданных человеком) системах, кроме этого можно учитывать загрязненность или незагрязненность среды. Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины.
В связи с этим появились в последние годы понятия"географическая экология",    "химическая экология",   "математическая экология", "космическая экология", и "экология человека".
Взаимоотношениями человека и машины в условиях промышленных предприятий занимается охрана труда. Задачи экологии как учебной дисциплины в техническом    вузе   гораздо уже.    В   процессе профессиональной деятельности будущий специалист инженер неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые организмы.
Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой,   будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает. Таким образом , задачи экологии применительно к деятельности инженера промышленного производства или проектно-конструкторского   предприятия  могут быть следующие: 1)      Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде. 2)      Прогнозирование и оценка   возможных отрицательных   последствий действующих  и проектируемых    предприятий на окружающую среду. 3)      Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде. 4)      Создание систем переработки отходов промышленности. Рис.1 Учение Вернадского о биосфере. Перед   современным  обществом  стоит задача сохранить природные богатства сегодня и предупредить отрицательные последствия в будущем.
Для этого необходимо изучить многообразные процессы, постоянно протекающие в природе. Основой является учение о биосфере Земли. Биосфера (био - жизнь) - часть Земли, в которой развивается жизнь организмов, населяющих поверхность ' суши, нижние слои атмосферы, и гидросферу.  Таким образом, биосфера включает в себя: 1) Живые организмы (растения,  животные, микроорганизмы). 2) Тропосфера (нижний слой атмосферы). 3) Гидросфера (океаны, моря, реки и т.д.). 4) Литосфера (верхняя часть земной коры). Возраст   биосферы приблизительно 4млрд. лет.
Термин "биосфера" введен в 1875 г.
австрийским геологом Зюссом.
Основоположник современного учения - русский ученый Вернадский Владимир Иванович (1863 -1945 гг.). Суть этого учения: биосфера - это качественно своеобразная оболочка Земли, развитие которой в значительной мере определяется деятельностью живых организмов. Биосфера представляет собой результат взаимодействия живой  и неживой  природы. Элементы неживой природы связаны воедино с помощью живых организмов (рис.2).        Элементы неживой природы       Атмосфера                    Гидросфера                             Живые организмы                          Литосфера                                       Биосфера Рис.
2 Схема строения биосферы Верхняя граница - озоновый слой 20000 Стратосфера 10000                            Эверест (8848 м)                       почва Тропосфера Литосфера Гидросфера Филиппинская впадина (10830 м)                        Нефтяные воды                  (присутствие бактерий )   3000   Нижняя граница Рис.3 Нижняя часть биосферы опекается на 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница - озоновый слой, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь.
Толщина - несколько мм.
Основой органической жизни является углерод (С). Решающее значение в истории образования биосферы имело появление на Земле растений, которые в процессе фотосинтеза синтезируют органические вещества из и     под действием солнечного света.
В результате фотосинтеза ежегодно образуется 100 млрд.
тонн органического вещества. Именно благодаря растениям на Земле получили развитие различные виды животных, и осуществляется обмен веществом и энергией между живой и неживой природой. Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы являются кругооборот веществ и превращение энергии. Вернадский выделяет в биосфере  глубоко отличных и в то же время генетически связанных частей: 1) Живое вещество - живые организмы. 2)     Биогенное вещество - продукты жизнедеятельности живых организмов (каменный уголь, нефть и т.п.). 3) Косное вещество - горные породы (минералы, глины...). 4) Биокосное вещество - продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почвы, ил, природные воды). 5) Радиоактивные    вещества,   получающиеся в результате   распада радиоактивных   элементов (радий, уран, торий и т.д.). 6) Рассеянные    атомы   (химические элементы), находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии. 7) Вещество    космического происхождения - метеориты, протоны, нейтроны, электроны. Живое вещество - это совокупность и биомасса живых организмов в биосфере. Таблица    биомассы   организмов Земли. Среда Организмы Масса, 1012 т % Суша Растения 2,4 99,04 Животные 0,02 0,825 Океаны Растения 0,0002 0,008 Животные 0,003 0,124 Суммарный Общая биомасса 2,4232 100 Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов разнообразных форм и размеров.
В настоящее время на Земле существует более 2 млн.
организмов , из них 0,5 - растения, 1,5 - растения и микроорганизмы (из них 1 млн.
насекомых). В процессе развития биосферы выделяют 3 этапа : 1)     Биосфера (где человек воздействовал на природу незначительно.
Возраст человечества примерно 1,5 млн.
лет). 2)     Биотехносфера Современная биосфера - это результат длительной эволюции органического мира и неживой природы.
Человеческое общество - это один из этапов развития жизни на   Земле.  Деятельность  человека   следует рассматривать как составную часть биосферы.
Техника - это качественно новый этап ее развития. Возникает вопрос - каким путем пойдет развитие человека и биосферы в будущем , какими средствами избежать необратимых    последствий в природе.
Предотвратить изменения невозможно.
Очевидно , что следует научиться управлять процессами между человеком и природой так , чтобы они были взаимовыгодны. 3) Ноосфера - сфера разума. Это понятие ввел французский математик и философ Ле- Руа в 1927 году, а обосновал Вернадский в 1944 г.
Это высшая стадия развития биосферы, когда разумная деятельность человека становится главным, определяющим фактором развития.
В    ноосфере   человек становится    крупной геологической силой, он перестраивает своим трудом и мыслью область своей жизни.
Человек неразрывно связан с биосферой, уйти из нее не может.
Его существование - есть функция биосферы, которую он неизбежно изменяет. Классификация экологических факторов. С экологических позиций среда - это природные тела и явления, с которыми организм находится в прямых ли косвенных отношениях. Окружающая организм среда характеризуется огромным разнообразием, слагаясь из множества динамичных во времени и пространстве элементов, явлений, условий, которые рассматриваются в качестве факторов. Экологический фактор - это любое условие среды, способное оказывать прямое или косвенное влияние на живые организмы.
В свою очередь организм реагирует на экологический фактор приспособительными реакциями. Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 2 категории: 1) Факторы неживой природы (абиотические) 2) Факторы живой природы (биотические) Абиотические: • климатические (свет, влага, давление, температура, движение воздуха) • почвенные    (   состав, влагоемкость,    плотность, воздухопроницаемость) • орографические (рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона) • химические (составы газового воздуха , солевой состав воды, кислотность) Биотические: • фитогенные (растения) • зоогенные (животные) • микробиогенные (вирусы, бактерии) • антропогенные (деятельность человека). Абиотические факторы наземной среды. 1) Лучистая энергия солнца. Солнечная энергия - основной источник энергии на Земле, основа существования живых организмов (процесс фотосинтеза). Количество энергии у поверхности Земли -21*10  кДж (солнечная постоянная) - на экваторе.
Уменьшается к полюсам примерно в 2,5 раза.
Также количество солнечной энергии зависит от периода года, продолжительности дня, прозрачности атмосферного воздуха (чем больше пыли, тем меньше солнечной энергии).
На  основе   радиационного режима   выделяют климатические пояса (тундра, леса, пустыни и т.
д.) (солнечная радиация). 2) Освещение. Определяется    годовой   суммарной солнечной радиацией,    географическими факторами (состояние атмосферы, характер рельефа и т.
д.). Свет необходим для процесса фотосинтеза, определяет сроки цветения и плодоношения растений. Растения подразделяются на: • светолюбивые - растения открытых, хорошо освещаемых мест. • тенелюбивые - нижние ярусы лесов (зеленый мох, лишайник). • тепловыносливые - хорошо растут на свету, но и переносят затенение.
Легко подстраиваются под световой режим. Для животных световой режим не является таким необходимым экологическим фактором, но он необходим для ориентации в пространстве.
Поэтому различные животные имеют различную конструкцию глаз.
У беспозвоночных - самая примитивная, у других - очень сложная.
У постоянных обитателей пещер может отсутствовать.
Гремучие змеи видят ИК часть спектра, поэтому охотятся ночью. 3) Температура:   Один из важнейших абиотических факторов, прямо или косвенно влияющий на живые организмы. Температура      непосредственно влияет     на жизнедеятельность растений и животных, определяя их активность и характер существования в конкретных ситуациях.
Особенно заметное влияние оказывает t  на фотосинтез,    обмен   веществ, потребление    пищи, двигательную активность и размножение.
Например, у картофеля максимальная продуктивность фотосинтеза при +20°С, а при t = 48°С полностью прекращается. В зависимости от характера теплообмена с внешней средой организмы делятся: • Организмы, t   тела= t  окр.
среды, т.е.
меняется в зависимости от t   окр.
среды, нет механизма терморегуляции (эффективного) (растения, рыбы, рептилии...).
Растения понижают t  за счет интенсивного    испарения,   при достаточном снабжении водой в пустыне - уменьшается t  листьев на 15°С. • Организмы с постоянной t  тела (млекопитающие, птицы), более высокий уровень обмена веществ.
Существует теплоизоляционный слой (мех, перья, жир), t =36-40°C. • Организмы с постоянной t  (еж, барсук, медведь), период активности - const t  тела, зимняя спячка -значительно уменьшается (низкие потери энергии). Также выделяют организмы, способные переносить колебания   t0  в  широких   пределах  (лишайники, млекопитающие,    северные   птицы) и    организмы, существующие     только    при    определенных     t0 (глубоководные организмы, водоросли полярных льдов). 4) Влажность атмосферного воздуха. Наиболее богаты влагой нижние слои атмосферы (до высоты 2 км), где концентрируется до 50  всей влаги, количество водяного пара, содержащегося в воздухе, зависит от t   воздуха. 5) Атмосферные осадки. Это дождь, снег, град и т.д.
Осадки определяют перемещение и распространение вредных веществ в окружающей среде.
В общем кругообороте воды наиболее подвижны именно атмосферные осадки, т.к.
объем влаги в атмосфере меняется 40 раз за год.
Основными условиями возникновения осадков являются: t  воздуха, движение воздуха, рельеф. Существуют следующие зоны в распределении осадков по земной поверхности: • Влажная экваториальная. Осадков более 2000 мм/год, например, бассейны рек Амазонка, Конго. Максимальное количество осадков - 11684 мм/год - о.
Кауан (Гавайские о-ва), 350 дней в году дождь.
Здесь располагаются влажные экваториальные леса - самый богатый тип растительности (более 50 тысяч видов). • Сухая зона тропического пояса. Осадков менее 200 мм/год.
Пустыня Сахара и т.д.
Минимальное количество осадков - 0,8 мм/год -пустыня Атакама (Чили, Южная Америка). • Влажная зона умеренных широт.
Осадков более 500 мм/год.
Лесная зона Европы и Северная Америка, Сибирь. • Полярная область. Незначительное количество осадков до 250 мм/год (низкая t   воздуха, низкое испарение).
Арктические пустыни с бедной растительностью. 6) Газовый состав атмосферы.  Состав ее практически постоянен и включает: N -78%, 0 - 20,9%, СО , аргон и другие газы, частицы воды, пыль. 7) Движение воздушных масс (ветер). Максимальная скорость ветра примерно 400 км/час - ураган (штат Нью-Гемпшир, США). Ветровой напор - направление ветра в сторону меньшего давления. Ветер переносит примеси в атмосфере. 8) Давление атмосферы. 760 мм ртутного столба или 10  кПа. Абиотические факторы почвенного покрова. Почва - это поверхностный слой земной коры, который  образуется   и  развивается  в   результате взаимодействия растений, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельной экосистемой. Важнейшим свойством почвы является плодородие, т.е.
способность обеспечивать рост и развитие растений.
Это свойство представляет исключительную ценность для жизни человека и других организмов.
Почва является составной частью биосферы и энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы. Состав почвы: твердые частицы, жидкость (вода), газы  (воздух- О , СО ),      растения,      животные, микроорганизмы, гумус. Толщина почвы; 0,5м - тундра, горы; 1,5м - на равнинах. 1 см почвы образуется примерно за 100 лет.
Типы почв: 1.
Арктические и тундровые (гумус до 1 -3 %) 2.
Подзолистые (хвойные леса, гумус до 4-5 %). 3.
Черноземы (степь, гумус до 10 %). 4.
Каштановые (в сухих степях, гумус до 4%). 5.
Серо-бурые (пустыни субтропические пояса, гумус 1- 1,5%). 6.
    Красноземы (влажный субтропический лес, гумус до 6 %). Гумус - органическое вещество почвы, образующееся в результате биохимического разложения растительных и животных остатков, которое накапливается в верхнем слое почвы.
Главный источник питания растений.
В гумусе также накапливаются микроэлементы.
В процессе эксплуатации почв количество гумуса уменьшается, поэтому необходимо вносить различные удобрения. Физические свойства: 1.
Механический   состав  -  содержание   частиц различного диаметра. 2.
Плотность. 3.
Теплоемкость, теплопроводность. 4.
Влагоемкость, влагопроницаемость (у песка выше влагопроницаемость, у глины - влагопроницаемость). 5.
Аэрация - способность насыщения почвы воздухом (рыхление почвы). Химические свойства: 1.
Химический состав: ?       до 50 % SiO - кремнезем ?       до 25 % Al O   - глинозем ?       до 10 %- оксиды Fe ?       остальное - оксиды Са, К, Mg, Р и т.д.          2.
Кислотность 3.
Содержание вредных веществ (пестициды, тяжелые металлы         и т.д.)                     Влияние кислотности на растения: • Обитают на кислых почвах (рН < 6,7) карликовая береза, хвощ, некоторые мхи • Нейтральные (рН 6,7 - 7,0) большинство культурных растений • На щелочных почвах (рН > 7,0) степные и пустынные растения (лебеда, полынь...) • Могут расти на любой почве (ландыш, вьюн, земляника лесная) Абиотические факторы водной среды. Водная оболочка Земли называется гидросферой, и включает океаны, моря, реки, озера, болота, ледники и т.
д.
Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71 % земной поверхности). Средняя глубина - 3554м, вес 0,022 % веса планеты, площадь - 1350 млн.
кв.
км -океаны, 35 млн.
кв.
км - пресные воды. Абиотические факторы водной среды - это физические и химические свойства воды как среды обитания живых организмов. Физические свойства: 1.
Плотность. Плотность как экологический фактор определяет условия передвижения организмов, причем некоторые из них (головоногие моллюски, ракообразные и т.д.), обитающие на больших глубинах, могут переносить давление до 400 - 500 атмосфер.
Плотность воды также обеспечивает возможность опираться на нее, что особенно важно для бесскелетных форм (планктон). 2.
Температура.       Изменение t° в зависимости от глубины и колебания (суточные и сезонные).       Температурный режим водоемов более устойчив, чем на суше, что связано с высокой теплоемкостью воды.
Например, колебания t° верхних слоев океана -10-15°С, более глубокие слой 3 -4°С. 3.
Световой режим. Играет важную роль в распределении водных организмов.
Водоросли в океане обитают в освещаемой зоне, чаще всего на глубине до 40 м, если прозрачность воды велика, то и до 200 м.
У Багамских островов обнаружены водоросли на глубине 265 м, а туда доходит всего 5*10-6 солнечной радиации. С глубиной меняется и окраска животных.
Наиболее ярко и разнообразно окрашены обитатели мелководной части океана.
В глубоководной зоне распространена красная окраска, здесь она воспринимается, как черный цвет, что позволяет животным скрываться от врагов.
В наиболее глубоководных районах Мирового океана в качестве источника света организмы используют свет, испускаемый живыми существами (биолюминесценция). 4.
Подвижность - постоянное перемещение водных масс в пространстве. 5.
Прозрачность. Зависит от содержания взвешенных частиц.
Самое чистое - море Уэддела в Антарктиде, видимость 80м (прозрачность дистиллированной воды). Химические свойства: 1.Соленость воды - содержание растворенных сульфатов, хлоридов, карбонатов. В  океане 35 г/л солей.
Черное море - 19 г/л. Пресноводные виды не могут обитать в морях, а морские - в реках.
Однако, такие рыбы, как лосось, сельдь всю жизнь проводят в море, а для нереста поднимаются в реки. 2.
Количество растворенного О  и СО .   О  - для дыхания. 3.
Кислая, нейтральная, щелочная среда. Все обитатели приспособились к определенным кислотно- щелочным условиям.   Их  изменение  в результате загрязнения может привести к гибели организмов. Биотические факторы. Биотические факторы - это совокупность влияний жизнедеятельности   одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую природу. Классификация биотических взаимодействий: 1.   Нейтрализм - ни одна популяция не влияет на другую. 2.   Конкуренция - это использование ресурсов (пищи,    воды,   света, пространства) одним    организмом, который   тем   самым    уменьшает доступность этого ресурса ддя другого организма. Конкуренция бывает внутривидовая и межвидовая.
Если численность    популяции   невелика, то внутривидовая конкуренция выражена слабо и ресурсы имеются в изобилии.
При высокой плотности популяции интенсивная внутривидовая конкуренция снижает наличие ресурсов до уровня, сдерживающего дальнейший рост, тем самым регулируется численность популяции. Межвидовая конкуренция - взаимодействие между популяциями, которое неблагоприятно сказывается на их росте и выживаемости. При завозе в Британию из Северной Америки каролинской белки уменьшилась численность обыкновенной белки, т.к.
каролинская белка оказалась более конкурентоспособной. Конкуренция бывает прямая и косвенная. Прямая -           это внутривидовая конкуренция, связанная с борьбой за место обитания, в частности защита индивидуальных участков у птиц или животных, выражающейся в прямых столкновениях.
При недостатке ресурсов возможно поедание животных особей своего вида (волки, рыси, хищные клопы, пауки, крысы, щука, окунь и т.д.) Косвенная -     между кустарниками и травянистыми растениями в Калифорнии.
Тот вид, который обосновался первым, исключает другой тип.
Быстро растущие травы с глубокими корнями снижали содержание влаги в почве до уровня непригодного для кустарников.
А высокой кустарник затенял травы, не давая им произрастать из-за нехватки света. 3.
Паразитизм - один организм (паразит) живёт за счёт питания тканями или соками другого организма (хозяина), тесно связан в своём жизненном цикле.
Паразитов различают по месту обитания: • находятся на поверхности хозяина.
Блохи, вши, клещи - животные.
Тля, мучнистая роса - растения.
У паразита имеются специальные приспособления (крючки, присоски и т.п.) • внутри хозяина. Вирусы, бактерии, примитивные грибы - растения.
Глисты - животные.
Высокая плодовитость.
Не приводят к гибели хозяина, но угнетают процессы жизнедеятельности 4.
Хищничество - поедание одного организма (жертвы) другим организмом (хищником). Хищники могут поедать травоядных животных, и также слабых хищников. Хищники обладают широким спектром питания, легко переключаются с одной добычи на другую более доступную. Хищники часто нападают на слабые жертвы.
Норка уничтожает больных и старых ондатр, а на взрослых особей не нападает. Поддерживается экологическое равновесие между популяциями жертва-хищник. 5.
Симбиоз - сожительство двух организмов разных видов при котором организмы приносят друг другу пользу.
По степени партнерства симбиоз бывает: Комменсализм - один организм питается за счет другого, не нанося ему вреда.
Рак - актиния.
Актиния прикрепляется к раковине, защищая его от врагов, и питается остатками пищи. Мутуализм - оба организма получают пользу, при этом они не могут существовать друг без друга.
Лишайник - гриб + водоросль.
Гриб защищает водоросль, а водоросль кормит его. В естественных условиях один вид не приведёт к уничтожению другого вида. Экосистема. Экосистема - это совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом. Термин предложен в 1935 году английским экологом Тексли.
Самая большая экосистема - биосфера Земли, далее по уменьшению: суша, океан, тундра, тайга, лес, озеро, пень от дерева, горшок с цветами. 1.
Экосистема океана. Одна из самых больших экосистем (94 % гидросферы).
Жизненная среда океана непрерывна, в ней отсутствуют границы, препятствующие расселению живых организмов (на суше   граница - океан между материками, на материке - реки, горы и т.п.).
В океане вода находится в постоянном движении.
Существуют горизонтальные и вертикальные течения.
В воде растворено - 48-10   т солей. Эти физико-химические особенности создают благоприятные условия для образования и развития разнообразных организмов.
В океане насчитывается: • 160 000 видов животных (80 тыс.
моллюсков, 20 тыс.
ракообразных, 16 тыс. рыб, 15 тыс.
простейших). • 10 000 видов растений.
В основном различные виды водорослей. Однако органическая жизнь распределяется по горизонтали и вертикали неравномерно.
В зависимости от а биотических факторов (световой режим, t, солёность и т.д.) океан подразделяют на несколько зон.  *         В зависимости от освещения: • верхняя освещаемая - до 200 м (эвфотическая) • нижняя, лишённая света - свыше 200 м (афотическая) *          Экосистема океана также делится на: • толща воды (пелагиаль) • дно (бенталь) *         В зависимости от глубины: • до 200 м (литоральная зона) • до 2500 м (батиальная зона) • до 6000 м (абиссальная зона) • более 6000 м (ультраабиссальная зона) В открытом океане по сравнению с прибрежной зоной пища менее сконцентрирована, поэтому здесь разнообразны активно плавающие организмы (рыбы, кальмары, акулы, киты и т.д.). Пищевая цепь: фитопланктон - зоопланктон - планктоноядные рыбы - хищные рыбы - детритофаги (бактерии, которые живут в основном на дне). 2.
Прибрежная зона. Прибрежная зона имеет оптимальные условия для жизни по сравнению с открытым океаном (свет, t, достаточное количество питательных веществ и др.) - поэтому здесь наблюдается максимальное видовое разнообразие флоры и фауны (до 80 %).
Пищевая цепь: аналогично п.
1. 3.
    Глубоководная рифтовая зона океана. Открыта в 1977 году в зоне подводного хребта Тихого океана к северо-востоку от Галапагосских островов.
Здесь на глубине 2600 м существуют «оазисы жизни» - гигантские черви (до 1,5 м), крупные белые моллюски, креветки, крабы, отдельные виды рыб. Поражает очень высокая плотность биомассы -до 15 кг/м , в других местах на такой же глубине - до 0,01 кг/м   (в 1500 раз больше). Глубоководная зона характеризуется полной темнотой, огромным давлением. Адаптация - редукция плавательного пузыря, органов зрения, развитие органов свечения и т.п. Рифтовая зона - кроме полной темноты, высокое содержание сероводорода и ядовитых металлов, имеются выходы термальных источников.
Аналогичные участки встречаются в других районах океана. В данной экосистеме серные бактерии играют роль растений, используя вместо солнечного света сероводород и соединения серы (хемосинтез). Серобактерии - первое звено в пищевой цепи, далее - погонофоры, внутри тела которых обитают бактерии, перерабатывающие сероводород и поставляющие организму необходимые питательные вещества.
Также в симбиозе с серобактериями существуют моллюски. 4.
Пресноводная экосистема.
Например: пруд. Пищевая цепь: зелёные растения (кувшинки, кубышка, тростник), водоросли    фитопланктона     -    зоопланктон    (ракообразные) растительноядные рыбы - хищные рыбы (карп) - хищные рыбы (щука). 5.
Экосистема пустыни.
Осадки менее 250 мм/год Распространение: Африка (Сахара), Ближний Восток, Центральная Азия, юго-запад США и т.д.
Климат: очень сухой, жаркие дни, холодные ночи Бывают:         -песчаные (Кара-Кум)                                      -тропические         -каменистые (Сахара)                                       -умеренные         -глинистые (Гоби)                                             -арктические Растительность: редкостойный кустарник, кактусы, низкие травы, быстро покрывающие землю цветущим ковром после дождей.
У растений обширная поверхностная корневая система, перехватывающая влагу редких осадков, или стержневые корни, проникающие до грунтовых вод (30 м.
и более). Животный мир; разнообразные грызуны (суслик, тушканчик), ящерицы, змеи, орлы, грифы, много мелких птиц, насекомые.
Особенности: занимают 1/3 поверхности и площадь их возрастает. 6.
Саванны. Осадки - 750 - 1650 мм/год, главным образом во время сезонных дождей. Распространение - субэкватриальная Африка, Южная Америка, юг Индии. Климат - сухой, жаркий, большую часть года обильные дожди в течении влажного сезона. Растительность - трава с редкими листопадными деревьями (акация, кактусы). Животный мир - крупные растительноядные животные - зебры, антилопы, жирафы, хищники - львы, леопарды, гепарды, термиты (детритофаги). 7.
Степи.
Осадки - 250 - 750 мм/год Распространение - центр Северной Америки, Россия, отдельные районы Африки, Австралии. Климат - сезонный.
Лето - от умеренно тёплого до жаркого.
Зима -t<0 C. Растительность - травы (до 2 м.
в Северной Америке или <0,5 м.
в России) отдельные деревья, кустарники Животный мир - крупные травоядные - бизоны, антилопы, дикие лошади, кенгуру) жирант , зебры, хищники - львы , леопарды, гепарды, гиены, птицы, мелкие роющие млекопитающие - кролик, суслик. Особенности - большинство степей превращено в с/х поля -кукуруза, пшеница, соя, пастбища - овцы, рогатый скот. 8.
Тропические влажные леса.
Осадки - более 2400 мм/год, почти каждый день дождь. Распространение - север Южной Америки, Центральная Америки, экваториальная Африка, юго-восточная Азия. Климат - без смены сезонов, среднегодовая температура приблизительно равна 28  С. Растительность - Самая большая по разнообразию видов и биомассе растений экосистема.    Леса с деревьями до 60м. и выше (красное дерево, шерстяное, шоколадное, бальзовое, леопардовое дерево, сандал).
На стволах, ветвях - лианы. Животный мир - очень разнообразен.
Обезьяны, змеи, ящерицы, белки-летяги, лягушки, пауки, муравьи, попугаи, колибри, насекомые (много). Особенности - почвы бедные, большая часть питательных веществ содержится в биомассе поверхностно укоренённой растительности. 9.
Лиственные леса. Осадки - 750 -2000 мм/год. Распространение - восток Северной Америки, Европа, Россия.
Климат - сезонный. Зимние t<0, хотя не ниже -12  С. Растительность    -   листопадные деревья.    Характеризуются многоярусностью.
Деревья - дуб, липа, клён, ясень ... Кустарники, травы, мхи, лишайники. Животный мир - олень, косуля, кабан, заяц, ёж, волк, лиса, рысь.
Птицы - тетерев, глухарь,рябчик, дрозд, дятел, синица, сова, сокол В почве - кроты, землеройки, черви ,нематоды, клещи... Особенность - адаптация к сезонному климату - сброс листьев, зимняя спячка, миграция в    тёплые страны. 10.
Тайга.
Осадки - 250 - 750 мм/год. Распространение - северные районы Северной Америки, Европы, Азии. Климат - сезонный. Долгая холодная зима, много осадков в виде снега (сохраняет тепло в почве). Растительность - вечнозелёные хвойные - кедр, сосна, ель, пихта, лиственница.  Животный мир - травоядные - лось, олень, заяц, белка, грызуны.
Хищники - рысь, волк, лиса, медведь, норка, росомаха.
Множество птиц - рябчик, глухарь, дятел ...
Кровососущие - 40 видов мошек. Особенности - много озёр и болот, толстая подстилка из хвои. 11.
   Тундра.  Осадки - менее 250 мм/год. Распространение - север Евразии и Северной Америки.   Климат - сезонный.
Очень холодная длинная зима (полярная ночь). Среднегодовая        температура ниже -15 С.
Летом вечная мерзлота оттаивает всего на метр. Растительность - мхи, лишайники, травы, низкорослые кустарники (адаптация - холодостойкость), голубика, морошка, брусника. Животный мир - мелкие млекопитающие сурки, суслики, лемминги.
Хищники - песец, горностай, волк, сова.
Северный олень, зайцы.
Множество птиц - гуси, куропатки, утки, кулики.
Комары, оводы, пауки.   Особенности - болотистые почвы. Все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы. Люди со своими культурными растениями и домашними животными образуют экосистему человека, которая взаимодействует со всеми другими экосистемами планеты.. Биотическая структура экосистемы. Несмотря на громадное разнообразие экосистем - от тропических лесов до пустынь, леса, болота, озера, по мнению экологов им свойственна одинаковая биотическая структура.
Все экосистемы включают  одни и те   же  основные   категории  организмов, взаимодействующих друг с другом, стереотипным образом.
Это следующие категории: зелёные растения, консументы, детритофаги. 1.
Зелёные растения. Это в основном зеленые растения (одноклеточные водоросли, травы, деревья, и т.д.). Фотосинтез - это химическая реакция, протекающая при участии хлорофилла клетки зеленых растений за счет солнечной энергии.
СО2 из воздуха, Н2О из почвы и солнечная энергия - получается глюкоза ( простейший из Сахаров) и О . Фотосинтез идет в каждой клетке зеленых листьев.               6СO2+6 Н2O + Q = C6H12O6+6O6 О2 выделяется в атмосферу.
Из глюкозы и минеральных элементов из почвы растения синтезируют сложные вещества, входящие в состав организма (белки, жиры, углеводы, ДНК и т.д.).                                                                                                                       О Т.о.
растения продуцируют сложные органические соединения из простых неорганических (СO , Н О).
При этом солнечная энергия накапливается в органических соединениях наряду с химическими элементами. 2.
Консументы. Животные питаются органическими веществом, используя его как источник энергии и материал для формирования своего тела.
Т.е.
зелёные растения продуцируют пищу для других организмов экосистемы.
К консументам относятся рыбы, птицы, млекопитающие ...
и человек.
уровням Животные, питающиеся непосредственно растениями, называются первичными консументами (растительноядные).
Их самих употребляют в пищу вторичные консументы (хищники).
Бывают консументы третьего, четвёртого и более высоких порядков.
Заяц ест морковь - первичный консумент, лиса, съевшая зайца - вторичный консумент.
Человек - ест овощи - первичный консумент, а мясо - вторичный, хищную рыбу (щуку) - третьего порядка.
Т.е.
организм может соответствовать различным и называется- всеядный. 3.
Детритофаги. Это организмы, которые питаются мёртвыми растительными и животными остатками (опавшие листья, фекали, мёртвые животные - это называется детрит). Это грифы, гиены, черви, раки, термиты, муравьи, грибы, бактерии и т.д.
Их главная роль - питаясь мёртвой органикой детритофаги разлагают её.
Отмирая, сами становятся частью детрита. Некоторые организмы не укладываются в эту схему.
Например: насекомоядные растения.
Они улавливают насекомых, частично переваривают их с помощью ферментов и органических кислот, в результате чего восполняют недостаток азота и других питательных веществ.
В России - 20 видов (венерика мухоловка, саррацения, росянка).
Обитают в местах с недостатком N, Р, К (болота - очень бедны питательными веществами). Пищевая сеть. Трофические уровни. При изучении биотической структуры экосистемы становится очевидным, что одно из важнейших взаимоотношений между организмами - это пищевое.
Можно проследить бесчисленные пути движения вещества в экосистеме, при котором один организм поедается другим, а тот - третьим и т.д. Пищевая цепь - это путь движения вещества (источник энергии и строительный материал) в экосистеме от одного организма к другому. Растение   корова Растение   корова  человек Растение    кузнечик  мышь  лиса орёл Растение    жук  лягушка змея    птица        обозначает направление движения. В природе пищевые цепи редко изолированы друг от друга.
Гораздо чаще представители одного вида (растительноядные) питаются несколькими видами растений, а сами служат пищей для нескольких видов хищников.
Перенос вредных веществ в экосистеме. Пищевая сеть - это сложная сеть пищевых взаимоотношений.                                          Детритофаги       Орёл                                                                          Детритофаги                                    V           Лиса                              Человек                           Орёл                    Детритофаги                               IV         Мышь                Заяц                      Корова                   Человек                Детритофаги              III                                                                                                                                                              II Пшеница                                Трава                        Яблоня                                                      I Несмотря на многообразие пищевых сетей, они все соответствуют общей схеме: от зелёных растений к первичным консументам, от них к вторичным консументам и т.д.
и к детритофагам. На последнем месте всегда стоят детритофаги, они замыкают пищевую цепь. Трофический уровень - это совокупность организмов, занимающих определённое место в пищевой сети. I трофический уровень - всегда растения, II трофический уровень - первичные консументы III трофический уровень - вторичные консументы и т.д. Детритофаги могут находиться на II и выше трофическом уровне. Обычно в экосистеме насчитывается 3-4 трофических уровня.
Это объясняется тем, что значительная часть потребляемой пищи тратится на энергию (90 - 99 %), поэтому масса каждого трофического уровня меньше предыдущего.
На формирование тела организма идет относительно немного (1 - 10 %.Соотношение между растениями, консументами, детритофагами выражают в виде пирамид. Пирамида биомассы - показывает соотношение биомасс различных организмов на трофических уровнях. Пирамида энергии- показывает поток энергии через экосистему.
(см.рис.) Очевидно, что существование большего числа трофических уровней невозможно, из-за быстрого приближения биомассы к нулю. III                                               3,5 дж                                          вторичный консумент (волк) II                                                500 дж                                         первичный консумент (корова) I                                                6200 дж                                         растения                                                       2,6*10 дж                                      поглощено солнечной энергии                                                1,3*10 дж                                      падает на поверхность земли на                                                                                                     некоторую площадь                                                                                                             Пирамида энергии III                         10 кг                   лиса (1 ) II                         100 кг                      заяц (10 ) I                         1000 кг                     растения на лугу (100 )                                                                                                    Пирамида биомассы. Автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы - это организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений, используя солнечную энергию. К ним относятся растения ( только растения).
Они синтезируют из СО , Н О (неорганические молекулы) под воздействием солнечной энергии - глюкозу (органические молекулы) и О .
Они составляют первое звено в пищевой цепи и находятся на 1 трофическом уровне. Гетсротрофы - это организмы, которые не могут строить собственное тело из неорганических соединений, а вынуждены использовать созданное автотрофами, употребляя их в пищу. К ним относятся консументы и детритофаги.
И находятся на II и выше трофическом уровне.
Человек тоже гетеротроф. Вернадскому принадлежит идея, что возможно превращение человеческого общества из гетеротрофного и автотрофное.
В силу своих биологических особенностей человек не может перейти к автотрофности, но общество в целом способно осуществить автотрофный способ производства пищи, т.е. замена природных соединений (белки, жиры, углеводы) на органические соединения, синтезированные из неорганических молекул или атомов. Изменение вещества и энергии в организмах.
Зелёные растения. В растениях происходит процесс фотосинтеза, при котором из СО , Н О и солнечной энергии получаются глюкоза и О .
При этом солнечная кинетическая энергия превращается в потенциальную энергию молекул глюкозы.
Глюкоза - это органическая молекула с высокой потенциальной энергией.
Из солнечной энергии около 2 % превращается в потенциальную энергию молекул глюкозы. Глюкоза в растениях выполняет 2 функции: 1.
Служит строительным материалом тела, т.е.
из глюкозы образуются сложные органические молекулы (крахмал, целлюлоза, липиды, белки, нуклеиновые кислоты). 2.
    Источник энергии для всех процессов жизнедеятельности растений, т.е. построение тканей, поглощение питательных элементов из почвы, дыхание.                                                                                                                  О        style='mso-tab-count: 1'>                                                                                                                                                                                                                      Фотосинтез                      Глюкоза                                               Клеточное                    Строительство СО                   дыхание                            тканей                                                   Энергия                                                                                                                  СО                                                                                                                                                                                                                              Заяц               Лиса Н О                                                                                                   скременты С6Н12О6 + О2 ? 6СО2 + 6H2О + Q Процесс расщепления органических молекул с выделением энергии называется клеточным дыханием.
Т.е.
молекула глюкозы в присутствии кислорода разрушается до NО , Н О с выделением энергии. Данный процесс идёт в каждой клетке и в целом противоположен фотосинтезу. Травы - энергия 40-50% Деревья - 70-80% (в основном на дыхание)  Продуктивность экосистем, т/м2?год: • Влажные тропические леса - 2200 , лиственные леса – 1200, тайга – 800, тундра – 140, пустыни - 90, озера, реки - 250, океан - 80 Т.о.
только часть глюкозы используется растением для своего роста, а другая часть вновь разрушается с выделением энергии, необходимой для протекания физиологических процессов.  Консументы. Животным свойственна активная выработка кинетической энергии (движение, бег, поддержание постоянной температуры тела, дыхание и т.д.).
Источник энергии - потенциальная энергия органических молекул, потребляемых в составе пищи.
Значительная часть пищи (90 - 99 %) разрушается с высвобождением энергии, обеспечивающий все функции организма и теряющейся в конце концов в виде выделяемого телом тепла. Строительная роль пищи. Часть съеденной, переваренной и поступившей в кровь пищи служит сырьём для роста и обновления тканей тела.
Для этого также необходимые определённые витамины и микроэлементы (Fe, Си, Mn, Zn).
Если в пище нет какого-либо из необходимых ингредиентов, сколько бы калорий не содержала пища, неизбежны функциональные расстройства. Неусвояемое вещество. Часть пищи не переваривается и просто проходит через пищеварительный тракт и выводится в виде фекалий или экскрементов. Детритофаги - аналогично консументам.                                                                   рост тканей тела .
Пища                                                   клеточное дыхание                           О  органическое                                 (энергия)   вещество с высокой потенциальной энергией                                                          СО Н О, N, Р ...
(с мочой) экскременты Т.о.
происходит превращение энергии из одной формы в другую, а именно солнечной энергии в потенциальную энергию, запасаемую растениями, а её-в другие виды по мере прохождения по пищевой цепи.
На каждом трофическом уровне часть потенциальной энергии пищи расходуется на жизненные функции и часть теряется в виде тепла.
Т.е.
происходит поток энергии через систему.                           Зелёные                      Первичные                            Вторичные                           растения                     консументы                            консументы                                                             Детритофаги                                Минеральные              вещества                                                Тепло            энергия ----   вещество Принцип функционирования экосистем. 1.
Получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках кругооборота всех элементов.
Мы видим как четко взаимодействуют растения, консументы и детритофаги, поглощая и выделяя различные вещества.
Органика и кислород, образуемые при фотосинтезе в растениях, нужны консументам для питания и дыхания.
А выделяемый консументами СО   и минеральные вещества мочи - необходимы растениям. 2.
Экосистемы существуют за счёт не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. Солнечная энергия    химическая потенциальная энергия растений (передаётся по пищевым цепям)  теряется в виде тепла Избыток- растения используют 0,5% от падающей на Землю Вечная - несколько млрд.
лет 3.
    Чем больше биомасса популяции, тем ниже занимаемый его трофический уровень (99 % на энергию). Закон лимитирующего фактора. Для разных видов растений и животных условия, в которых они особенно хорошо себя чувствуют, неодинаковы.
Например, одни растения предпочитают очень влажную почву, другие - сухую. Одни требуют сильной жары, другие лучше переносят более холодную среду и т.п.
В лабораторных экспериментах эти различия проявляются особенно четко. Проведены   следующие  лабораторные  исследования.   Растения выращивают в различных камерах, где контролируются все абиотические факторы.
При этом один фактор изменяется, а остальные остаются неизменными.
В данном случае изменяется температура / Результаты показывают, что по мере повышения температуры от некоторой величины, ниже которой рост вообще не возможен,,.
растение развивается всё лучше и лучше, пока скорость роста не достигнет максимального значения.
При дальнейшем повышении температуры растение будет чувствовать себя всё хуже и хуже и в конечном итоге погибнет.
Графически это можно изобразить следующим образом . Скорость   роста                                                                                                                                                   t, С                                      8                                18                     28                                38                                                  Зона                        Зона                     Зона                                                стресса                 оптимума              стресса                                                                    Диапазон устойчивости                                                          Нижний предел                                                                                     Верхний предел                    У каждого фактора, влияющего на рост, размножение и выживание организма, есть оптимум, зона стресса и далее зона, в которой существование данного организма не возможно. Зона оптимума - это обычно диапазон температур, а не конкретная величина т.е.
диапазон температур, при которых максимальна скорость роста. Слева и справа от зоны оптимума находятся зоны стресса, в них растение испытывает стресс с скорость роста резко уменьшается. Диапазон устойчивости - диапазон температур, в котором возможен рост растения. Предел устойчивости - минимальная и максимальная температура пригодная для жизни. Сходные эксперименты можно провести и дня проверки влияния других факторов, причём результаты графически всегда одинаковы. Подобные эксперименты показывают, что виды могут существенно различаться с точки зрения оптимальных условий и пределов устойчивости.
Например, количество воды оптимальное для одного вида вызывает стресс у другого и приводит к гибели третий вид.
Некоторые растения вообще не переносят заморозков (t<0°C), это ведёт к их гибели, другие растения способны выжить при небольших холодах, а есть растения, для которых несколько недель отрицательных температур - необходимое условие завершения жизненного цикла.
То же самое справедливо и для других экологических факторов. В описанном выше эксперименте изменялся только один фактор, а остальные как бы соответствовали зоне оптимума.
Таким образом мы наблюдали действие закона лимитирующего фактора. Даже единственный фактор за пределами своего оптимума приводит к стрессовому состоянию организма, а в пределе - к его гибели. Такой фактор называется лимитирующим.
Это относится к любому влияющему на рост параметру, которого «слишком мало» или «слишком много».
Например, гибель растений вызывается и чрезмерным поливом и избытком удобрений, так и недостатком воды и питательных веществ.
Это известно садоводам. Закон лимитирующего фактора был сформулирован Либихом в 1840 году в ходе его наблюдений за влиянием на растения минеральных удобрений. Он обнаружил, что ограничение дозы любого удобрения ведёт к одинаковому результату - замедлению роста. Дальнейшие наблюдения показали, что он относится ко всем влияющим на организм абиотическим и биотическим факторам.
Это может быть и конкуренция, хищничество и паразитизм. Кругооборот веществ в биосфере. Процессы фотосинтеза органических веществ продолжаются сотни миллионов лет.
Но поскольку Земля конечное физическое тело, то любые химические элементы также физически конечны.
За миллионы лет они должны, казалось бы, оказаться исчерпанными.
Однако этого не происходит.
Более того, человек постоянно интенсифицирует этот процесс, повышая продуктивность созданных им экосистем. Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического кругооборота веществ.
Выделяют 2 основных кругооборота большой или геологический и малый или химический. Большой кругооборот длится миллионы лет.
Он заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, продукты разрушения сносятся потоками воды в Мировой океан или частично возвращаются на сушу вместе с осадками.
Процессы опускания материков и поднятия морского дна в течении длительного времени приводят к возвращению на сушу этих веществ.
И процессы начинаются вновь. Малый кругооборот, являясь частью большого, происходит на уровне экосистемы и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и жизненные процессы.
Продукты распада почвенной микрофлоры вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаются в поток вещества. Кругооборот химических веществ из неорганической среды через растения и животные обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химической реакций называется биохимическим циклом. Содержание химических элементов в теле человека.
О -62,81%, С-19,37%, H-9,31%, N-5,14%, Ca-1,38%, Р-0,64%, S-0,63%, Na- 0,26%, К Микро и макро элементы. Человек : Макро:    - С, Н, N, О, S, Р.  Микро   - Cu, Mn, Fe, Zn, Mo, F, I, Se.
Растения:         Микро        для фотосинтеза - Mg, Fe, Zn, V, Cl.
1 .Кругооборот углерода. Сложный механизм эволюции на Земле определяется химическим элементом «углерод».
Углерод - составная часть скальных пород и в виде СО - часть атмосферного воздуха.
Источники СО   - вулканы, дыхание, лесные пожары, сжигание топлива, промышленность и др. Атмосфера интенсивно обменивается СО  с мировым океаном, где его в 60 раз больше, чем в атмосфере, т.к.
СО хорошо растворяется в воде (чем ниже температура - тем выше растворимость, т.е.
СО больше в низких широтах).
Океан действует как гигантский насос: поглощает СО  в холодных областях и частично «выдувает» в тропиках. Избыточное количество СО    в океане соединяется с водой, образуя угольную кислоту.
Соединяясь с Са, К, Na, образует стабильные соединения в виде карбонатов, которые оседают на дно. Фитопланктон в океане в процессе фотосинтеза поглощает СО .
Умирая, организмы попадают на дно и становятся частью осадочных пород.
Это показывает взаимодействие большого и малого кругооборота веществ.                                          Фотосинтез                Глюкоза СО                                                                                                           Заяц            Лиса                       Н О                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           СО                                                                                     СО Углерод С из молекулы СО2 в ходе фотосинтеза включается в состав глюкозы, а затем в состав более сложных соединений, из которых построены растения.
В дальнейшем они переносятся по пищевым цепям и образуют ткани всех остальных живых организмов в экосистеме и возвращаются в окружающую среду в составе СО2. Также углерод присутствует в нефти и угле.
Сжигая топливо, человек также завершает цикл углерода, содержащегося в топливе - так возникает био- технический кругооборот углерода. Оставшаяся масса углерода находится в карбонатных отложениях дна океана (1,3-10 т), в кристаллических породах (1-10 т), в угле и нефти (3,4- 10 т).
Этот углерод принимает участие в экологическом кругообороте.
Жизнь на Земле и газовый баланс атмосферы поддерживается относительно небольшим количеством углерода (5-10 т). 2.
Кругооборот фосфора. Этот элемент входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутри клеток, в костную ткань.
В различных минералах фосфор содержится в виде ионов PO .
Фосфаты растворимы в воде, но не летучи.
Растения поглощают ионы PO   из водного раствора и включают в состав различных органов соединений.
По пищевым цепям он переходит от растений к другим организмам.
На каждом этапе фосфор может быть выведен из организма в составе мочи. Разница с кругооборотом углерода - в кругообороте углерода есть газообразная фаза (СО2), у фосфора - газовой фазы нет. Фосфаты циркулируют в экосистеме лишь в том случае, если содержащие фосфор отходы жизнедеятельности откладываются в местах поглощения данного элемента.
В естественных экосистемах так и происходит.
Фосфор может также поступать с моющими средствами и удобрениями. 3.Кругооборот азота.    Азот входит в состав белков.    Кругооборот азота несколько сложен, т.к.
он включает газообразную и минеральную фазу.    Основная часть азота находится в воздухе (78%).
Однако растения не могут усваивать азот непосредственно, а только в виде ионов NH4+ и NO3-.    Существуют бактерии и сине-зелёные водоросли, способные превращать газообразный азот в ионы.
Важнейшую роль среди азотофиксирующих организмов играют бактерии, живущие на клубеньках бобовых растений.
Растения обеспечивают бактерии местообитанием и пищей (сахарами), получая от них взамен доступную форму азота.
По пищевым цепям органический азот передаётся от бобовых к другим организмам экосистемы. Органические соединения азота после гибели организмов при помощи бактерий разлагаются до аммиака и нитратов (NO3 ).
Нитраты частично вновь поглощаются растениями, частично восстанавливаются до N2, вновь поступающего в атмосферу.    Насколько регулярно осуществляется кругооборот любого элемента, зависит продуктивность экосистемы, что важно для с/хозяйства и выращивания лесов.
Вмешательство человека нарушает процессы кругооборота.
Вырубка леса и сжигание топлива влияет на кругооборот углерода.    Считается, что время переноса углерода - 8 лет, N2 - 110 лет, кислорода - 2500 лет. Кругооборот воды.    Нам знакомы 3 состояния воды: твёрдое - лёд, жидкое - собственно вода, газообразное - водяной пар.
Количество водяного пара в воздухе определяют как влажность, обычно в %.    Главный источник поступления воды - атмосферные осадки,а глав- ный источник расхода - испарение.    Продолжительность кругооборота : океан (3000 лет), подземные воды (5000 лет), полярные ледники (8500 лет), озера (17 лет), реки (10 дней), вода в живых организмах - несколько часов    Т.к.
океаны занимают 70% поверхности Земли, то вода попадает в воздух, главным образом, испаряясь с поверхности океана. Испарение идёт с поверхности озёр, рек, почвы и т.д.    Когда воздух, максимально насыщенный водяным паром, охлаждается, то вода конденсируется: её молекулы соединяются в капельки. В атмосфере вода конденсируется на частичках пыли, в результате чего образуются туман и облака.
Когда эти капли или кристаллики льда становятся достаточно крупными, то идёт дождь или снег.    Вода, попадающая на землю, или впитывается в почву или стекает по ней.
По поверхности вода стекает в ручьи, реки, далее в океан, где происходит испарение.
Вода, впитавшаяся в почву, или удерживается в почве в количестве, зависящем от водоудерживающей способности почвы, и возвращается в атмосферу при испарении, или просачивается вниз по трещинам под действием силы тяжести, достигая непроницаемого слоя горной породы, накапливается и называется грунтовыми водами.
Далее вода вытекает на поверхность и образует родники, а родники питают ручьи и т.д.    При испарении в воздух поднимаются только молекулы воды, а соли и другие вещества остаются на земле.
Когда водяной пар конденсируется из него образуется только вода.
Т.о.
земля и атмосфера работают как гигантский опреснитель и очиститель (опреснителя - солёная вода океана). Биотический потенциал и сопротивление среды.    Сохранение или рост численности зависит не только от скорости размножения (число новорожденных, отложенных яиц, произведённых семян или спор в единицу времени).
Не менее важно и пополнение взрослого состава популяции за счёт потомства.
Высокая скорость размножения при низких темпах пополнения не может существенно увеличить её численность.    Например - рыбы вымётывают тысячи или миллионы икринок, но лишь ничтожно малая часть выживает и превращается во взрослое животное. Растения рассеивают огромное количество семян.    И напротив, размер популяции может расти за счёт увеличения темпов пополнения при малой скорости размножения.
Это относится к людям (рождаемость низкая, но детская смертность низкая, поэтому практически все дети доживают до взрослого возраста).    Другим важным фактором, ведущим к росту популяции, относится способность животных мигрировать, а семян рассеиваться на новых территориях, приспосабливаться к новым местам обитания и заселять их, наличие защищённых механизмов и устойчивость к неблагоприятным условиям среды и болезням.  Биотический потенциал - это совокупность факторов, способствующих увеличению численности вида.    У разных видов составляющие биотического потенциала неодинаковы, но они имеют одно общее свойство - стремительное увеличение численности при благоприятных условиях среды.
В естественных условиях такое наблюдается редко. Вероятность того, что все условия окажутся благоприятными очень низка.
Обычно один или несколько факторов (t, влажность, солёность, хищники, паразиты, нехватка пищи) становятся лимитирующими.
Сочетание всех таких «ограничителей» называют сопротивлением среды. Сильнее всего они действуют на молодых особей, а это снижает темпы пополнения.
При более суровых условиях гибнет часть взрослых особей.    Следовательно: рост, снижение и постоянство популяции зависит от соотношения между биотическим потенциалом и сопротивлением среды.    Принцип изменения популяции: это результат нарушения равновесия между биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей её среды.    Подобное равновесие является динамическим, т.е.
непрерывно регулирующимся, т.к.
факторы сопротивления среды редко подолгу остаются неизменными.
Например: в один год численность популяции снизилась из-за засухи, а в следующий год полностью восстановилась при обильных дождях.
Подобные колебания продолжаются неопределённо долго.
Равновесие - понятие относительное.
Иногда амплитуда отклонений мала, иногда значительна, но пока сократившаяся популяция способна восстановить прежнюю численность, она существует.    Равновесие в природных системах зависит от плотности популяции, т.е.
числа особей на единицу площади.
Если плотность популяции растёт - сопротивление среды увеличивается, в связи с чем увеличивается смертность и рост численности прекращается.
И наоборот, с уменьшением плотности популяции - сопротивление среды ослабевает и восстанавливается прежняя численность.    Воздействие человека на природу часто приводит к вымиранию популяции, т.к.
не зависит от плотности популяции.
Разрушение экосистем, загрязнение окружающей среды одинаково влияют на популяции как с низкой, так и высокой плотностью.    Кроме этого, биотический потенциал зависит от критической численности популяции. Если численность популяции (оленей, птиц или рыб) падает ниже этой величины, гарантирующей воспроизводство, биотический потенциал стремится к нулю и вымирание неизбежно.    Существование может быть поставлено под угрозу, даже когда множество представителей вида живы, но живут в домашних условиях, т.е. изолированы друг от друга (попугаи). Равновесие экосистемы. Гомеостаз - это состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы (гомео - тот же, стазис - состояние). Равновесие в экосистемах поддерживается процессами с обратной связью. Рассмотрим простейшую экосистему: заяц-рысь, состоящую из двух трофических уровнях. Когда численность зайцев невелика, каждый из них может найти достаточно пищи и удобных укрытий для себя и своих детёнышей.
Т.е. сопротивление среды невысоко, и численность зайцев увеличивается несмотря на присутствие хищника.
Изобилие зайцев облегчает рыси охоту и выкармливание детёнышей.
В результате численность хищника также возрастает.
В этом проявляется обратная положительная связь.
Однако с ростом численности зайцев уменьшается количество корма, убежищ и усиливается хищничество, т.е.
усиливается сопротивление среды.
В результате численность зайцев - снижается.
Охотиться хищникам становится труднее, они испытывают нехватку пищи и их численность падает.
В этом проявляется обратная отрицательная связь, которая компенсирует отклонения и возвращает экосистему в исходное состояние.    Подобные колебания происходят периодически вокруг некого среднего уровня.    Численность      заяц     рысь                                                                                                  резкое изменение                 гибель     время                                                                    факторов      При некоторых условиях обратная связь может быть нарушена.
Например, на зайцев стал охотиться другой хищник, или среди зайцев возникла инфекционная болезнь.
При этом происходит нарушение сбалансированности системы, которое может быть обратимым или необратимым.
Роль помех могут играть и абиотические факторы.
Засуха нижает продуктивность растений и ограничивает пищу для зайцев, что немедленно отразиться на хищнике.    При появлении помех в системе «заяц-рысь» станет меньше и зайцев и рысей.
Стабильность системы в целом не нарушается, но объём трофических уровней изменится.
При этом новый уровень стабильности опять будет обеспечиваться механизмами обратной связи.    Понятно, что давление помех не может быть беспредельным.
При массовой гибели зайцев экосистема за счёт обратной отрицательной связи не может компенсировать отклонения.
Тогда данная система прекратит своё существование.    Та область, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны сохранить устойчивость системы, хотя и в изменённом виде, называют гомеостатическим плато.                    Экосистемы тем стабильнее во времени и пространстве, чем они сложнее, т.е.
чем больше видов организмов и пищевых связей. Экосистема человека:  80% производимой пищи основано на потреблении 5 видов (пшеница, рис, кукуруза, соя, сахарный тростник). Экологическая ниша.    Местообитание - это место, где живёт организм (лес, луг, болото, внутри другого организма).    Экологическая ниша - пространственно-временное положение организма в рамках экосистемы (где, когда и чем питается, где устраивает гнездо и т.п.)    На первый взгляд кажется, что животные должны конкурировать друг с другом за пищу и убежища.
Однако это происходит редко, т.к. они занимают разные экологические ниши.
Пример: дятлы извлекают личинки из-под коры, воробьи- зерном.
И мухоловки и летучие мыши ловят мошкару, но в разное время - днём и ночью.
Жираф поедает листья с верхушек деревьев и не конкурирует с другими травоядными.    У каждого вида животных своя ниша, что сводит к минимуму конкуренцию с другими видами.
Поэтому в сбалансированной экосистеме присутствие одного вида обычно не угрожает другому.    Адаптация к разным нишам связана с действием закона лимитирующего фактора. Пытаясь использовать ресурсы за пределами своей ниши животное сталкивается со стрессом, т.е.
с ростом сопротивления среды.
Иными словами, в собственной нише его конкурентоспособность велика, а вне её значительно ослабевает или пропадает вовсе.    Адаптация животных к определённым нишам заняла миллионы лет и протекала в каждой экосистеме по-своему.
Ввезённые из других экосистем виды могут вызвать вымирание местных именно в результате успешной конкуренции за их ниши.    Пример: 1.
    Скворцы, завезённые в Северную Америку из Европы, за счёт своего агрессивного территориального поведения вытеснили местных «синих» птиц. 2.
    Одичавшие ослы потравили пустынные экосистемы, вытеснив оттуда снежного барана. 3.
    В 1859 году в Австралию из Англии завезли кроликов для спортивной охоты. Природные условия оказались для них благоприятными, а местные хищники - не опасными.
В результате кролики расплодились на столько, что уничтожили обширные территории пастбищ.
Лисы, привезённые для уничтожения кроликов нашли более лёгкую добычу (местных сумчатых).
Лишь позже удалось определить паразита и решить проблему. 4.
    Земледельцы ищут методы борьбы с сорняком ранее не встречавшимся в нильской долине.
Невысокое растение с крупными листьями и мощным корнем уже несколько лет ведёт наступление на обрабатываемые земли Египта.
Местные агрономы считают его чрезвычайно активным вредителем. Оказывается, что это растение известно в Европе под названием «хрен деревенский».
Вероятно его завезли русские специалисты, строившие металлургический комбинат.    Концепция экологической ниши применима и к растениям.
Как и у животных их конкурентоспособность высока лишь в определённых условиях.    Пример: Платаны растут по берегам рек и в поймах, дубы на склонах.
Платан приспособлен к переувлажнённой почве.
Семена платана распространяются вверх по склону и этот вид может расти там при отсутствии дубов.
Аналогично, жёлуди, попадая в пойму, гибнут из-за избытка влаги и не способны конкурировать с платанами.    Экологическая ниша человека - состав воздуха, воды, пищи, климатические условия, уровень электромагнитного, ультрафиолетового, радиоактивного излучения и пр. Адаптация, изменение или вымирание экосистем.    В природе каждое поколение любого вида подвергается отбору на выживаемость и воспроизводство.
Особи, которые выживают и размножаются, передают свои гены следующему поколению, а гены тех, что погибли, не оставив потомства, отсеиваются из генофонда.
Таким образом генофонд каждого вида испытывает действие естественного отбора.
Поэтому почти все признаки организма служат выживанию и воспроизводству.    Адаптация - это процесс приспособления живых организмов к определённым условиям внешней среды.    Существуют следующие виды адаптации: 1.
    Адаптация к климатическим и другим абиотическим факторам (чистая шерсть, перелёт птиц на юг, зимняя спячка у медведей, опадение листвы, холодостойкость хвойных деревьев). 2.
    Адаптация к добыванию пищи и воды (у жирафа - длинная шея, чтобы есть листья с деревьев, паук плетёт сеть, хищники - быстро бегают, длинные корни растений в пустыне). 3.
    Адаптация, направленная на защиту от хищников и устойчивость к заболеваниям и паразитам (заяц - быстрый бег, ёж - иглы, заяц - окраска, комочки у растений). 4.
    Адаптация, обеспечивающая поиск и привлечение партнёра у животных и опыление у растений (яркое оперение, пение, запах, яркий цвет у цветков). 5.
    Адаптация к миграциям у животных и распространение семян у растений (перелёт птиц, стада лошадей, крылья у семян для переноса ветром, колючки у семян).    При изменении любого абиотического или биотического фактора вид ожидает один из трёх путей: 1.
    Миграция - часть популяции может найти новое местообитание с подходящими условиями и продолжить там своё существование. 2.
    Адаптация - в генофонде могут присутствовать гены, которые позволят некоторым особям выжить в новых условиях и восстановить потомство.
Через несколько поколений под действием естественного отбора возникнет популяция, хорошо приспособившаяся к новым условиям. 3.
    Вымирание - если ни одна пара особей не может мигрировать, спасаясь от воздействия неблагоприятных факторов, а те выходят за пределы устойчивости всех индивидов, то популяция исчезнет (динозавры).    Это означает, что в разные периоды истории Земля была населена разными существами.
Ни одному виду не гарантировано выживание.  Ископаемые остатки свидетельствуют, что виды появляются, распространяются, дают начало другим видам и в большинстве случаев вымирают.    Итак по мере изменения условий существования, некоторые виды адаптируются и преобразуются, а другие вымирают.
Что же определяет их судьбу?    Выживание вида обеспечивается его генетическим разнообразием и слабыми колебаниями внешних условий.    Если генофонд очень разнообразен, даже при сильных изменениях среды некоторые особи сумеют выжить.
При низком разнообразии генофонда, наоборот, малейшее изменение среды может привести к вымиранию вида, поскольку генов, позволяющих особям противостоять отрицательному воздействию не найдётся.    Если изменения малозаметны и/или происходят постепенно, большинство видов сумеет приспособиться и выжить.
Возможны такие катастрофические изменения (ядерная война), что не выживет ни один вид.    На выживание также влияет географическое распространение.
Чем шире распространён вид, тем, как правило, выше его генетическое разнообразие и наоборот.
Кроме того, при обширном ареале некоторые его участки могут быть удалены или изолированы от районов, где нарушались условия существования, в них вид сохранится, даже если исчезнет из других мест.    Если в новых условиях часть особей выжила, то восстановление популяции и дальнейшая адаптация будут зависеть от скорости воспроизведения, поскольку изменение признаков происходит только путём отбора в каждом поколении.    Например: пара насекомых даёт несколько сотен потомков, которые проходят жизненный цикл за несколько недель.
С-но: скорость воспроизведения у насекомых в тысячу раз выше, чем у птиц, выкармливающих  2-6 птенцов в год, и одинаковый уровень приспособленности к новым условиям разовьётся во столько же раз быстрее.
Стоит ли удивляться, что насекомые быстро адаптируются и приобретают устойчивость к применяемым против них пестицидам, тогда как другие дикие виды от этого гибнут.    Важны и размеры организма.
Мухи могут существовать и в мусорном ведре, тогда как крупным животным для выживания нужны обширные пространства.    Сельское хозяйство с его узкой генетической базой оказывается беззащитным.
Сокращение генетического разнообразия с одной стороны и ускоряющееся ухудшение окружающей среды с другой стороны, не способствуют устойчивости биосферы. Поэтому в ближайшие 50 лет человечеству предстоит сделать выбор: или создать устойчивую чело- веческую экосистему или стать свидетелями глобальной катастрофы. Термин «Экология» впервые был введён в 1869 году Геккелем.
По определению Геккеля «Экология» - наука об экономии природы (наука о жилище – греч.). Экология – наука об отношении организма или групп организмов к окружающей среде в соответствии с уровнем организации окружающей жизни. Существует два вида экологии: 1)      Аутэкология – взаимоотношение со средой отдельного организма. 2)      Синэкология – комплексное изучение групп организмов, составляющих определённое единство.                        Структура экологии Экология быстро развивается на стыке с другими науками.
Существует эерографическая, химическая, математическая экологии. Задачи экологии как науки: 1)      Исследование закономерности организации жизни, в т.ч.
и в связи с антропогенным воздействием на отдельные экологические системы и всю биосферу в целом. 2)      Создание научной основы рационального использования природных ресурсов. 3)      Восстановление нарушенных природных систем. 4)      Регулирование численности популяции живых организмов. 5)      Сохранение эталонных участков биосферы. Экология и инженерная охрана природы. Инженерная экология – это система инженерно-химических предприятий, направленных на сохранение качества природной среды в условиях растущего промышленного производства. Понятие охраны природы имеет двоякий смысл: 1)      Комплексная научная дисциплина, разрабатывающая общественные принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов.
2)      Система мероприятий, направленных на поддержание рационального взаимодействия между деятельностью человека и окружающей его природы. Понятие окружающей среды также имеет два смысла: 1)      Это внешняя, но находящаяся в непосредственном контакте с субъектом или объектом среда. 2)      Это совокупность абиотической (неживой), биотической (живой) и социальных сред, совместно оказывающих влияние на человека и его хозяйство. Охрана окружающей природной среды – это комплекс государственных, международных, региональных, административно-хозяйственных, политических и общественных мероприятий, направленных на поддержание химических, физических и биологических параметров функционирования природных систем в пределах необходимых с точки зрения здоровья и благосостояния человека. Основы общей экологии: Учение о биосфере и её эволюции (В.И.Вернадский) Согласно В.И.Вернадскому биосфера – это оболочка земли, включающая как область распространения живого вещества, так и само живое существо.
На Земле жизнь сосредоточена в гидросфере, литосфере и тропосфере.
Нижняя граница атмосферы расположена на 2-3 км ниже поверхности материков и на 1-2 км ниже дна океана. Верхняя граница биосферы – озоновый слой, который расположен в стратосфере на 20-25 км от поверхности Земли. За несколько миллиардов лет своего существования биосфера прошла сложную эволюцию. Основным этапом было возникновение жизни из неживой материи.
Этому предшествовало образование сложных органических веществ из водорода, аммиака, углекислого газа, метана и воды под воздействием высоких температур, электроразрядов, солнечного излучения и вулканической деятельности.
Из-за этого образовывались молекулы аминокислот, азотистых оснований, т.е. вещества, из которых состоят белки, нуклеиновые кислоты и вещества-носители энергии АДФ, АТФ. Важнейшим этапом эволюции было то, что органические вещества подвергались процессам распада и синтеза, причём продукты распада одних молекул являлись источником синтеза для других молекул.
Так возник первичный водоворот органических веществ.
Концентрация органических веществ в толще воды была неравномерной.
В результате возникали калоидные сгущения, получившие название коацерват.
Характерная особенность – наличие границы с окружающей средой.
Коацерваты рассматривались в качестве первой биоструктуры.
Эти капли разрушались, образовывались вновь, делились.
В конечном итоге получилось, что сохраняться могли лишь те капли, которые при делении не теряли в дочерних каплях свои признаки, химический состав и структуру, т.е.
приобрели способность к самовоспроизводству. Важной особенностью коацерватов было то, что они могли избирательно поглощать из окружающей среды необходимые им вещества и избавляться от ненужных веществ.
Этот момент даёт начало обмену веществ, процессам переноса энергии и информации.
Согласно существующей сейчас теории также и  появились первые живые организмы.
Дальнейшее усложнение жизни связано с возникновением многоклеточных организмов.
Наиболее развитой и признанной сейчас является колониальная гипотеза возникновения многоклеточных организмов.
Согласно этой гипотезе произошло следующее: клетка разделилась, но её дочерние составляющие не разошлись, а стали существовать вместе.
Причём сначала обе клетки были абсолютно одинаковыми, а потом стали возникать различия в химическом составе и структуре, что соответственно привело к функциональной специализации.
Одни клетки стали отвечать за поглощение, другие – за движение, третьи – за размножение.
В течение миллионов лет многоклеточные организмы эволюционировали и в конце концов появился человек, который сейчас преобразовывает биосферу в ноосферу. Понятие об афтотропности человечества. Афторопными называются организмы, которые получают своё органическое вещество из неорганического, не используя уже готовые органические вещества других организмов. Гетеротропными называются организмы, которые для построения своего органического вещества используют уже готовые органические вещества других организмов. Человек – гетеротропное вещество, единственный организм, создавший производство и развил технологию. Жизнь как термодинамический процесс. Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является непрерывный обмен веществ с окружающей средой. Белковое тело – это организованная макромолекулярная совокупность ряда специфических веществ: нуклеиновых кислот, аминокислот, соединение азота и фосфора.
Рассмотрим простейшую физическую систему, состоящую из нагретого тела т окружающей среды. Градиент – это вектор, направленный из точки с минимальным значением параметра в точку с максимальным значением параметра. В связи с тем, что в рассматриваемой системе существует градиент температур, то согласно второму закону термодинамики эта система будет стремиться к состоянию теплового равновесия, т.е.
к такому состоянию, когда ТТЕЛА=ТОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, т.е.
вся энергия тела будет рассеяна в виде тепла и при наступившем термодинамическом равновесии любые энергетические процессы станут невозможны.
Система, находящаяся в состоянии термодинамического равновесия имеет максимальную энтропию, так, обратно второму закону термодинамики можно сформулировать следующее обращение: любая система стремится к расстоянию с максимальной энтропией.
Считается, что чем больше энтропия, тем больше хаос в системе. Непрерывный поток солнечной энергии воспринимается молекулами афтотрофных живых организмов и преобразуется в энергию химических связей, т.е.
живые организмы вносят в систему структуру, порядок, и в связи с этим, в отличие от всех других физических и   химических систем с живыми организмами, могут двигаться против градиента энтропии, т.е.
в сторону уменьшения энтропии. Говорят, что живые организмы вырабатывают отрицательную энтропию или негтропию.
Энергию для этого они естественно получают от солнца.  Экологические факторы и их действия. Экологический фактор – это любое условие среды, способное оказать прямое или косвенное воздействие на живые организмы хотя бы на одной из фаз их развития. Экологические факторы делятся на две категории: 1)      Факторы неживой природы или абиотические факторы. 2)      Факторы живой природы или биотические факторы. Абиотические факторы в свою очередь делятся на: 1)      Климатические (освещённость, температура, влажность, атмосферное давление, скорость движения ветра) 2)      Почвенно-грунтовые (плотность, механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость) 3)      Орографические (рельеф, высота над уровнем моря) 4)      Химические (газовый состав воздуха, количество растворённых в воде солей и т.д.) Биотические факторы в свою очередь делятся на: 1)      Зоогенные (животный мир) 2)      Фитогенные (факторы растительности) 3)      Микробиогенные (влияние живых организмов) 4)      Антропогенные (влияние человека) Экологические факторы можно классифицировать по степени постоянства их воздействия на живые организмы или по периодичности. Бывают: 1)      Первичные периодические факторы, т.е. факторы, связанные с вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси.
Это смена времён года, смена дня и ночи. 2)      Вторичные периодические факторы, которые являются следствием первичных периодических факторов.
Это температура, влажность, количество растворённого в воде кислорода, количество растительной пищи и другие. 3)      Непериодические факторы.
Это почвенно-грунтовые факторы, факторы, связанные со стихийными бедствиями, большинство антропогенных воздействий. Абиотические факторы наземной среды. Климатические факторы. Поступающая от Солнца лучистая энергия это 99% электромагнитного излучения с длиной волны от 0,17 до 4 микрон.
Причём 48% поступает на видимую часть спектра, а 45% на инфракрасную часть спектра. Количество солнечной энергии, поступающей к Земле постоянно, однако, разные районы земного шара получают разное количество энергии, что связано с наклоном земной оси.
Так, например, в умеренной зоне на единицу площади приходится в 6 раз больше энергии, чем в Полярной зоне.
Часть солнечной энергии отражается земной поверхностью.
Чистый снег отражает до 95% энергии, загрязнённый снег до 50%, хвойные леса до 15%, чернозём до 5%.
Освещённость земной поверхности связано с вращением Земли вокруг своей оси, в результате чего у всех организмов существуют суточные ритмы деятельности. Влажность – это количество водяного пара, растворённого в атмосферном воздухе. Большинство водяного пара содержится в нижних слоях атмосферы (до 2км).
Влажность существенно зависит от температуры. Чем температура больше, тем больше водяного пара может содержать атмосфера.
Разность между максимально возможной и текущей влажностью называется дефицитом влажности.
Это важный экологический параметр, который характеризует сразу два фактора – температуру и влажность.
Чем больше дефицит влажности, тем суше и   теплее. Атмосферное давление. В атмосфере существует два типа зон, зависящих от давления. 1)      Зоны пониженного давления (циклоны), которые характеризуются неустойчивой погодой, с большим количеством осадков. 2)      Зоны повышенного атмосферного давления (антициклоны), которые характеризуются устойчивой погодой без осадков. Движение воздуха. В этом случае, движущей сило процесса является разность атмосферных давлений в двух точках земного шара.
Воздух движется из точки с повышенным давлением в точку с пониженным давлением. Почвенно-грунтовые факторы. Почва – это рыхлый поверхностный горизонт суши, способный производить урожай растений.
Почва – это трёхфазная среда, включающая в себя жидкие, твёрдые и газообразные компоненты.
По вертикали почва разделяется на отдельные слои горизонта.
Все горизонты представляют собой смесь органических и неорганических веществ. Минеральный состав почвы: 50% - оксид кремния, 25% - глинозём или оксид алюминия, 10% - оксид железа, а также оксиды калия, фосфора, кальция и магния – каждый до 5%.
В числе органических веществ, находящихся в почве, можно выделить белки, жиры, воск, смолу и т.д.
Одно из наиболее важных свойств почвы – это её механический состав, т.е.
размер частиц, из которых почва состоит.
Чем меньше размер частиц, тем ближе почва к глинистой.
Чем больше размер частиц, тем больше почва к песчаной. Плотность почвы. Группа тепловых факторов (теплоёмкость, теплопроводность). Группа водных факторов (влагоёмкость, влагопроницаемость). Аэрация (насыщенность почвы воздухом). Кислотность или показатель рН. Абиотические факторы водной среды. Водная среда – это своеобразная среда обитания живых организмов, отличающихся от воздушной прежде всего плотностью и вязкостью. Плотность в 80 раз больше плотности воздуха. Вязкость в 55 раз больше вязкости воздуха. Подвижность, т.е. постоянное перемещение водных масс в пространстве. Температурная стратификация, т.е.
изменение температуры с глубиной. Периодические, годовые, сезонные суточные изменения температуры воды. Прозрачность воды. Солёность воды, т.е. содержание растворённых карбонатов, хлоридов, сульфатов.
В пресной воде преобладают карбонаты, в солёной – хлориды и сульфаты.
Средняя солёность Мирового океана 35г/литр.
Большинство внутренних морей существенно менее солёные: Чёрное море – 19г/литр, Каспийское море – 14г/литр. Количество растворённого кислорода. Кислотность или показатель рН. Биотические факторы. Биотические факторы – это совокупность влияния жизнедеятельности одних организмов на другие.
Биотические факторы можно разделить на прямые и косвенные. Прямые – это непосредственное влияние одних организмов на другие. Косвенные – это влияние через изменение комплекса абиотических факторов Понятие и лимитирующем факторе. В 1840 году был разработан немецким учёным Либихом.
Он создавал теорию минерального питания растений и установил, что развитие растений зависит не от тех веществ, которых хватает, а от тех, которых не достаёт, пусть даже они необходимы в микроколичествах. Им был сформулирован закон минимума, согласно которому, необходимо увеличить в почве содержание того питательного вещества, концентрация которого минимальна.
На этой основе и было сформулировано понятие лимитирующего фактора. Лимитирующий фактор – это фактор, который находится как в избытке, так и в недостатке по отношению к оптимальным требованиям организма. Понятие об экологической нише. Любой живой организм адаптирован к вполне определённым параметрам окружающей среды. Изменение этих параметров может вызвать укрепление жизнедеятельности или гибель организма.
Экологическая ниша – это совокупность множества параметров среды, определяющих условие существования того или иного вида и его функциональные характеристики, такие как передача энергии и обмен информации.
Таким образом, экологическая ниша определяет не только положение вида в пространстве, но и его функциональную роль в сообществе, а также его положение относительно абиотических факторов. Моделью экологической ниши является часть многомерного пространства экологических факторов. Рассмотрим вид живых организмов, существование которых зависит от температуры, давления и влажности. Моделью экологической ниши является параллелепипед в трехмерном (3D) пространстве (рис.
№1). Допустим, что один из параметров вышел из экологической ниши: например T>T2, тогда возможны два варианта: 1)      Вид приспособится к новым условиям существования и его экологическая ниша станет больше. 2)      Вид не сможет приспособиться и погибнет, а его экологическую нишу займёт другой вид. Рисунок №1 >>> Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Одни организмы могут существовать в широких интервалах изменения экологических факторов, другие – в узких. Рассмотрим график зависимости активности организмов от температуры (рис.
№2). Рисунок №2 >>> Первый и третий вид существуют в узком интервале температур, причём первый при низких, а третий при высоких температурах. Второй вид может существовать в широких интервалах изменения температуры. Адаптацией называется эволюционно выработанная и наследственно закреплённая способность живых организмов, позволяющая им существовать в условиях динамически изменяющихся экологических факторов. Существуют следующие формы адаптации: 1)      Морфологическая адаптация – это приспособление внешней формы организма к окружающей среде. 2)      Физиологическая адаптация – это приспособление внутреннего строения организма к окружающей среде, например, животные пустынь могут получать воду за счёт биохимического расщепления жиров. 3)      Поведенческая адаптация – это, например, сезонные кочёвки птиц или спячка у животных. Принцип минимальной амплитуды. Живой организм при прочих равных условиях выбирает такое место обитания, в котором обеспечивается минимальная амплитуда колебаний одного или нескольких лимитирующих факторов. Популяция, её структура и динамика. Популяция – это исторически сложившаяся естественная совокупность особей данного вида, связанных между собой определёнными взаимоотношениями и приспособлением к жизни в условиях определённого района. Различают географические и экологические популяции. Географическая популяция – это группа особей одного вида, населяющие территории с однородными условиями существования. Экологическая популяция – это группа особей одного вида, находящихся в таких условиях, где любые две могут явновероятно скреститься друг с другом. Экологическая популяция является подсистемой географической популяции.
Каждая популяция имеет определённую структуру: возрастную, пространственную и др.
Каждая популяция имеет определённую численность и амплитуду колебаний этой численности. Численность популяции – это количество особей данного вида в популяции. Плотность популяции – это численность популяции, отнесённая к единице площади или объёма. Численность популяции не бывает постоянной, и колеблется в том или ином пределе. Рассмотрим несколько типов динамики популяции: 1)      Экспоненциальный рост при отсутствии любых ограничивающих факторов.
В реальности такой тип динамики существовать не может.      N                                                                                                                  t            2)    Численность популяции переходит с уровня N0 на N1.             3) Экспоненциальный рост, а затем экспоненциальное падение численности. Все типы динамики делятся на две группы: 1)      Периодические (осцилляция) 2)      Непериодические (флуктуация) Промышленная экология. Промышленное производство и его воздействие на окружающую среду. Ещё в начале века Вернадский отметил, что деятельность человека стала сравнима с геологическими преобразованиями.
В настоящее время человек использует более 60% суши и более 15% речных вод.
Ежегодно человек добывает более 100 миллиардов тонн руды, уничтожая более 20 миллионов гектаров леса.
В своей деятельности человек использует более 500 тысяч химических соединений.
Из них более 40 тысяч вредны для человека, более 15 тысяч токсичны.
Схема потребления ресурсов городом с населением более 1 миллиона человек. Воздействие человека на биосферу сводится к четырём главным формам: 1)      Изменение структуры земной поверхности (строительство водохранилищ, осушение болот и т.д.). 2)      Изменение состава биосферы, круговорота и баланса слагаемых её веществ (изъятие полезных ископаемых, выброс различных загрязнений и т.д.).
3)      Изменение энергетического, в частности, теплового баланса отдельных регионов земного шара и биосферы в целом. 4)      Изменения, вносимые в совокупность живых организмов (уничтожение одних видов и создание новых видов). Классификация загрязнений окружающей среды. Загрязнением в узком смысле слова называется внесение в какую-либо среду, не характерное для неё химических, физических и биологических компонентов. Непосредственными объектами загрязнений служат компоненты экотопа.
Косвенными объектами загрязнений служат составляющие биоценоза.
Первую классификацию загрязений предложил американский учёный Парсон.
Она заключает в себя следующие типы загрязнений: 1)      Сточные воды. 2)      Минералы, неорганические кислоты и соли. 3)      Органические кислоты и соли. 4)      Твёрдый сток. 5)      Вещества, имеющие питательную ценность для растений. 6)      Радиоактивные вещества 7)      Носители инфекции Существует и иная классификация, которая первоначально делит загрязнения на естественные и антропогенные.
К антропогенным относятся: 1)      Механические (загрязнение среды компонентами, оказывающие лишь механическое воздействие без физико-химических последствий). 2)      Химические (изменение естественных химических свойств среды). 3)      Физическое (шумовое, световое, тепловое, электромагнитное, радиоактивное). 4)      Биологическое (загрязнение путём внесения в среду биологического организма). Загрязнением в широком смысле слова называется внесение в ту или иную экологическую систему несвойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, потоки энергии и информации, вследствие чего данная экосистема разрушается, или снижается её продуктивность.
Согласно этому определению, загрязнение среды можно классифицировать следующим образом:          Ингридиентное загрязнение – это совокупность веществ, качественно или количественно чуждых биоценозу. Параметрическое загрязнение – это изменение качественных параметров окружающей среды. Биоценотическое загрязнение – это воздействие на состав и структуру популяций организма. Социально-деструктивное – это изменение ландшафта и экосистем в процессе природопользования. Последствия загрязнений: 1)      Загрязнение есть нежелательный процесс потерь вещества, энергии, труда и средств, превращенных в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере. 2)      Загрязнение снижает продуктивность как отдельных экологических систем, так и всей биосферы в целом. 3)      Загрязнение имеет следствие необратимых разрушений как отдельных систем, так и всей биосферы в целом, включая воздействия на глобальные физикохимические параметры среды. 4)      Загрязнение прямо или косвенно ведёт к ухудшению физического и морального состояния человека. Загрязнение атмосферы. Структура и состав атмосферы. Атмосфера – это газовая оболочка Земли, состоящая из нескольких слоёв, между которыми находятся переходные слои – паузы. Наиболее плотная – нижняя часть атмосферы – тропосфера.
Она содержит 80% всего воздуха.
Протяжённость тропосферы  - 7-10 километров на полюсах и 16-18 километров по экватору.
Температурный интервал тропосферы – от +40оС до –50оС.
За тропосферой следует стратосфера, а между ними – тропопауза.
Протяжённость стратосферы примерно 40 километров. До высоты 30 километров температура стратосферы примерно –50оС, а затем начинает расти и на высоте 50 километров составляет +10оС.
Это связано с наличием в стратосфере озонового слоя, расположенного на высоте 25-40 километров. За стратосферой следует стратопауза, а далее – мезосфера.
Т.к.
озона в мезосфере существенно меньше, то и ниже температура. На высоте 80 километров температура примерно равна – 70оС. За мезосферой следует мезопауза, а потом – термосфера или ионосфера.
Для неё характерно существенное повышение ткмпературы с высотой.
На высоте 600 киломеров температура равна +1500оС, однако тела в ионосфере нагреваются примерно до +200оС. После ионосферы следует ионопауза, а за ионопаузой – экзосфера.
Её высота – более 800 километров от Земли. До высоты 100 километров состав воздуха практически не меняется.
Выше – газы переходят в атомарное состояние.
Выше 600 километров в атмосфере преобладает гелий, а выше 2000 километров – водород. Источники загрязнения атмосферы. Существуют два разных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. От естественных источников в атмосферу поступает: пыль космическая (до 5 миллионов тонн в год), пыль вулканическая, пыль растительная, пыль от эрозий почвы, морская соль, дымы от пожаров, вулканические газы, газы от разложения растений и животных, газы от жизнедеятельности растений и животных.
Естественные загрязнители носят распределённый характер.
Уровень загрязнения одних является фоновым и мало изменяется.
Особую роль играет атмосферная пыль.
Она способствует конденсации паров воды и образованию осадков.
Пыль и капли воды поглощают жёсткое ультрафиолетовое излучение и защищает живые организмы от излучения.
Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность, нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия.
Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды.
В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения. Классификация промышленных выбросов в атмосферу. Промышленные выбросы можно классифицировать: 1)      По организации отвода и контроля. a)      Организованный (выброс через специально созданные газоходы, воздуховоды и шахты). b)      Неорганизованный. 2)      По температуре. a)      Нагретые выбросы (когда температура выбросов больше температуры окружающей среды). b)      Холодные выбросы (когда температура выбросов равна температуре окружающей среды). 3)      По признаку очистки. a)      Выбросы без очистки (организованные или неорганизованные). b)      Выбросы после очистки (организованные). 4)      Выбросы делятся на первичные и вторичные. a)      Первичные (поступают непосредственно от источника выброса). b)      Вторичные (продукты преобразования первичных в атмосфере). Классификация источников загрязнений воздушной среды. 1)      По назначению. a)      Технологические. b)      Вентиляционные. 2)      По месту расположения. a)      Незатенённые или высокие находятся в зоне недеформированного воздушного потока с высотой больше чем 2,5 высоты окружающих зданий. b)      Затенённые расположены на высоте от 2 метров до 2,5 высоты окружающих зданий. c)      Наземные расположены на высоте от 0 до 2 метров от поверхности земли. 3)      По геометрической форме. a)      Точечные (трубы, шахты). b)      Линейные (открытые окна, аэрационные фонари). 4)      По режиму работы. a)      Непрерывные b)      Периодические c)      Залповые d)      Мгновенные 5)      По дальности распространения. a)      Внутриплощадные (когда выбросы создают повышенную концентрацию загрязняющих веществ.
Случается только на промышленных площадках, но не в населённых пунктах). b)      Внеплощадные (когда повышенная концентрация загрязняющих веществ создаётся в населённых пунктах). Химические превращения веществ в атмосфере. Практически все химические вещества, попадая в атмосферу претерпевают превращения под действием солнечного света.
Так, молекула А при взаимодействии с квантом света переходит в возбуждённое состояние: А+h??A*.
В дальнейшем возможны следующие превращения: 1)      Дизактивация за счёт излучения: А*?h?. 2)      Дизактивация за счёт соударения: A*+D?D*+A. 3)      Диссоциация: A+?C+B. Чаще всего, вновь образовавшиеся при диссоциации молекулы очень активны, и приводят к цепи химических превращений, в результате которых образуются нежелательные соединения, например фотохимический смог. Последствия загрязнения атмосферы. Запылённость. Запылённость атмосферы оказывает влияние на отражающую способность Земли.
Существует стандарт на суммарную запылённость атмосферы: 1500 кг/га.
В промышленных районах запылённость достигает 60000 кг/га.
Частицы пыли сокращают доступ ультрафиолетовой радиации и образуют ядра конденсации паров воды.
Всё это увеличивает отражающую способность атмосферы и приводит к похолоданию климата.
Пыль, попавшая на поверхность ледников, поглощает энергию и способствует их таянию.
С другой стороны, промышленная пыль содержит токсичные вещества.
Мелкодисперсная пыль свободно проникает в лёгкие и приводит к фиброзным изменениям.
Токсичные вещества, содержащиеся в пыли, проникают через слизистую в организм и отравляют его.
Особенно опасна асбестовая пыль.
Она вызывает микротравмы на клеточном уровне, что приводит к раковым заболеваниям. Загрязнение оксидами углерода. Основную роль в прозрачности воздуха играет углекислый газ.
Он свободно пропускает ультрафиолетовое излучение, но является экраном для инфракрасного излучения.
Это приводит к повышению температуры преземного слоя атмосферы.
Оксид углерода СО или угарный газ не оказывает влияния на физическое состояние атмосферы, но при этом влияет на организмы животных (разрушает гемоглобин, расстраивает нервную и сердечно-сосудистую системы). Загрязнение оксидом серы. Наиболее загрязнено соединениями серы северное полушарие.
При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается SO2, который потом окисляется до SO3.
Соединяясь с водой, оксиды серы образуют серную и сернистую кислоты, которые, взаимодействуя с пылевыми частицами, образуют сульфаты и сульфиды.
Накопление кислот и сульфатов в атмосфере приводит к выпадению кислотных осадков.
В настоящее время, плотность дождевой воды над промышленными районами превышает норму в 10-1000 раз.
Изменение рН атмосферных вод наиболее сильно сказывается на действии ферментов и гормонов живых организмов.
Крупные виды в меньшей степени страдают от изменения рН, т.к.
их защищает кожа.
Наиболее сильно на кислотность воды реагирует молодь.
В подкисленных водных экосистемах все организмы быстро вымирают или из-за прямого воздействия ионов водорода или из-за невозможности разложения или из-за отравления вредными веществами, образующимися из-за действия кислот на почву. Оксиды азота. Оксиды азота поступают в атмосферу в основном с выхлопными газами автомобилей, а также в результате высокотемпературного сжигания топлива тепловых электростанций.
Под воздействием ультрафиолетовых лучей оксид и диоксид азота превращаются друг в друга с образованием атомарного кислорода и азота.
Атомарный кислород и озон вступают в соединение с углеводородами с образованием свободных радикалов – молекул, с незаполненными связями, вследствие чего обладающие высокой химической активностью.
Свободные радикалы взаимодействуют друг с другом и с веществами, находящимися в атмосфере, образуя вторичные загрязнения – фотохимический смог. Загрязнение гидросферы. Гидросфера – это водная оболочка Земли, представляющая собой совокупность морей, озёр, рек, болот, ледников и подземных вод. Пресная вода составляет только 2,5% от всех запасов воды.
Примерно 70% пресной воды содержится в ледниках.
Площадь всех озёр на земном шаре примерно 2 миллиона км2, болот 3 миллиона км2.
Более 50% болот находится на территории нашей страны. Употребление воды. Ежегодно люди расходуют около 3000 км3 воды, из них 150 км3 безвозвратно.
Больше всего воды потребляет сельское хозяйство. Причём ? безвозвратно.
Например: на производство 1 тонны пшеницы расходуется 1,5 тонны воды, на производство 1 тонны риса – 7 тонн воды, 1 тонны хлопка – 10 тонн воды. В промышленности вода используется для следующих целей: 1)      Приготовление растворов. 2)      Охлаждение и нагрев жидкостей и газов. 3)      Для теплоэнергетических целей. 4)      Для очистки растворов и газовых смесей. 5)      Для транспортировки сырья. 6)      Для удаления отходов. 7)      Для мытья оборудования, тары. На   производство   1  тонны   стали  расходуется  до   20  тонн  воды,   1  тонны  азотной   кислоты – 180   тонн воды, 1 тонны пластмассы – 1000 тонн воды, 1 тонны синтетического каучука – 3000 тонн воды.
Среднехимический комбинат ежедневно расходует около 2 миллионов м3 воды высокого качества. Качество воды – это совокупность химических, физических, биологических и бактериологических показателей, обуславливающих пригодность воды для использования в промышленности, сельском хозяйстве и быту. Источники загрязнения гидросферы. 1)      Атмосферные воды, промывающие из воздуха естественные и искусственные загрязнения. 2)      Промышленные сточные воды. 3)      Бытовые сточные воды. Ежегодно в мире образуются около 1 триллиона м3 сточных вод.
Из них примерно 20% сбрасываются без очистки. При технологических процессах образуются следующие виды сточных вод: 1)      Реакционные воды - образуются в процессе реакции с выделением воды.
Загрязнены как исходными продуктами, так промежуточными и конечными. 2)      Воды, содержащиеся в сырье и исходных материалах в исходном и связанном виде.
Загрязнены аналогично реакционным водам. 3)      Промывочные воды – образуются после мытья оборудования, сырья, тары.
Загрязнены исходными и конечными продуктами. 4)      Водные абсорбенты и экстрагенты. 5)      Охлаждающие воды в основном не соприкасаются с технологичными продуктами и могут использоваться в системах оборотного водоснабжения. 6)      Бытовые воды. 7)      Атмосферные осадки, стекающие с промышленных площадок – особенно агрессивны, т.к.
загрязнены выбросами предприятий. Загрязнение гидросферы существенно опаснее, чем загрязнение атмосферы по следующим причинам: 1)      Процессы регенерации или самоочищения происходят в водной среде существенно медленнее, чем в атмосфере. 2)      Источники загрязнения водоёмов более разнообразны. 3)      Естественные процессы, протекающие в водной среде, более чувствительны к загрязнению.
Сами по себе имеют большее значение для жизни на Земле, чем процессы, протекающие в атмосфере. Загрязнения литосферы. Литосфера – это верхняя твёрдая оболочка Земли, включающая в себя земную кору и верхнюю часть мантии Земли.
Литобиосфера – эта та часть литосферы, в которой присутствуют живые организмы.
Наиболее сильно подвергаются загрязнению поверхностный слой литосферы (почва). Существуют следующие источники загрязнения почвы: 1)      Жилые дома и бытовые предприятия.
В числе загрязнений – бытовой мусор, пищевые отходы, строительный мусор и т.д. 2)      Промышленные предприятия сбрасывают твёрдые и жидкие отходы в т.ч.
чрезвычайно токсичные (цианиды, тяжёлые металлы). 3)      Теплоэнергетика.
В числе отходов – сахар, несгоревшие частицы, шлак, оксиды серы. 4)      Сельское хозяйство.
В числе отходов – ядохимикаты, удобрения. 5)      Транспорт.
В числе отходов – соединение свинца, углеводороды. Самоочищения почвы практически не происходит.
Поэтому ядовитые вещества накапливаются в ней, поглощаются растениями и далее передаются по трофическим цепям. Ущерб от загрязнения окружающей среды. Для поддержания качества окружающей среды требуются существенные затраты. Качество окружающей среды – это степень соответствия окружающей среды потребностям живых организмов. Так, согласно последним исследованиям, в промышленно-развитых странах на поддержание качества окружающей среды требуется примерно 2,5% от национального дохода. Средства на сохранение окружающей среды можно разделить на три группы: 1)      Затраты, связанные с уменьшением выбросов в окружающую среду – это затраты на строительство и эксплуатацию очистных сооружений, санитарно-защитных зон, на разработку и внедрение замкнутых и малоотходных технологических процессов, на создание систем контроля и управления уровня загрязнения среды. 2)      Затраты на компенсацию социальных последствий выбросов – это затраты, связанные с ухудшением качества среды.
Они заключаются в снижении хозяйственной ценности природных ресурсов, потерь рабочего времени за счёт заболеваний.
Ухудшение функций естественных и антропогенных экосистем. 3)      Затраты на возмещение потерь сырья и продуктов с выбрасываемыми газами, сточными водами и твёрдыми отходами.
Все выбрасываемые продукты могут быть сырьём данных или других производств.
Ущерб, наносимый природе, подразделяется на социальный, моральный и экономический. Экономический ущерб – это фактические потери, нанесённые хозяйству вследствие загрязнения среды. Экономический ущерб может быть фактическим, возможным и предотвращенным. Возможный ущерб – это ущерб, который мог быть нанесён хозяйству при отсутствии природоохранительных мероприятий. Предотвращённый ущерб – это разность между возможным и фактическим ущербом. Расчёт предотвращенного ущерба в результате снижения сброса примесей в водные объекты.    =400 рублей/тонна   - безразмерный коэффициент, значение которого зависит от конкретного водоёма.   - приведённая масса снижения сброса примесей источника в водный объект.  , где  и  соответственно приведённая сброса примесей в водный объект до и после ввода в действие очистных сооружений.       - вид сбрасываемой примеси.  - количество сбрасываемой примеси.   и - масса примесей  -го вида, сбрасываемых до и после ввода очистных сооружений.   - безразмерный коэффициент, показатель относительной опасности  -го вида.     - предельно допустимая концентрация в воде водоёма определённой категории водопользования   -го вещества. Если указано, что данного вещества в водоёме не должно быть, т.е.
  , то  . Расчёт предварительного ущерба в результате снижения выбрасываемых примесей в воздух.    =33 рубля/тонна   - безразмерный коэффициент, характеризующий относительную опасность загрязнения воздуха над развитыми территориями или водоёмами.  - поправочный коэффициент, зависящий от высоты источника выброса, скорости оседания загрязняющего вещества и разности температур между выбросом и окружающей средой  . Остальные параметры аналогичны предыдущей формуле.
Для СО:  . Структуры водной и наземной экосистемы. Экосистемы не являются однородными структурами как в пространстве, так и во времени.
Для наземной экосистемы характерна ярусность, т.е.
разделение на разновысокие структурные части.
Для каждого яруса чаще всего характерен собственный биоценоз.
Виды живых организмов, которые преобладают в экосистемах, называются доминантными. Виды, которые не только преобладают, но и определяют режимы абиотических факторов, называются эдификаторами. Водные системы подразделяются на проточные и стоячие. Компенсационный горизонт – это глубина, ниже которой не проникают солнечные лучи. Рассмотрим непроточный (стоячий) водоём (рис.
№3). Рисунок №3 >>>  1-ая зона – литоральная – просвечивается солнцем до дна. 2-ая зона – лимническая – зона, которая просто просвечивается солнцем, но не до дна. 3-яя зона – профундальная – зона, которую не достигают солнечные лучи. Для проточных водоёмов выделяют глубоководные плёсы и мелководные перекаты.
Для каждой зоны характерен собственный биогеоценоз. Схема биогеоценоза: Экотоп – это совокупность абиотических факторов биогеоценоза. Биоценоз – это совокупность биотических факторов биогеоценоза. Стрелки – это каналы передачи вещества, энергии и информации. Гомеостаз и сукцессия экологической системы. Естественные экосистемы существуют сотни и тысячи лет, и обладают определённой стабильностью во времени и пространстве. Состояние подвижно-стабильного равновесия экосистемы называется гомеостазом. Для естественной экосистемы гомеостаз поддерживается тем, что такие системы открыты, т.е.
происходит непрерывный обмен веществом, энергией и информацией с окружающей средой.
В отличие от естественных экосистем, антропогенные системы не могут существовать без вмешательства человека.
И для того, чтобы они находились в состоянии гомеостаза, необходимо управляющее воздействие человека. Практически во всех экосистемах их биотическая часть медленно изменяется во времени.
Сукцессия - это последовательная смена одного биоценоза другим. Кроме естественной сукцессии возможна антропогенная сукцессия. Энергия в экосистемах. Синтез первичного органического вещества. Практически всё первичное органическое вещество на Земле образуется зёлёными растениями в процессе фотосинтеза. Этот процесс идёт с поглощением энергии, которая запасается в химических связях органического вещества. Рассмотрим упрощённую схему фотосинтеза: 1)      фотон попадает в молекулу хлорофила и выбивает электрон. 2)      Фотон взаимодействует с молекулой хлорофила: АДФ+е?АТФ. 3)      Далее АТФ+СО2+Н2О?органическое вещество+О2+АДФ. В связи с тем, что растения производят органическое вещество под воздействием фотонов света, их называют фотосинтетиками.
Кроме зеленых растений, органическое вещество производится некоторыми бактериями. Энергию для этого они получают за счёт химических реакций, поэтому их называют хемосинтетиками. Существуют серобактерии, получающие энергию за счёт окисления серы до её оксидов, нитрифицирующие бактерии окисляющие аммиак до нитритов и нитратов.
Так же существуют железобактерии, окисляющие железо из двухвалентного в трёхвалентный состав. Понятие о трофической цепи. Трофическая цепь – это цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов до других. Земные растения – это афтотрофные организмы.
И так как они создают практически все органические вещества, их ещё называют продуцентами. Растительноядные животные, растения являются гетеротрофными организмами или консументами первого порядка. Плотоядные животные – консументы второго порядка – используют уже готовое органическое вещество консументов первого порядка. Трофические цепи могут быть короткими и длинными.
Трофическая сеть – это совокупность трофических цепей, связанных между собой отдельными звеньями, создающих сложную структуру. Кроме продуцентов и консументов существуют редуценты, которые разлагают органическое вещество до неорганических составляющих.
Это, прежде всего, бактерии и простейшие.
Трофическая цепь есть одновременно цепь энергетическая, т.е.
упорядоченный поток передачи энергии солнца от продуцентов к консументам различного порядка.
Любое количество органического вещества эквивалентно некоторому количеству энергии, которую можно получить, разрушив химические связи. Организмы-консументы, питаясь органическим веществом, получают энергию, часть из которой идёт на построение собственного органического вещества, а часть расходуется на движение, дыхание, теплоотдачу.
Таким образом, в силу второго закона термодинамики, поток энергии по трофической цепи неразрывно связан с её рассеиванием, т.е.
возрастанием энтропии.
Рассеивание энергии компенсируется подкачкой энергии от Солнца.
При переходе от одного трофического уровня к другому теряется до 99% энергии.
Продуктивность экосистем и соотношение в них различных трофических уровней принято выражать в виде пирамид. Энергетическая пирамида одной из сельскохозяйственных систем:                                                                                                                                                                                      -                                                 -  прибавка тканей человека                                                                                                                     -                                                     - продуцирована телятина                                                                                                                                                                                                                                                                 -                                                 - произведено кормовой       -                                                          травы                                                                                                                                 -                                                              - энергия от Солнца Экологические системы, в которых соотношение продуцируемой биомассы «Р» к расходам на дыхание, движение, теплоотдачу «R» больше единицы (P/R>1) называются системами с афторофной сукцессией.
Экологические системы, для которых P/R?1 называются системами с гетеротрофной сукцессией.
Если P/R=1, то такие системы называются стабильными. Круговорот веществ в биосфере. Все вещества, находящиеся на Земле, вовлечены в большой (геологический) и малый (биотический), процесс круговорота, причём малый является частью большого.
Большой длится сотни тысяч и миллионы лет.
Он заключается в следующем: горные породы подвергаются разрушению и выветриванию, продукты разрушения сносятся потоками воды в Мировой океан.
Там они образуют морские апластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками или извлечёнными морскими организмами.
Крупные и мелкие гестектонические изменения, т.е.
опускание материков и поднятие морского дна и приводит к тому, что эти апластования возвращаются на сушу, и процесс начинается вновь.
Биологический цикл – это круговорот химических веществ из неорганической среды через растения и живые организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии. Принципы функционирования экосистем. 1)      В естественных экосистемах получение ресурсов и избавление от отходов просходит в рамках круговорота всех элементов. 2)      Экосистемы существуют за счёт не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно. 3)      Чем больше биомасса популяции, тем ниже должен быть занимаемый ею трофический уровень.
На концах длинных пищевых цепей не может быть большой биомассы. Круговорот фосфора. В организме фосфор содержится в клеточных мембранах, нуклеиновых кислотах и веществах носителях энергии АДФ и АТФ. Рассмотрим малый биотический круговорот фосфора. PO3-4 – растворимые фосфат ионы. Биотический круговорот фосфора не замкнут.
Существуют блок-морские осадки, которые замыкаются только в пределах большого геологического круговорота фосфора. Стандартизация и охрана окружающей природной среды. Существует система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов.
Этой системе присвоен №17.
Система №17 состоит из 9 комплексов стандартов.
Номер комплекса ставится через « .
» после числа 17. Существуют следующие комплексы: 1)      Гидросфера 2)      Атмосфера 3)      Биологические ресурсы 4)      Почвы 5)      Земли 6)      Флора 7)      Фауна 8)      Ландшафты 9)      Недра Каждый комплекс включает в себя восемь групп стандартов.
Номер группы ставится через точку после номера комплекса. Группы: 0)      Основы положения. 1)      Термины определения классификации. 2)      Показатели качества природной среды. Параметры загрязняющих выбросов и сбросов, показатели интенсивности использования природных ресурсов. 3)      Правила охраны природы и рационального использования природных ресурсов. 4)      Методы определения параметров состояния природных объектов и интенсивности хозяйственного воздействия. 5)      Требования к средствам контроля и измерения. 6)      Требования к устройствам аппаратуры и сооружений по защите окружающей природной среды от загрязнений. 7)      Прочие стандарты. Далее в номенклатуре стандарта через точку идёт номер (порядок) стандарта в группе, а через тире – год ввода стандарта в действие.
Например: ГОСТ 17:1.1.16-91 это стандарт «Охрана природы : Гидросфера .
Термины и определения . 16 – номер стандарта в группе, 91 – год принятия стандарта». Круговорот азота. Азот содержится в атмосфере, где его около 80%.
Азот содержится в воде и почве в виде неорганических соединений: аммонитных, нитритных и нитратных.
Кроме того, азот содержится в живых организмах.
Прежде всего в белках и нуклеиновых кислотах. Рассмотрим малый биотический круговорот азота.

style='font-size:12.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-family:Tahoma; mso-fareast-font-family:"MS Mincho"'> NH-2 – органический азот животных и растений CO(NH2)2 – мочевина NH3 – аммиак NH+4 – ион аммония NO2 – нитриты NO-3 – нитраты N2O – оксид азота N2 – чистый азот Принципы устойчивости экосистем. Все компоненты экосистем находятся во взаимосвязи друг с другом, образуя круговорот химических элементов.
Обмен веществом между организмами можно рассматривать как процесс передачи энергии и информации.
Таким образом, в любой экосистеме, где существуют трофические цепи, существуют каналы передачи информации (химической, энергетической).
Сбалансированность биологического круговорота и устойчивость экосистем с точки зрения кибернетики обеспечивается механизмом обратной связи. Рассмотрим некоторый объект управления. На этот объект действует управления параметрами и - вектор возмущающих параметров.   отличается от    тем, что на его составляющие мы можем воздействовать.
На выходе имеем    - вектор выходных параметров. Если бы являлся только функцией управления параметрами, то мы бы всегда могли предсказать   значение  .
Однако является функцией не только  , но и   , и в связи с этим точно предсказать значение мы не можем.
Принцип обратной связи заключается в следующем: некоторый управляющий компонент системы получает информацию с выхода управляемой системы и использует эту информацию для коррекции процесса управления. Обратная связь бывает отрицательной, в этом случае она стабилизирует систему, возвращает состояние равновесия, и положительной, которая раскачивает систему, выводя из состояния равновесия. Рассмотрим экологическую систему, состоящую из двух популяций: популяция хищника и популяция жертвы. Допустим, численность популяции жертвы возросла, в результате чего для хищников становится больше еды и популяция хищника тоже растёт.
Количество хищников  становится больше, они начинают уничтожать больше жертв, в результате чего численность популяции жертв падает, а затем с некоторым запаздыванием начинает падать численность популяции хищников и система возвращается в исходное состояние. Здесь мы видим работу отрицательной обратной связи.
При некоторых условиях, обратная связь, т.е.
передача информации нарушается.
Например, если возникнет эпидемия или в системе появился новый хищник, на языке кибернетики говорят, что в каналах обратной связи появились помехи.
Роль помех могут играть и абиотические факторы.
Воздействие естественных помех на популяцию носит случайный статистический характер, т.е.
особи, для которых помехи оказались непреодолимыми погибнут, а более стойкие выживут.
Таким образом, под влиянием таких помех происходит естественный отбор и они являются фактором эволюции.
Кибернетический подход позволяет объяснить причины биологического равновесия экосистем и условия, при которых это равновесие обеспечивается. Каждая система обладает определённым запасом информации, под которой понимается мера организованности или упорядоченности системы.
Чем сложнее система, чем больше в ней перекрещивающихся трофических и энергетических цепей, тем больше в системе запас информации.
Каждая открытая система при обмене веществом и энергией с внешней средой получает из неё информацию.
При этом, эта информация стремится вывести систему из состояния равновесия.
Накопленная же система информации способна компенсировать нарушение структуры и возвратить систему в стабильное состояние.
Таким образом, экологические системы тем устойчивее во времени и пространстве, чем они сложнее или стабильность сообщества определяется числом связей между видами в трофической пирамиде.
Человек постоянно вмешивается в процессы, происходящие в экосистемах и влияет как на отдельные звенья, так и системы в целом.
Чаще всего, это не приводит к разрушению системы, нарушению её стабильности, однако, это не означает, что система осталась неизменной.
Уровень сложности системы при этом уменьшается и соответственно уменьшается запас устойчивости.
Гомеостатическое плато – это область пространства экологических параметров, в пределах которой механизмы отрицательной обратной связи способны, не смотря на стрессовое воздействие, сохранить устойчивость системы хотя бы и в изменённом виде. Круговорот воды.            Вода - весьма распространенное на Земле вещество.
Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки, озера.
Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах.
В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы. Природная вода не бывает абсолютно чистой.
Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.      Весьма важное значение для нашей планеты имеет КРУГОВОРОТ ВОДЫ.
Он слагается из процессов, имеющих разную протяженность - от оборота воды на протяжении суток в результате транспирирующей деятельности одного растения, всасывающего выпавшею атмосферную воду корнями и вновь возвращающего ее в атмосферу листьями, до медленного движения огромных масс воды, связывающего земную кору с гидросферой и атмосферой. Круговорот воды на поверхности Земли складывается из 520 тыс.
км  выпадающей и такой же массы испаряющейся воды.
При этом на континентах выпадает в год 109000 км , а испаряется 72000км . Разница в 37000 км   и есть цифровое значение полного речного стока.
С поверхности Мирового океана испаряется воды больше (448000 км ), чем выпадает осадков (441000 км ).
Разность покрывается стоком речных вод. Огромный круговорот воды сопровождает процесс созидания органического вещества.
Выделяемый растениями кислород образуется при реакции фотосинтеза за счет расщепления воды.
Однако на фотосинтез расходуется всего около 1% воды, проходящей из почвы через растения в атмосферу.
Чтобы вырастить 1 ц пшеницы, растения должны пропустить через себя не менее 10000кг воды.
По расчетам О.П.
Добродеева, при формировании общепланетарной биомассы всех ныне существующих живых организмов в результате фотосинтеза было расщеплено такое количество воды, которое в 3,5 раза больше количества, находящегося во всех реках мира. Время, необходимое для прохождения всей воды нашей планеты через систему биологического круговорота, можно определить следующим образом.
Общая масса воды в наружных оболочках Земли - земной коре, гидросфере и атмосфере, по данным А.П.Виноградова, составляет 160000000 млрд.
т. Масса воды, захватываемая годовой продукцией фотосинтезирующих организмов, около 800 млрд.т/г.
Период полного оборота всей воды в процессе образования живого вещества примерно 2 млн.
лет.
Таким образом, вся огромная масса гидросферы Земли за 2 млн.
лет проходит через растительные организмы, масса которых ничтожно мала   по сравнению с водной оболочкой. Круговые движения воды не ограничиваются поверхностью Земли.
Значительное количество воды присутствует в горных породах в виде пленочных и поровых вод, еще больше входит ее в состав минералов, образующихся в зоне гипергенеза.
Все глинистые минералы, оксиды железа и другие распространенные в этой зоне соединения содержат в своем составе воду.
Подсчитано, что в 16-ти километровом слое земной коры содержится примерно 200 млн.
км  воды.
Поступая в глубинные зоны земной коры, связанные формы воды постепенно освобождаются и включаются в метаморфические, магматические и гидротермические процессы.  С вулканическими газами и горячими источниками глубинные воды поступают на поверхность. style='mso-tab-count: 1'>       Классификация загрязнений или ущерб от загрязнения окружающей среды. Контроль и управление качеством окружающей среды. Нормативно правовые основы охраны окружающей среды. Основным документом является закон об охране окружающей народной среды, принятый 19 декабря 1991 года и состоящий из 15 разделов и 94 статей. Раздел I. Общие положения Статья 1: Задачи природоохранительного законодательства Российской Федерации.
Задачами природоохранительного законодательства Российской Федерации являются регулирование отношений в сфере взаимодействия общества и природы, с целью сохранения природных богатств и естественной среды обитания человека, предотвращения экологически вредного воздействия хозяйственной и иной деятельности, оздоровления и улучшения качества окружающей природной среды, укрепления законности и правопорядка в интересах настоящего и будущих поколений людей. Статья 3: Основные принципы охраны окружающей природной среды При осуществлении хозяйственной, управленческой и иной деятельности, оказывающей отрицательное воздействие на состояние окружающей природной среды, Советы народных депутатов, другие государственные органы, предприятия, учреждения, организации, а также граждане Российской Федерации, иностранные юридические лица и граждане, лица без гражданства обязаны руководствоваться следующими основными принципами: * приоритетом охраны жизни и здоровья человека, обеспечения благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха населения; * научно обоснованным сочетанием экологических и экономических интересов общества, обеспечивающих реальные гарантии прав человека на здоровую и благоприятную для жизни окружающую природную среду; * рациональным использованием природных ресурсов с учетом законов природы, потенциальных возможностей окружающей природной среды, необходимости воспроизводства природных ресурсов и недопущения необратимых последствий для окружающей природной среды и здоровья человека; * соблюдением требований природоохранительного законодательства, неотвратимостью наступления ответственности за их нарушения; * гласностью в работе и тесной связью с общественными организациями и населением в решении природоохранительных задач; * международным сотрудничеством в охране окружающей природной среды.
Статья 4: Объекты охраны окружающей природной среды 1.
Охране от загрязнения, порчи, повреждения, истощения, разрушения на территории Российской Федерации и республик в составе Российской Федерации подлежат: естественные экологические системы, озоновый слой атмосферы; земля, ее недра, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, леса и иная растительность, животный мир, микроорганизмы, генетический фонд, природные ландшафты.
2.
Особой охране подлежат государственные природные заповедники, природные заказники, национальные природные парки, памятники природы, редкие или находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и животных и места их обитания.
Раздел II. Право граждан на здоровую и благоприятную окружающую среду Каждый гражданин имеет право на охрану здоровья от неблагоприятного воздействия окружающей природной среды, вызванного хозяйственной или иной деятельностью, аварий, катастроф, стихийных бедствий.
Это право обеспечивается: * планированием и нормированием качества окружающей природной среды, мерами по предотвращению экологически вредной деятельности и оздоровлению окружающей природной среды, предупреждению и ликвидации последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий; * социальным и государственным страхованием граждан, образованием государственных и общественных резервных и иных фондов помощи, организацией медицинского обслуживания населения; * предоставлением каждому реальных возможностей для проживания в условиях благоприятной для жизни и здоровья окружающей природной среды; * возмещением в судебном или административном порядке вреда, причиненного здоровью граждан в результате загрязнения окружающей природной среды и иных вредных воздействий на нее, в том числе последствий аварий и катастроф; государственным контролем за состоянием окружающей природной среды и соблюдением природоохранительного законодательства, привлечением к ответственности лиц, виновных в нарушении требований обеспечения экологической безопасности населения.
Раздел III. Экономический механизм охраны окружающей природной среды Статья 15: Задачи экономического механизма охраны окружающей природной среды. Экономический механизм охраны окружающей природной среды имеет своими задачами: * планирование и финансирование природоохранных мероприятий; * установление лимитов использования природных ресурсов, выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение отходов; * установление нормативов платы и размеров платежей за использование природных ресурсов, выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду, размещение отходов и другие виды вредного воздействия; * предоставление предприятиям, учреждениям и организациям, а также гражданам налоговых, кредитных и иных льгот при внедрении ими малоотходных и ресурсосберегающих технологий и нетрадиционных видов энергии, осуществлении других эффективных мер по охране окружающей природной среды; * возмещение в установленном порядке вреда, причиненного окружающей природной среде и здоровью человека. Статья 24: Экономическое стимулирование охраны окружающей природной среды.
1.
В Российской Федерации осуществляется стимулирование рационального природопользования и охраны окружающей природной среды путем: * установления налоговых и иных льгот, предоставляемых государственным и другим предприятиям, учреждениям и организациям, в том числе природоохранительным, при внедрении малоотходных и безотходных технологий и производств, использовании вторичных ресурсов, осуществлении другой деятельности, обеспечивающей природоохранительный эффект; * освобождения от налогообложения экологических фондов; * передачи части средств экологических фондов на договорных условиях под процентные займы предприятиям, учреждениям, организациям и гражданам для реализации мер по гарантированному снижению выбросов и сбросов загрязняющих веществ; * установления повышенных норм амортизации основных производственных природоохранительных фондов; * применения поощрительных цен и надбавок на экологически чистую продукцию; * введения специального налогообложения экологически вредной продукции, а также продукции, выпускаемой с применением экологически опасных технологий; * применения льготного кредитования предприятий, учреждений, организаций независимо от форм собственности, эффективно осуществляющих охрану окружающей природной среды.
2.
Законодательством Российской Федерации и республик в составе Российской Федерации могут быть установлены другие виды экономического стимулирования охраны окружающей природной среды.
Раздел IV. Нормирование качества окружающей природной среды Нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия на окружающую природную среду, гарантирующих экологическую безопасность населения и сохранение генетического фонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. * Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ: 1.
Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, воды, почвы, устанавливаются для оценки состояния окружающей природной среды в интересах охраны здоровья человека, сохранения генетического фонда, охраны растительного и животного мира.
2.
С учетом природно - климатических особенностей, а также повышенной социальной ценности отдельных территорий (заповедников, заказников, национальных парков, курортных и рекреационных зон) для них устанавливаются более строгие нормативы предельно допустимых вредных воздействий на природную среду.
* Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов вредных веществ: 1.
Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, воды, почвы, устанавливаются с учетом производственных мощностей объекта, данных о наличии мутагенного эффекта и иных вредных последствий по каждому источнику загрязнения, согласно действующим нормативам предельно допустимых концентраций вредных веществ в окружающей природной среде.
2.
Нормативы предельно допустимых выбросов и сбросов утверждаются специально уполномоченными на то государственными органами Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды (по химическим веществам), санитарно - эпидемиологического надзора (по микроорганизмам и биологическим веществам). * Нормативы предельно допустимых уровней шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий: 1.
Нормативы предельно допустимых уровней шума, вибрации, магнитных полей и иных вредных физических воздействий устанавливаются на уровне, обеспечивающем сохранение здоровья и трудоспособности людей, охрану растительного и животного мира, благоприятную для жизни окружающую природную среду.
2.
Указанные нормативы утверждаются специально уполномоченными на то государственными органами Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды, санитарно - эпидемиологического надзора.
* Нормативы предельно допустимого уровня радиационного воздействия: 1.
Нормативы предельно допустимого уровня безопасного содержания радиоактивных веществ в окружающей природной среде и продуктах питания, предельно допустимого уровня радиационного облучения населения устанавливаются в величинах, не представляющих опасности для здоровья и генетического фонда человека.
Указанные нормативы утверждаются специально уполномоченными на то государственными органами Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды, санитарно - эпидемиологического надзора.
2.
Для постоянного контроля за уровнем радиации население обеспечивается радиометрическими приборами.
Порядок обеспечения и перечень указанных приборов определяются Правительством Российской Федерации.
* Предельно допустимые нормы применения агрохимикатов в сельском хозяйстве: 1.
Предельно допустимые нормы применения минеральных удобрений, средств защиты растений, стимуляторов роста и других агрохимикатов в сельском хозяйстве устанавливаются в дозах, обеспечивающих соблюдение нормативов предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания, охрану здоровья, сохранение генетического фонда человека, растительного и животного мира.
2.
Указанные нормативы утверждаются специально уполномоченными на то государственными органами Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды, санитарно - эпидемиологического надзора по представлению органов государственной агрохимической службы Российской Федерации с учетом международных стандартов.
* Нормативы предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания: 1.
Нормативы предельно допустимых остаточных количеств вредных химических веществ в продуктах питания устанавливаются путем определения минимально допустимой дозы, безвредной для здоровья человека, по каждому используемому химическому веществу и при их суммарном воздействии.
2.
Указанные нормативы утверждаются государственными органами Российской Федерации санитарно - эпидемиологического надзора по согласованию с государственной агрохимической службой Российской Федерации.
* Экологические требования к продукции: 1.
В стандартах на новую технику, технологии, материалы, вещества и другую продукцию, способную оказать вредное воздействие на окружающую природную среду, устанавливаются экологические требования для предупреждения вреда окружающей природной среде, здоровью и генетическому фонду человека.
2.
Экологические требования к продукции производства и потребления должны обеспечивать соблюдение нормативов предельно допустимых воздействий на окружающую природную среду в процессе производства, хранения, транспортировки и использования продукции.
3.
Указанные требования и методы их обоснования утверждаются специально уполномоченными на то государственными органами Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды, санитарно - эпидемиологического надзора.
* Предельно допустимые нормы нагрузки на окружающую природную среду: При формировании территориально - производственных комплексов, развитии промышленности, сельского хозяйства, строительстве и реконструкции городов, других населенных пунктов устанавливаются предельно допустимые нормы нагрузки на окружающую природную среду с учетом потенциальных ее возможностей, необходимости рационального использования территориальных и природных ресурсов с целью обеспечения наиболее благоприятных условий жизни населению, недопущения разрушения естественных экологических систем и необратимых изменений в окружающей природной среде.
* Нормативы санитарных и защитных зон: Нормативы санитарных и защитных зон, санитарно - защитных зон устанавливаются для охраны водоемов и иных источников водоснабжения, курортных, лечебно - оздоровительных зон, населенных пунктов и других территорий от загрязнения и других вредных воздействий.
Раздел V. Государственная экологическая экспертиза Статья 35: Цели и принципы государственной экологической экспертизы.
1.
Государственная экологическая экспертиза проводится с целью проверки соответствия хозяйственной и иной деятельности экологической безопасности общества.
2.
Государственная экологическая экспертиза осуществляется на принципах обязательности ее проведения, научной обоснованности и законности ее выводов, независимости, вневедомственности в организации и проведении, широкой гласности и участия общественности.
Статья 36: Обязательность государственной экологической экспертизы 1.
Государственная экологическая экспертиза является обязательной мерой охраны окружающей природной среды, предшествующей принятию хозяйственного решения, осуществление которого может оказывать вредное воздействие на окружающую природную среду.
2.
Финансирование и осуществление работ по всем проектам и программам производится только при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы.
3.
Порядок проведения государственной экологической экспертизы объектов федерального, республиканского или местного значения регулируется законодательством Российской Федерации и республик в составе Российской Федерации. Статья 37: Объекты государственной экологической экспертизы.
Государственной экологической экспертизе подлежат все предплановые, предпроектные и проектные материалы по объектам и мероприятиям, намечаемым к реализации на территории Российской Федерации, независимо от их сметной стоимости и принадлежности, а также экологические обоснования лицензий и сертификатов.
Раздел VIII. Чрезвычайные экологические ситуации Статья 58: Зоны чрезвычайной экологической ситуации.
1.
Зонами чрезвычайной экологической ситуации объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных.
2.
Зоны чрезвычайной экологической ситуации объявляются постановлениями Верховного Совета Российской Федерации либо указами Президента Российской Федерации по представлению специально уполномоченных на то государственных органов Российской Федерации в области охраны окружающей природной среды на основании заключения государственной экологической экспертизы.
3.
В зоне чрезвычайной экологической ситуации прекращается деятельность, отрицательно влияющая на окружающую природную среду, приостанавливается работа предприятий, учреждений, организаций, цехов, агрегатов, оборудования, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека, его генетический фонд и окружающую природную среду, ограничиваются отдельные виды природопользования, проводятся оперативные меры по восстановлению и воспроизводству природных ресурсов.
4.
Финансирование мероприятий по оздоровлению зон чрезвычайной экологической ситуации производится, в первую очередь, за счет средств министерств и ведомств, предприятий, учреждений, организаций - непосредственных виновников деградации природной среды, аварий или катастроф, а также за счет целевых средств федерального и республиканского бюджетов.
Статья 59: Зоны экологического бедствия 1.
Зонами экологического бедствия объявляются участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны.
2.
Зоны экологического бедствия объявляются в том же порядке, что и зоны чрезвычайной экологической ситуации. В зоне экологического бедствия прекращается деятельность хозяйственных объектов, кроме связанных с обслуживанием проживающего на территории зоны населения, запрещается строительство, реконструкция новых хозяйственных объектов, существенно ограничиваются все виды природопользования, принимаются оперативные меры по восстановлению и воспроизводству природных ресурсов и оздоровлению окружающей природной среды.
3.
Финансирование мероприятий по оздоровлению зон экологического бедствия производится в порядке, установленном частью четвертой статьи 58 настоящего Закона.
Раздел IX. Особо охраняемые территории и объекты * Природно - заповедный фонд Российской Федерации * Государственные природные заповедники * Государственные природные заказники * Национальные природные парки * Памятники природы * Охрана редких и находящихся под угрозой исчезновения растений и животных * Охрана природы курортных и лечебно - оздоровительных зон * Охрана зеленых зон Раздел Х. Экологический контроль Статья 68: Задачи экологического контроля.
1.
Экологический контроль ставит своими задачами: наблюдение за состоянием окружающей природной среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; проверку выполнения планов и мероприятий по охране природы, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдения требований природоохранительного законодательства и нормативов качества окружающей природной среды.
2.
Система экологического контроля состоит из государственной службы наблюдения за состоянием окружающей природной среды, государственного, производственного, общественного контроля. Раздел XI. Образ экологического воспитания, научные исследования Статья 73: Всеобщность, комплексность и непрерывность экологического воспитания и образования.
В целях повышения экологической культуры общества и профессиональной подготовки специалистов устанавливается система всеобщего, комплексного и непрерывного экологического воспитания и образования, охватывающая весь процесс дошкольного, школьного воспитания и образования, профессиональной подготовки специалистов в средних и высших учебных заведениях, повышения их квалификации с использованием при этом средств массовой информации.
Статья 74: Обязательность преподавания экологических знаний в учебных заведениях.
1.
Овладение минимумом экологических знаний, необходимых для формирования экологической культуры граждан, во всех дошкольных, средних и высших учебных заведениях, независимо от их профиля, обеспечивается обязательным преподаванием основ экологических знаний.
2.
В соответствии с профилем в специальных средних и высших учебных заведениях предусматривается преподавание специальных курсов по охране окружающей природной среды и рациональному природопользованию.
Раздел XIII. Ответственность за экологические правонарушения Виды ответственности за экологические правонарушения: За экологические правонарушения, то есть виновные, противоправные деяния, нарушающие природоохранительное законодательство и причиняющие вред окружающей природной среде и здоровью человека, должностные лица и граждане несут дисциплинарную, административную либо уголовную, гражданско - правовую, материальную, а предприятия, учреждения, организации - административную и гражданско - правовую ответственность в соответствии с настоящим Законом, иными законодательными актами Российской Федерации и республик в составе Российской Федерации.
Раздел XV. Международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды Статья 92: Принципы международного сотрудничества в области охраны окружающей природной среды.
Российская Федерация исходит в своей политике в области охраны окружающей природной среды из необходимости обеспечения всеобщей экологической безопасности и развития международного природоохранного сотрудничества в интересах настоящего и будущего поколений и руководствуется следующими принципами: * каждый человек имеет право на жизнь в наиболее благоприятных экологических условиях; * каждое государство имеет право на использование окружающей природной среды и природных ресурсов для целей развития и обеспечения нужд своих граждан; * экологическое благополучие одного государства не может обеспечиваться за счет style='mso-tab-count: 1'>       других государств или без учета их интересов; * хозяйственная деятельность, осуществляемая на территории государства, не должна наносить ущерб окружающей природной среде как в пределах, так и за пределами его юрисдикции; * недопустимы любые виды хозяйственной и иной деятельности, экологические последствия которой непредсказуемы; * должен быть установлен контроль на глобальном, региональном и национальном уровнях за состоянием и изменениями окружающей природной среды и природных ресурсов на основе международно признанных критериев и параметров; * должен быть обеспечен свободный и беспрепятственный международный обмен научно - технической информацией по проблемам окружающей природной среды и передовых природосберегающих технологий; * государства должны оказывать друг другу помощь в чрезвычайных экологических ситуациях; * все споры, связанные с проблемами окружающей природной среды, должны разрешаться только мирными средствами.
Понятие об эффекте суммации и фоновой концентрации. Если в воздухе присутствует одно загрязняющее вещество, то должно соблюдаться условие: Ci?ПДКi где Ci и ПДКi соответственно – концентрация и предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества. Эффект суммации – это однонаправленное неблагоприятное влияние на организм нескольких разных веществ. Однонаправленное в том смысле, что вызывает одни и те же заболевания.
В таком случае говорят, что вещества входят в одну группу суммации.
Существует несколько десятков групп суммации, в одну из которых, напрмер, входит фенол и ацетон, а в другую аммиак, диоксид азота и диоксид серы.
В том случае, когда в воздухе присутствуют несколько веществ, входящих в одну группу суммации, неравенство преображается к виду :  , где n – количество веществ в группе суммации. Фоновая концентрация (СФ) – это концентрация загрязняющего вещества, без учёта вклада исследуемого источника или группы источников загрязнения.
С учётом фоновой концентрации неравенство преобразуется к виду:  В том случае, если мы имеем несколько источников выброса, которые загрязняют атмосферу одним и тем же веществом, то на территории предприятия должно соблюдаться следующее соотношение:  , где N – количество источников выброса, Сi – концентрация выброса i-го источника. Неравенство для населённого пункта имеет вид:  , где Сmaxi – максимальная концентрация i-го источника. Расчёт предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферу.            Концентрация загрязняющего вещества распространяется по факелу выброса, причём наибольшее значения концентрации достигается на оси факела выброса (оси  ). Нарисуем график зависимости концентрации загрязняющего вещества по оси факела выброса от расстояния до источника выброса.
     - максимальная приземная концентрация.
Расчёт предельно допустимого выброса состоит из нескольких частей и первая часть – расчёт максимальной преземной концентрации.  Все формулы даются для двух вариантов: горячего выброса и холодного выброса. 1)                         (горячий выброс)                                                            , где  - безразмерный коэффициент, зависящий от температурного режима атмосферы.  (грамм/секунда) – мощность выброса или количество вредного вещества, выбрасываемого в единицу времени.  - безразмерный коэффициент, зависящий от скорости оседания вредного вещества.  и  - коэффициенты, зависящие от условий выхода газа воздушной смеси из устья источника, рассчитываются по специальным формулам и имеют сложную размерность.  - безразмерный коэффициент, зависящий от рельефа местности.  (метр) – высота источника выброса.  - разность между температурой выброса газа и температурой окружающего воздуха.  (кубический метр/секунда) – объёмный расход газовоздушной смеси.  , где  (метр) – диаметр устья источника.  (метр/секунда) – линейная скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника. 2)                            (холодный выброс) Второй этап расчёта определяется опасностью расстояния от источника выброса. Опасное расстояние – это такое расстояние от источника выброса по оси факела выброса, на котором достигается максимальная приземная концентрация. 3) Расчёт предельно допустимого выброса (ПДВ). ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы по каждому выбрасываемому веществу и мощность выброса всегда должна быть  . ПДВ – это такое количество вредного вещества, которое можно выбросить в единицу времени так, чтобы с учётом эффекта суммации, фоновой концентрации и рассеивания, максимальная приземная концентрация не превышала бы ПДК. В том случае, если   , то для горячих выбросов:  , а для холодных выбросов:  . 4) Расчёт минимальной высоты источника выброса.    Пусть   , при той же мощности, в результате получим график, идущий ниже первого. Таким образом, чем больше высота источника выброса при заданной мощности, тем меньше максимально предельная концентрация. Минимальная высота источника выброса при заданной мощности выброса – это такая высота, при которой максимальная приземная концентрация равна ПДК ( ). Расчёт минимальной высоты источника выброса. Если   , то расчёт прекращается и полученное значение считается окончательно. Если   , то по полученному    считается параметр   , и считается новая высота   ,    . Итерационная процедура заканчивается, когда  . Контроль и управление качеством воды в водных объектах. Если показатели состава и свойств воды изменились под прямым или косвенным влиянием деятельности человека и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования, то такой водный объект называется загрязненным. Понятие загрязнённости воды не абсолютно.
Оно относится к вполне определённой зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования. Водоохранным называется комплекс мероприятий, обеспечивающий соблюдение норм качества воды в местах водопользования. Существуют пять аспектов водоохранных мероприятий: юридический, экономический, технический, организационный, экологический. Для воды основным нормативным показателем является также ПДК. ПДК – это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на здоровье человека и ограничение любого из видов водопользования.
Состав и свойства воды должны соответствовать нормативам не только в местах водопользования, но и в так называемом створе водопользования, но и в так называемом створе водопользования или расчётном створе, который, для проточных водоёмов расположен на 1 километр выше по течению от пункта водопользования.
А для непроточных в – в 1 километре по обе стороны от пункта водопользования. Для воды существует три типа ПДК: 1)      ПДКХП – хозяйственно-питьевое. 2)      ПДККБ – культурно-бытовое. 3)      ПДКРХ – рыбо-хояйственное Практически во всех нормативных таблицах  ПДКХП и ПДККБ равны. Жестче всех нормативов ПДКРХ. Для водных объектов всегда учитывается эффект суммации или фоновой концентрации. Существуют дополнительные требования к составу и свойствам воды.
Ограничения накладываются на следующие показатели: 1)      Количество взвешенных веществ 2)      Количество плавающих примесей 3)      Запахи 4)      Привкусы 5)      Температура 6)      Окраска 7)      Количество растворённого кислорода 8)      Кислотность или показатель pH 9)      Количество возбудителей заболеваний Кроме экологических существуют технологические ограничения на сброс сточных вод.
По технологическим причинам, запрещается сбрасывать следующие типы сточных вод: 1)      Воды, которые с помощью рациональной технологии могут быть использованы в системах оборотного водоснабжения. 2)      Воды, содержащие цепные примеси, которые подлежат утилизации на данном или других предприятиях. 3)      Воды, содержащие вредные вещества, в количествах, превышающих нормативы технологических потерь. 4)      Воды, содержащие вредные вещества, для которых не установлено нормативов ПДК. 5)      Воды, которые с учётом их состава и местных условий могут быть использованы для топлива в сельском хозяйстве. Определение условий спуска сточных вод в водные объекты. Чтобы гарантировать качество воды в месте водопользования и в створе водопользования, для каждого источника сброса по каждому загрязняющему веществу устанавливается предельно допустимый сброс или ПДС. ПДС – это масса вредного вещества, которую можно сбросить в единицу времени так, чтобы с учётом эффекта суммации, фоновой концентрации и разбавления концентрации вредного вещества в контрольном пункте не превышала бы ПДК. Для определения условий спуска сточных вод воспользуемся уравнением смешения сточных вод с природными водами:   , где  и   (кубический метр/секунда) – соответственно расход сточных вод и объёмный расход воды в водотоке.  и   (килограмм/метр кубический) – концентрация вредных примесей в сточных водах и водах водотока.  (килограмм/метр кубический) – концентрация вредных примесей перед ,,, водопользования.  - безразмерный коэффициент смешения, зависящий от скорости течения реки, извилистости реки, глубины русла реки и оттого, куда выпускают сточные воды – у берега или в фарватер реки.
Учтём, что  , а  . Возможны два варианта: 1)      Рассматриваются строящиеся предприятия, для которых по проекту известно количество сточных вод.
Необходимо определить допустимую концентрацию стока, т.е.
определить, какие очистные сооружения необходимы. 2)      Предприятия уже существуют и очистные сооружения уже построены.  Контроль загрязнения почв. В числе загрязнителей почв – различные промышленные и бытовые отходы.
Основной нормативный показатель – ПДК. Размерность ПДК для почвы – г/кг.
Сейчас для почвы установлено несколько десятков ПДК, в основном по ядохимикатам и ионам тяжёлых металлов.
Различные загрязнители поглощаются из почвы растениями, а затем передаются по трофическим цепям от одного организма к другому и в конце концов попадают в пищу человека.
Поэтому, кроме ПДК нормируются допустимые остаточные количества вредных веществ в продуктах питания.
Кроме ПДК в номенклатуру санитарного состояния почв входят следующие показатели: 1)      Общее количество аммонийного азота. 2)      Общее количество нитратного азота 3)      Общее количество хлоридов 4)      Общее количество пестицидов 5)      Общее количество ионов тяжёлых металлов 6)      Общее количество нефти и нефтепродуктов 7)      Общее количество канцерогенных веществ 8)      Общее количество удобрений 9)      Кислотность или показатель рН 10)    Количество бактерий по из типам Экологический мониторинг. Чтобы по возможности исключить неблагоприятное влияние человека на природу необходимо: 1)      Вести текущий учёт изменений в окружающей среде 2)      Научиться прогнозировать развитие этих изменений Кроме этого, необходимо знать, какая именно среда оптимальна для жизни человека.
Исходным здесь является понятие качества среды, т.е.
совокупности параметров, всецело удовлетворяющих как экологической ниши человека, так и научно-техническому развитию общества.
Для того, чтобы иметь информацию об изменениях в окружающей среде, надо иметь точку отсчёта, т.е.
исходное состояние среды без антропогенного воздействия.
Кроме этого, необходимо найти критические или наиболее чувствительные звенья в экосистемах, которые быстрее и точнее всего характеризуют состояние этих систем, а также найти показатель, соответствующий наиболее сильным воздействующим факторам и указывающий на источник такого воздействия.
Все эти мероприятия входят в систему экологического мониторинга. Мониторинг – это система наблюдений за изменениями в состоянии окружающей среды, которая позволяет прогнозировать развитие этих изменений. Экологический мониторинг состоит из нескольких частей: I звено: Глобальный мониторинг, в пределах всей биосферы на основе международного сотрудничества.   Объектами глобального мониторинга являются: 1)      Атмосфера, 2)      Озоновый экран 3)      Гидросфера 4)      Растительные и почвенные покровы 5)      Животный мир на Земле.
Характеризуемые показатели для глобального мониторинга: 1)      Радиационный баланс 2)      Тепловой баланс 3)      Газовый состав атмосферы и запыление 4)      Загрязнение больших рек и водоёмов 5)      Круговорот воды на континентах 6)      Глобальные характеристики состояния растительности, почв и животного мира 7)      Глобальные балансы углекислого газа и кислорода 8)      Крупномасштабные круговороты веществ II звено: Национальный мониторинг. III звено: Региональный мониторинг. Объекты двух звеньев: 1)      Природные экосистемы 2)      Агрономические системы 3)      Лесные экосистемы 4)      Исчезающие виды животных и растений Характеризуемые показатели для этих двух звеньев: 1)      Функциональная структура экосистем и её нарушения 2)      Популяционное состояние растений и животных 3)      Урожайность сельскохозяйственных культур 4)      Продуктивность лесонасаждений IV звено: Локальный мониторинг в пределах отдельного населённого пункта, отдельного предприятия, отдельной популяции живых организмов.
Объектами локального мониторинга являются: 1)      Приземный слой воздуха 2)      Поверхностные и грунтовые воды 3)      Промышленные и бытовые выбросы и сбросы 4)      Радиоактивное излучение 5)      Отдельные популяции живых организмов Характеризуемые показатели: 1)      Концентрации токсичных веществ 2)      Уровни физического и биологического воздействия Моделирование в экологии. Любая экологическая система очень сложна, поэтому изучение процессов, протекающих в ней на самой системе требует существенных затрат времени и средств.
Получить полную информацию о системе практически невозможно. В подобных случаях процессы и явления, происходящие в системах, стараются изучать на специально созданных искусственных объектах, которые в той или иной мере отражают свой свойство исходных систем. Моделирование – это воспроизведение характеристик некоторого объекта на другом объекте, специально созданного для его изучения. Любая модель проще реального объекта.
Она отражает не все его свойства и характеристики, а только те, которые интересны нам в данном исследовании. Перед тем, как использовать модель для изучения объекта необходимо доказать её подобие или адекватность реальному объекту.
Существует много статистических методов такого доказательства. Рассмотрим конкретные типы такого моделирования: 1)      Физическое моделирование - это создание уменьшенных копий реальных объектов и систем.
Примером физической модели в экологии является аквариум.
Основным недостатком такого типа модели является то, что при обратно масштабном переходе, т.е.
при увеличении размеров, некоторые закономерности, которые соблюдались на модели, соблюдаться перестают. 2)      Концептуальное моделирование – это создание блок-схем, взаимодействие подсистемы процессов в пределах более сложных систем.
Примером являются круговороты веществ. 3)      Графическое моделирование – это изображение зависимости между переменными в одной из систем координат, чаще всего в прямоугольной декартовой системе.
Примером являются графики изменений численности популяций. 4)      Математическое моделирование – заключается в формализации поведения систем на основе математических выражений.
Существуют два принципиально разных подхода к математическому моделированию: 1)      Формализация заведомо известных процессов, специфика и закономерности которых определены нами на основе наблюдений и экспериментов.
Полученные закономерности изображаются в виде графических моделей, а затем, используя методы корреллеционного и регрессионного анализа, получают математические модели.
Именно таким методом были получены формулы для расчёта предельно допустимого выброса.
Математические модели, в данном случае, представляют собой системы алгебраических уравнений, чаще всего полиномов.  Нужно получить зависимость у(х).     У                                                                                                                                                            х             Провели эксперимент, и для некоторых значений «х» получили экспериментальные точки. Метод наименьших квадратов для получения модели.
Согласно этому методу, кривая выбирается так, чтобы   была минимальной, где   - количество экспериментальных точек,  - экспериментальное значение в точке   ,  - значение модельной теоретической функции в точке   . Допустим, в качестве функции мы выбрали линейную   , тогда нам нужно определить значения параметров и   . Чтобы функция имела минимум, необходимо, чтобы произведение по параметрам равнялось нулю.                                   2)      Второй подход заключается в выдвижении некоторой гипотезы о поведении системы и подбора математических выражений, описывающих некоторые физические законы, которые удовлетворяют этой гипотезе.
Математические модели такого типа чаще всего представляют собой системы дифференциальных уравнений, полных или частных производных или системы интегральных уравнений, которые чаще всего решаются численно, но иногда аналитически, допустим с помощью преобразований Лапласа. Природные ресурсы и их рациональное использование. Природные ресурсы и их классификация. Природные ресурсы – это те средства существования людей, которые не созданы их трудом, но находятся в природе.
Существует несколько классификаций природных ресурсов.
Одна из них – по назначению. По назначению ресурсы делятся на четыре группы: 1)      Пищевые 2)      Энергетические 3)      Сырьевые 4)      Экологические Наиболее интересна классификация ресурсов по исчерпаемости.
По исчерпаемости ресурсы делятся на исчерпаемые и неисчерпаемые. К неисчерпаемым ресурсам относятся три группы ресурсов: 1)      Космические 2)      Климатические 3)      Водные Космические ресурсы – это солнечное излучение, энергия приливов и отливов и т.д. Климатические ресурсы – это атмосферный воздух, энергия ветра, атмосферные осадки и т.д. Водные ресурсы – это все запасы воды на Земле. Исчерпаемые ресурсы делятся на невозобновимые, относительно возобновимые, и возобновимые. Невозобновимые ресурсы – это ресурсы, скорость расходования которых на много порядков больше скорости возобновления (например, полезные ископаемые). Относительно возобновимые ресурсы – это ресурсы, скорость расходования которых на один-два порядка выше скорости возобновления. Здесь выделяется два типа ресурсов – это почвы и лесные ресурсы. Возобновимые ресурсы – это ресурсы, скорость возобновления которых близка к скорости расходования (например, животный мир, большинство растительности, некоторые минеральные ресурсы). Энергетические ресурсы.   Энергетические ресурсы делятся на возобновимые и невозобновимые. К невозобновимым относятся уголь, нефть, газ, торф, ядерное топливо, легкие элементы, которые могут быть использованы в термоядерном синтезе: водород, гелий, литий, дейтерий. К возобновимым энергетическим ресурсам относятся энергия прямых солнечных лучей, энергия фотосинтеза, мускульная энергия, гидроэнергия, ветровая энергия, геотермальная энергия, энергия приливов и отливов, энергия волн, энергия процессов выпадения осадков и их испарения.
Основным направлением энергетики должна быть замена невозобновимых ресурсов на возобновимые, однако, в настоящее время, больше всего энергии (60%) производится на тепловых электростанциях, причём, большая часть тепловых электростанций работает на наиболее экологически опасном топливе – угле. Достоинства тепловых электростанций: Недостатки тепловых электростанций: Вторыми по уровню производства энергии идут гидроэлектростанции (чуть меньше 20% производимой энергии).
Доля гидроэнергетики в общем производстве падает, хотя в настоящее время это наиболее дешевая энергия. Достоинства гидроэлектростанций: Недостатки гидроэлектростанций: На третьем месте по производству энергии идут атомные электростанции (более 15% всей энергии).
Доля атомной энергетики в настоящее время растёт, хотя существенно медленнее, чем 15-20 лет назад. Достоинства атомных электростанций: 1)      Очень высокая энергоёмкость топлива 2)      Возможность строительства вблизи потребителя энергии Недостатки атомных электростанций: 1)      Необходимость утилизации или захоронения отработанного ядерного топлива 2)      Экологические последствия аварий на атомных электростанциях непоправимы 3)      Срок службы атомных реакторов составляет 25-40 лет, после чего их также надо останавливать и утилизировать Общие инженерные принципы природопользования. I принцип: Системный подход к проблемам природопользования и окружающей среды.
Природа, как объект деятельности человека, представляет собой чрезвычайно сложную систему.
В общем случае, под системой понимается множество элементов, находящихся во взаимосвязи друг с другом в совокупности образующих определённую целостность, единство.
Любая система связана с окружающей средой, любую систему можно представить как элемент системы более высокого уровня или как совокупность систем более низкого уровня. Биологическая система – это выполняющая некоторую функцию структура, которая взаимодействует с окружающей средой и другими системами как единое целое, состоит из подсистем более низкого уровня, непрерывно приспособительно перестраивает свою деятельность по каналам обратной связи и проявляет свойство самоорганизации. Системный подход предусматривает комплексную оценку воздействия промышленно- технической деятельности общества на природу с обязательным прогнозированием реакции природы на это воздействие. II принцип: Принцип оптимизации биосферы. При оптимизации биосферы главным вопросом является выявление комплексных критериев оптимизации.
В общем случае, оптимизация как функция управления должна стремиться к тому, чтобы научно-техническое развитие не вывело биосферу за рамки экологической ниши человека. III принцип: Оптимизация природопользования. Оптимизация природопользования – это принятие наиболее целесообразных решений при использовании ресурсов и природных систем. IV принцип: Темпы роста производства должны быть выше, чем темпы роста добычи сырья. V принцип: Гармонизация отношений природы и техники. Эта проблема решается путём создания так называемых геотехнических или природно-технических систем. Геотехническая система – это совокупность технических устройств и взаимодействующих с ними элементов природной среды, которые в ходе совместного функционирования обеспечивают с одной стороны – высокие производительные и прочие целевые показатели, а с другой стороны поддерживают в зоне своего влияния благоприятную экологическую обстановку. Схема взаимодействия производства и природной среды в пределах геотехнической системы: И то и другое воздействие является раскачивающее дестабилизирующим, т.е.
обратная связь положительна.
Для компенсации в геотехническую систему вводят блок управления.
Блок управления по каналам мониторинга собирает информацию о производстве и природной среде, а затем по каналам отрицательной обратной связи осуществляет стабилизирующее воздействие. VI принцип: Экологизация производства. Экологизация производства – это уподобление производственных процессов, т.е.
ресурсных циклов, естественным замкнутым круговоротом веществ. Это достигается за счёт внедрения малоотходных энергосберегающих и ресурсосберегающих производств. Создание ресурсосберегающих и энергосберегающих производств. Существуют следующие пути создания таких производств: 1)      Комплексная переработка сырья 2)      Разработка новых эффективных технологических процессов 3)      Применение нетрадиционных видов энергии 4)      Создание бессточных и замкнутых систем водоснабжения Схема оборотного водоснабжения предприятия:   Qn – количество воды, забираемое из источника водоснабжения. Qсб – количество воды, сбрасываемое предприятием. Qоб – количество оборотной воды. Для оценки эффективности оборотных систем водоснабжения используются следующие параметры: Процент оборота воды:  Коэффициент использования воды:  5)      Рекуперация отходов – это улавливание и переработка цепных веществ, находящихся в отходах Классификация конструкций аппаратов для пылеулавливания. 1)      Гравитационные 2)      Инерционные 3)      Центробежные 4)      Зернистые фильтры 5)      Волокнистые фильтры 6)      Тканевые фильтры 7)      Капельные 8)      Плёночные 9)      Барботажные 10)    Сухие-горизонтальные 11)    Сухие вертикальные 12)    Мокрые Барботаж – продувка газа сквозь слой жидкости. Основным критерием выбора того или иного аппарата является степень очистки:   , где   и  соответственно концентрация пыли до и после работы аппарата. Степень очистки зависит от свойств пыли и параметров газопылевого потока.
В процессе пылеулавливания важны следующие физико-химические характеристики пыли: 1)      Плотность пыли 2)      Фракционный состав, т.е.
присутствие пыли разных размеров 3)      Стачиваемость пыли 4)      Электрическая заряженность пылевых частиц 5)      Адгезионные свойства, т.е.
способность пыли к слипанию Чем больше слипаемость пыли, тем больше вероятность её осаждения в газоходах и непредназначенных для этого элементов пылеуловителей.
Адгезионное свойство тем больше, чем больше влажность пыли и меньше её размер. На выбор аппарата влияют следующие характеристики и параметры газопылевого потока: 1)      Объёмный расход или скорость газопылевого потока 2)      Влажность газопылевой смеси 3)      Температура газопылевой смеси Наличие горючих и взрывоопасных примесей Ресурсный цикл как антропогенный круговорот веществ. Ресурсный цикл – это совокупность превращений и пространственных перемещений в вещества или группы веществ на всех этапах использования их человеком. Примерная тема ресурсного цикла: В отличие от естественно замкнутых круговоротов веществ, на каждом этапе ресурсного цикла существуют потери. Загрязнение окружающей среды – это природные ресурсы, оказавшиеся не на своём месте. Основные направления охраны окружающей природной среды от промышленных выбросов. Очистка газов от пыли. Многие современные технологические процессы связаны с дроблением или измельчением твёрдых веществ или с перевозкой сыпучих материалов.
Во всех этих случаях образуются пылевые частицы.
В связи с тем, что суммарная площадь поверхности пылевых частиц существенно больше, чем исходная площадь поверхности исходного материала, пылевые частицы чрезвычайно химически и биологически активны и, следовательно, чрезвычайно вредны.
Пылевые частицы имеют разную форму, однако, их размер принято характеризовать параметром, называемым «седиментационный диаметр».
Это диаметр частицы, имеющей форму шара, скорость осаждения и плотность которой равна скорости осаждения и плотности исходной частицы.
Работа пылеулавливающих аппаратов основана на следующих механизмах осаждения частиц: 1)      Гравитационное осаждение под действием силы тяжести 2)      Инерционное осаждение 3)      Центробежное осаждение 4)      Диффузионное осаждение 5)      Электрическое осаждение Гравитационные аппараты. В этих аппаратах пыль осаждается под действием силы тяжести.
Простейшим гравитационным аппаратом является пылеосадительная камера. Двухсекционная горизонтальная пылеосадительная камера: Гравитационные аппараты имеют следующие преимущества: 1)      Простота конструкции 2)      Низкая стоимость 3)      Малые эксплуатационные расходы 4)      Малая скорость движения газа через аппарат и, следовательно малый необходимый перепад давления между входом и выходом аппарата и малые энергетические расходы 5)      Возможность улавливания твёрдых абразивных частиц Недостатки гравитационных аппаратов: 1)      Большие габариты 2)      Малая эффективность очистки Более сложным гравитационным аппаратом является камера Говарда: Инерционные пылеуловители. Эффективность очистки может быть повышена, а габариты аппаратов уменьшены, если вдобавок к эффекту гравитационного осаждения придать частицам дополнительный импульс движения вниз.
Действие инерционных аппаратов основано на резком изменении направления движения газопылевого потока.
При этом, более тяжёлые пылевые частицы вследствие большей инерции будут сохранять первоначальные направления движения, а существенно более лёгкие молекулы газа будут резко изменять направление движения и выходить из аппарата. Инерционный пылеуловитель: Существенно более сложным инерционным аппаратом является жалюзийный пылеотделитель: Центробежные пылеулавливающие аппараты. Центробежные пылеуловители или циклоны – это пылеулавливающие системы, в которых твёрдые частицы удаляются из закрученного газового потока под действием центробежных сил. В связи с тем, что центробежная сила, действующая на пылевые частицы больше чем гравитационная сила или сила инерции. Габариты центробежных аппаратов меньше, а эффективность выше, чем у гравитационных или инерционных аппаратов.
Однако, для центробежных аппаратов требуется большая скорость движения газопылевой смеси и, следовательно,  большой перепад давлений между входом и выходом аппарата и большие энергетические расходы.
Если в газе присутствуют твёрдые абразивные частицы, то перед центробежным аппаратом необходимо ставить гравитационный или инерционный аппарат. Схема циклона: Газ поступает на очистку через трубу 1, по касательной к внутренней поверхности корпуса 2 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 3.
Под действием центробежных сил пылевые частицы отбрасываются к стенкам корпуса, тормозятся и образуют на стенках пылевой слой 5, который постепенно стекает в бункер.
Отделение частиц пыли от газа происходит в герметичном бункере при повороте газового потока на 1800.
Очищенный газ выходит через трубу 4. Второй вариант центробежного пылеуловителя – это так называемый ротационный пылеуловитель.
Он более компактен чем циклон, т.к.
вентилятор и пылеуловитель объединены в одном корпусе. Рисунок пылеуловителя ротационного типа: Вентиляторное колесо 1.  Загрязнённый газ подаётся перпендикулярно плоскости рисунка.
При работе вентиляторного колеса пылевые частицы за счёт центробежных сил отбрасываются к стенкам спиралеобразного корпуса 2 и движутся вдоль них к выходному отверстию 3, откуда попадают в специальный бункер. Очищенный газ выходит через трубу 4. Электрические аппараты для очистки газа от пыли. Процесс очистки в этих аппаратах основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего электрического разряда. Затем, при столкновении происходит передача заряда от ионов газа к частицам пыли, а уже заряженные пылевые частицы оседают на электродах аппарата. Рисунок цилиндрического вертикального электрофильтра: 1- центральный коронирующий электрод 2- цилиндрический осадительный электрод Пыль из аппарата удаляется механическим встряхиванием. Фильтрующие аппараты. Фильтрующий аппарат для очистки воздуха от мучной пыли. Конструкция аппарата показана на рисунке. Фильтрующий аппарат состоит из ФЭК 1, закрепленных своими штуцерами в решетке 2.
Решетка 2 прикреплена болтами к корпусу 3.  Фильтрующий аппарат   крепится на верхней части приемного бункера пневмотранспортной системы, предназначенной для перегрузки муки из хранилища в производственный цех.
В процессе пневмотранспортирования в бункере 4 образуется пылевоздушная смесь, устремляющаяся через его верхнее выходное отверстие.
Пылевоздушная смесь поступает в корпус 3 и далее на внешние поверхности ФЭК 1, где происходит отделение пылевидных частиц муки от воздуха.
Очищенный воздух через штуцеры ФЭКов 1 выходит в атмосферу.
Частицы муки, накопившиеся в виде слоя на   фильтрующей  поверхности ФЭК, при прекращении подачи воздуха под действием силы тяжести отделяются от поверхности ФЭК и падают в днище аппарата.
Кроме того, отделению частиц от поверхности   фильтрующих  элементов и их регенерации способствует также вибрация бункера, возникающая при включении ротационных питателей муки, установленных в днище   аппарата. Технические характеристики аппарата: Материал - нержавеющая сталь 12Х18Н10Т; Габариты - 500х500х400 мм; Число установленных ФЭК - 105шт.; Суммарная поверхность фильтрования - 1,575 кв.м.; Степень улавливания мучной  пыли   - 99.99972 %; Усредненная удельная скорость воздуха ~3000 м3/(м2 час атм). Мокрые аппараты для пылеочистки. Как мокрые, так и сухие аппараты имеют свои достоинства и свои недостатки. Достоинства сухих аппаратов: 1)      Получение конечного продукта без дополнительной очистки 2)      Отсутствие коррозии 3)      Малый объём хранилища конечного продукта 4)      Длительный срок службы Недостатки сухих аппаратов: 1)      Большие размеры 2)      Ремонт аппарата и удаление сухой пыли опасно для персонала 3)      Сухая пыль очень гигроскопична, легко впитывает воду и слёживается Достоинства мокрых аппаратов: 1)      Одновременное улавливание пыли и вредных газов 2)      Охлаждение и промывка горячих газов 3)      Отсутствие опасности пожара или взрыва 4)      Малые габариты Недостатки мокрых аппаратов: 1)      Возможность кристаллизации растворённых веществ 2)      Необходимость отстаивания или фильтрования нерастворённых частиц 3)      Коррозия 4)      Возможность замерзания жидкости на холоде Мокрые пылеулавливающие аппараты называют скрубберы. Схема скруббера: 1-жидкость с пылью 2-форсунки для распыления жидкости Очистка газов от газообразных загрязнений.     Все методы очистки газов от газообразных загрязненийделятся на три группы: 1)      Абсорбция – это поглощение газа в объёме твёрдого или жидкого поглотителя, чаще всего – жидкости. 2)      Адсорбция – это поглощение газа на поверхности твёрдого или жидкого поглотителя. 3)      Термические методы. Чистая абсорбция чаще всего проводится жидкими поглотителями и может осуществляться противоточно, когда газ и жидкость движутся в разных направлениях, и прямоточно, когда газ и жидкость движутся в одном направлении. Движущей силой процесса является разность концентраций загрязняющего вещества в газе и жидкости. Скорость переноса поглощаемого газа определяется: 1)      Свободной поверхностью абсорбента 2)      Движущей силой процесса 3)      Коэффициентом «масса переноса» Площадь абсорбирующей поверхности зависит: 1)      От количества орошающей жидкости на единицу объёма газа 2)      От размеров капель 3)      От конструкции абсорбера Коэффициент «масса переноса» зависит: 1)      От скорости диффузии газовых молекул 2)      Толщины переходного слоя на поверхности 3)      Разности концентраций загрязняющего вещества в газе и жидкости 4)      От температуры и давления в системе Хемосорбция отличается от чистой абсорбции тем, что после поглощения вредное вещество вступает в химическую реакцию с каким-либо реагентом и переводится в безвредное состояние. Хемосорбция применяется для очистки газов от: 1)      Угарного газа 2)      Углекислого газа 3)      Оксидов серы 4)      Оксидов азота 5)      Сероводорода 6)      Хлористого водорода Биохимические методы основаны на способности микроорганизмов разрушать и перерабатывать различные соединения. Эти методы более всего применимы для очистки газов постоянного состава. При изменении состава газа микроорганизмы не успевают приспособиться и эффективность очистки падает.
Высокая эффективность газоочистки достигается при условии, что скорость биохимического окисления вредных веществ превышает скорость их поступления с газом. Различают две группы аппаратов биохимической очистки: 1)      Биоскрубберы 2)      Биофильтры Биоскрубберы – это абсорбционные аппараты, в которых газ орошается водным раствором активного ила и вредные вещества разрушаются микроорганизмами присутствующими в активном иле.
В биофильтрах очищаемый газ пропускается через фильтрующий слой, который орошается водой для создания необходимой влажности.
Фильтрующим слоем служат природные или искусственные материалы, на которые наносится плёнка активного ила. Адсорбция – это поглощение газов на поверхности твёрдого или жидкого поглотителя, чаще всего используются твёрдые пористые вещества. Площадь поверхности адсорбента может быть очень велика и для некоторых веществ составляет несколько квадратных метров на грамм вещества.
Поглощаемые вещества удерживаются в порах либо химическими силами (это химическая адсорбция) либо силами Ван-дер-Ваальса – это физическая адсорбция.
Газ адсорбируется в несколько стадий: 1)      Перенос молекулы газа к поверхности твёрдого тела 2)      Проникновение молекулы газа в поры твердого тела 3)      Собственно адсорбция, т.е.
удержание молекулы газа. Лимитирующей для процесса является самая медленная из этих трёх стадий. Движущей силой процесса является градиент концентрации загрязняющего вещества в газе и на поверхности твёрдого тела.
С ростом концентрации этого вещества на поверхности, градиент концентрации уменьшается и преобладающим процессом становится равновесный обмен молекулами. Адсорбция рекомендуется для газа с невысокими концентрациями загрязняющих компонентов.
Поглощённые вещества удаляются из спор продувкой инертным газом, паром или термической десорбцией при нагревании. Достоинствами этого метода являются: 1)      Высокая степень очистки 2)      Отсутствие жидкостей а)     Газы не охлаждаются б)    Нет необходимости в насосах и энергии на перекачку Недостатками этого метода являются: 1)      Очищаются только сухие и незапылённые газы 2)      Скорость движения газа через аппарат очень мала Термические методы. Основаны на способности горючих токсичных компонентов окисляться до менее токсичных при высокой температуре. Преимущества этой группы методов: 1)      Небольшие габариты установок 2)      Простота обслуживания 3)      Высокая эффективность обезвреживания 4)      Низкая стоимость очистки Область применения метода ограничивается характером веществ, получающихся при окислении.
Так, если газовая смесь содержит фосфор, серу или галогены, то после окисления получаются вещества более токсичные, чем исходные. Различают три схемы термических методов: 1)      Прямое сжигание в пламени 2)      Термическое окисление 3)      Каталитическое окисление Первая и вторая схемы осуществляются при температуре 600С0-800С0, а третья схема при температуре 250С0- 400С0. Выбор схемы определяется: 1)      Химическим составом загрязняющих веществ 2)      Концентрацией загрязняющих веществ 3)      Начальной температурой выброса 4)      Объёмным расходом газовой смеси 5)      Предельно допустимыми выбросами загрязняющих веществ. I-ая схема: прямое сжигание в пламени. Проводится в тех случаях, когда выбрасываемые газы достаточно нагреты и приносят с собой не менее 50% общей теплоты сгорания.
Одной из проблем этого метода является то, что температура пламени в факеле может достигать 1300С0.
При наличии избытка кислорода и достаточном времени при такой температуре начинают образовываться окислы азота, которые чрезвычайно токсичны.
Примером прямого сжигания является сжигание хвостовых газов на нефтеперерабатывающих заводах.
Эти газы сжигаются в открытом факеле.
Существует ряд конструктивных решений, которые позволяют осуществлять прямое сжигание в замкнутой камере.
Так, существуют камерные дожигатели с открытым пламенем для нейтрализации отходов лакокрасочного производства. II-ая схема:   термическое окисление. Применяется, когда выбрасываемые газы имеют достаточно высокую температуру, однако концентрация кислорода или горючих компонентов низка для поддержания открытого пламени.
Эта схема проводится, в основном, в закрытых аппаратах с хорошим перемешиванием газового потока.
При такой схеме отсутствует пламя, и, следовательно, можно снизить расходы на изготовление аппарата, а также отсутствуют выделения окислов азота.

style='font-size:12.0pt;mso-bidi-font-size:10.0pt;font-family:Tahoma; mso-fareast-font-family:"MS Mincho"'> III-я схема: каталитическое окисление. Используется для превращения токсичных компонентов в менее токсичные за счёт введения в систему дополнительных веществ катализаторов.
Катализатор, взаимодействуя с одним из компонентов газовой смеси, образует промежуточное соединение, которое затем распадается с образованием менее токсичного вещества и катализатора.
Скорость каталитического окисления выше, чем термического, что позволяет сократить размеры аппарата.
Существенное влияние на скорость и эффективность каталитического процесса оказывает температура газовой смеси.
Для каждой каталитической реакции существуют минимальные температуры начала реакции, ниже которой катализатор не проявляет активность.
С повышением температуры в заданном интервале эффективность каталитического процесса возрастает.
Для осуществления процесса требуется незначительное количество катализатора, расположенного так, чтобы обеспечить максимальную поверхность контакта с газовым потоком.
В большинстве случаев катализаторами являются металлы: серебро, платина, палладий или оксиды металлов: оксид меди, оксид ванадия.
Катализаторы обычно наносят на огнеупорные материалы.
Каталитическим процессам мешает пыль и каталитические яды.
Такие методы, например, используются в каталитических коробках для очистки выхлопных газов автомобиля. Очистка сточных вод.  В зависимости от условий образования, сточные воды делятся на атмосферные, бытовые и промышленные. Таблица: классификация примесей в сточных водах по фазово-дисперсному составу. Груп па Размер частиц , см Краткая характеристика Взвес и 10-5см Твёрдые нерастворимые примеси суспензии и эмульсии, обуславливающие мутность воды, а также микроорганизмы и планктон. II)Ккал оидны е   раств оры 10-5см, 10-6см Ккалоидные и высокомолекулярны е соединения, обуславливающие окисляемость и цвет воды Г    о   м о    г е    н   н ы    е       (   о д    н о    ф   а з    н ы    е   )       с    и   с т    е м    ы III)Мол е куляр ные    раств оры 10-6см, 10-7см Это газы и расворимые в воде органические соединения, придающие воде запахи и привкусы. IV) Ионны е      раств оры Меньше, чем 10-7 см Соли, основания и кислоты, обуславливающие минерализованност ь, жёсткость, кислотность или щёлочность воды.
Все сточные воды очищаются от примесей механическими, химическими, физико- химическими, биохимическими и термическими методами.
Все методы очистки подразделяются на рекуперационные и деструктивные.
При рекуперации из сточных вод извлекаются и перерабатываются ценные вещества.
При деструктивных методах загрязняющие вещества разрушаются, и продукты разрушения чаще всего удаляются из раствора в виде газа или осадка. Механические методы очистки сточных вод. Делятся на три группы: 1)      Процеживание 2)      Отстаивание 3)      Фильтрование Используется для удаления из растворов твёрдых нерастворимых примесей. Выбор метода зависит: 1)      От размера твёрдых частиц 2)      От физико-химических свойств частиц 3)      От концентрации загрязняющих частиц 4)      От требуемой степени очистки Процеживание. Используется для удаления из раствора нерастворимых примесей крупных размеров.
Осуществляется через решетки и сетки. Чаще всего используются неподвижные решётки, расположенные на пути следования раствора под углом 600-750.
Размер поперечного сечения стержня решетки выбирается из условия минимальных потерь давления на решетке.
Решетка очищается специальными механическими устройствами. Отстаивание. Под действием силы тяжести.
Для этого используются отстойники и безголовки. Схема горизонтального отстойника совпадает со схемой горизонтальной пылеулавливающей камеры. Рисунок вертикального отстойника:   Вода подаётся в отстойник через трубу 1, затем движется по кольцевому каналу, который образован цилиндрическим корпусом 2 и цилиндрической перегородкой 3.
В процессе вертикально движения сточная вода встречает на своём пути отражающее кольцо 4, которое направляет воду во внутреннюю полость перегородки 3, а более тяжёлые частицы примеси продолжают своё движение вниз и накапливаются в сборнике 5.
Накопившийся осадок периодически удаляют через трубу 7. Отделение твёрдых примесей под действием центробежных сил происходит в гидроциклонах и центрифугах.
Схема гидроциклона совпадает со схемой циклона для очистки газа от пыли.
А схема центрифуги совпадает со схемой ротационного аппарата. Фильтрование. Применяется для отделения от раствора нерастворимых примесей малых размеров и калоидных соединений.
Разделение производится с помощью перегородок, пропускающих жидкость и задерживающих дисперсную фазу.
Выбор перегородки зависит: 1)      От свойств сточной воды 2)      От температуры сточной воды 3)      От давления фильтрования 4)      От конструкции аппарата В качестве перегородок используются металлические перфорированные *** и сетки, тканевые и зернистые перегородки.
Фильтры подразделяются по следующим признакам: 1)      По характеру протекания процесса (периодические или непрерывные) 2)      По виду процесса (Для разделения, для сгущения или для очистки) 3)      По давлении при фильтровании (Под действием гидростатического давления столба жидкости, под повышенным давлением перед перегородкой, под вакуумом за перегородкой, по нправлению фильтрования, по конструктивным особенностям) Химические методы очистки сточных вод. Существует три метода: 1)      Нейтрализация 2)      Окисление 3)      Восстановление Чаще всего, все эти методы связаны с расходом реагентов и поэтому достаточно дороги. Нейтрализация. Сточные воды, содержащие кислоты и щелочи перед сбросом нейтрализуют. Существуют следующие схемы нейтрализации: 1)      Смешение кислых и щелочных сточных вод 2)      Добавление регентов 3)      Фильтрование сточных вод через нейтрализующие материалы 4)      Абсорбция кислых газов щелочными сточными водами 5)      Абсорбция аммиака кислыми водами Выбор метода зависит: 1)      От объёма сточных вод 2)      От концентрации сточных вод 3)      От режима поступления сточных вод 4)      От наличия и стоимости реагентов Нейтрализацию смешения применяют, когда на одном или близких предприятиях образуются и кислые и щелочные сточные воды. При нейтрализации реагентами в случае кислых вод используются щёлочи, карбонаты или водный раствор аммиака. Для нейтрализации щелочных вод используются минеральные кислоты и кислые газы. Окисление. Здесь за счёт реакции окисления загрязняющие вещества разрушаются и переводятся в безвредное состояние.
В качестве окислителя чаще всего используется газообразный или сжимаемый хлор, кислород воздуха или озон. Очистка окислением связана с большим расходом реагентов и поэтому применяется в тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно использовать другие методы, например, при очистке соединений мышьяка и циановых соединений. Восстановление. Применяется, когда в растворе содержатся легко восстанавливающиеся вещества.
Прежде всего, ионы тяжёлых металлов, таких как хром, ртуть и другие.
Так, например, соединения ртути восстанавливаются до металлической ртути, которая затем отстаивается или отфильтровывается. Физико-химические методы очистки сточных вод. Электрохимическая очистка Схема электролизёра:  Состоит из корпуса 1, положительного электрода-анода 2, и отрицательного электрода-катода 3. Электролизёры могут быть проточные и непроточные.
На аноде ионы отдают электроны, т.е. происходит реакция электрохимического восстановления. Коагуляция – это слипание частиц калоидной системы при их столкновения в процессе теплового движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты, т.е.
более крупные вторичные частицы, состоящие из более мелких первичных частиц.
Первичные частицы соединены в таких агрегатах силами межмолекулярного взаимодействия или через прослойку растворителя.
Коагуляция сопровождается прогрессирующим *** частиц и уменьшением их общего числа в объёме раствора. Существует несколько видов коагуляции: 1)      Термокоагуляция – когда за счёт повышения температуры увеличивается скорость движения молекул и, следовательно, количество их столкновений, и мелкие частицы быстро слипаются 2)      Электрокоагуляция во внешнем электрическом поле 3)      Реагентная коагуляция при добавлении реагентов Схема установки для реагентной коагуляции:                 Коагулянт Вода                                                                                                 чистая                                                                                                   вода                                                                                        Осадок Флотация. Это процесс молекулярного прилипания загрязняющего вещества к поверхности раздела двух фаз – газ-жидкость.
Этот процесс обусловлен избытком свободной энергии поверхностных слоёв, а также поверхностными явления ми смачивания. С помощью этих методов сточные воды очищаются от нефти, нефтепродуктов, поверхностно-активных веществ, масла и волокнистых материалов.
Процесс флотации заключается в образовании комплекса частица-пузырёк газа, во всплывании этого комплекса на поверхность и удаления образующейся пены различными способами.
Существуют следующие конструктивные схемы флотации: 1)      С выделением газа из раствора механическими методами 2)      С механическим добавлением газа 3)      Электрохимическая флотация, когда газ выделяется на одном или обоих электродах электролизера 4)      Химическая флотация, когда газ выделяется в результате химических реакций 5)      Биохимическая флотация, когда газ выделяется в результате деятельности микроорганизмов Сорбция. Сорбция делится на адсорбцию и абсорбцию. Всё, что сказано для газов, справедливо и для жидкостей. Ионный обмен. Применяется для извлечения из сточных вод ионов металла, а также соединений мышьяка, фосфора, цианосоединений, а также радиоактивных веществ.
Метод позволяет извлекать ценные вещества при высокой степени очистки.
Ионный обмен представляет собой процесс взаимодействия раствора с твёрдой фазой, причём эта твёрдая фаза обладает свойством обменивать ионы, содержащиеся в ней, на ионы, присутствующие в растворе.
Вещества, составляющие эту твёрдую фазу практически нерастворимы в воде, и называются ионитами.
Если они поглощают положительно заряженные ионы – это катиониты, а если отрицательно заряженные ионы – это аниониты. Рисунок-схема ионообменной колонки: 1)      Корпус 2)      Слой ионита Мембранные технологии. Рисунок аппарата, использующего мембранные технологии:   1)      Корпус 2)      Мембрана Обе части аппарата могут быть проточными Мембранные технологии являются как бы противоположностью механическому методу фильтрования.
Если при фильтровании примеси задерживаются перед пористой перегородкой, то при мембранных методах, они под действием некоторых сил переходят через перегородку в другую часть аппарата.
Мембранные методы подразделяют в зависимости от вида этих сил: 1)      Экстракция: примеси переходят через мембрану под воздействием разности химических потенциалов, т.е.
под воздействием химических сил.
Экстракция может проводиться без мембраны в том случае, если жидкости в обеих частях аппарата не смешиваются 2)      Обратный осмос: примеси переходят через мембрану под воздействием разности давлений 3)      Электродиализ: в аппарат опускаются два электрода, и переход через мембрану осуществляется под действием электрического поля Выпаривание. Используется для повышения концентрации примесей. Кристаллизация. Основан на различные растворимости содержащихся в растворе примесей, которые завися как от вида примеси, так и от температуры.
При понижении температуры сначала образуются пересыщенные растворы, а затем выпадают кристаллы. Дистилляция. Этот метод основан на различных температурах, испарениях разных веществ. Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются для очистки сточных вод от органических соединений, а также соединений азота и серы.
В процессе образования своего органического вещества микроорганизмы разрушают загрязнителей, превращая воду, углекислый газ в сульфат и нитрат иона.
Биохимические методы подразделяются на две группы: 1)      Аэробные (присутствие кислорода воздуха), которые могут проводиться в естественных условиях, например, на биологических прудах или в искусственных условиях, например, в биоскрупперах и биофильтрах 2)      Анаэробные (без кислорода воздуха), которые используются для очистки высококонцентрированных осадков и стоков Если сточные воды не могут быть очищены вышеперечисленными методами, то они подвергаются термической нейтрализации, сжиганию или закачиваются в глубинные скважины. Захоронение и утилизация твёрдых отходов. Твёрдые бытовые отходы подвергаются захоронению, в основном, на городских свалках, где они разлагаются в течение десятков лет, с образованием ядовитых газов и сточных вод.
Альтернативой городским свалкам являются мусороперерабатывающие заводы.
В нашей стране существует две основные причины, препятствующие строительству таких заводов: 1)      Первые 2-3 года работы такие предприятия должны получать дотации от государства 2)      Отсутствие сортировки отходов Промышленные твёрдые отходы утилизируются на специальных полигонах.
Под полигон выбирается территория, площадью не менее 50 Га, удалённая от ближайшего крупного населённого пункта не менее чем на 100 километров. Под полигон выбирается территория, которая подстилается водонепроницаемыми породами (гранит, базальт).
Полигон окружается кольцевым валом из глины и кольцевым каналом для перехвата сточных вод с поверхности.
Полигон разделяется на несколько секторов: 1)      Сектор для захоронения малотоксичных и нетоксичных отходов 2)      Сектор для захоронения гальванических отходов 3)      Сектор для захоронения органических отходов 4)      Сектор для захоронения особо токсичных отходов, которые подлежат захоронению в герметических бетонных и металлических контейнерах 5) style='mso-tab-count:1'>     Сектор для сжигания горючих отходов и рекуперации тепла