Контрольная работа по "Экологии"

Антропогенное эвтрофирование весьма отрицательно влияет на пресноводные экосистемы, приводя  к перестройке структуры трофических  связей гидробионтов, резкому возрастанию биомассы фитопланктона благодаря массовому размножению си-незеленых водорослей, вызывающих «цветение»

⁵ Ю. В. Новиков. Экология, окружающая среда и человек. Москва, Фаир, 1999. с. 88

10

воды, ухудшающих ее качество и условия жизни гидробионтов (к тому же выделяющих опасные не только для гидробионтов, но и для человека токсины). Возрастание массы фитопланктона сопровождается уменьшением разнообразия видов, что приводит к невосполнимой утрате генофонда, уменьшению способности экосистем к гомеостазу и саморегуляции (Яблоков, 1983).

Процессы антропогенной  эвтрофикации охватывают многие крупные  озера мира — Великие Американские озера, Балатон, Ладожское, Женевское  и др., а также водохранилища  и речные экосистемы, в первую очередь  малые реки. На этих реках, кроме катастрофически растущей биомассы сине-зеленых водорослей, с берегов происходит зарастание их высшей растительностью. Сами же сине-зеленые водоросли в результате своей жизнедеятельности производят сильнейшие токсины, представляющие опасность для гидробионтов и человека.

Помимо избытка биогенных  веществ на пресноводные экосистемы губительное воздействие оказывают  и другие загрязняющие вещества: тяжелые  металлы (свинец, кадмий, никель и др.), фенолы, СПАВ и др. Так, например, водные организмы Байкала, приспособившиеся в процессе длительной эволюции к естественному набору химических соединений притоков озера, оказались неспособными к переработке чуждых природным водам химических соединений (нефтепродуктов, тяжелых металлов, солей и др.). В результате отмечено обеднение гидробионтов, уменынение биомассы зоопланктона, гибель значительной части популяции байкальской нерпы и др.

Морские экосистемы. Скорости поступления загрязняющих веществ  в Мировой океан в последнее  время резко возросли. Ежегодно в  океан сбрасывается до 300 млрд м3 сточных вод, 90% которых не подвергается предварительной очистке. Морские экосистемы подвергаются все большему антропогенному воздействию посредством химических токсикантов, которые, аккумулируясь гидробионтами по трофической цепи, приводят к гибели консументов даже высоких порядков, в том числе и наземных животных — морских птиц, например. Среди химических токсикантов наибольшую

11

опасность для  морской биоты и человека представляют нефтяные углеводороды (особенно бенз(а)пирен), пестициды и тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий и др.).

По Ю. А. Израэлю (1985), экологические последствия  загрязнения морских экосистем  выражаются в следующих процессах и явлениях :

— нарушении устойчивости экосистем;

— прогрессирующей эвтрофикации;

— появлении «красных приливов»;

— накоплении химических токсикантов  в биот е;

— снижении биологической  продуктивности;

— возникновении мутагенеза и канцерогенеза в морской  среде;

— микробиологическом загрязнении  прибрежных районов моря.⁶

До определенного  предела морские экосистемы могут  противостоять вредным воздействиям химических токсикантов, используя  накопительную, окислительную и  минерализующую функции гидробионтов.

Экологические последствия загрязнения Мирового океана.

Биогенные элементы - Эвтрофирование - нарушение устойчивости экосистемы, красные приливы - анаэробиз среды, выпадение отдельных видов.

Абиотические  факторы загрязнения токсического характера - биологические эффекты  на уровне популяций и сообществ, биологические эффекты на уровне организмов - генетические, физиологические, биохемические, морфологические последствия.

Биотические факторы  загрязнения ( патогенные бактерии, вирусы и грибы ) - накоаление патогенной микрофлоры фильтрующими гидробионтами, иммунологические эффекты - гинетические последствия.

некоторых других странах, тем не менее он поступает  в Мировой океан в значительном количестве.) Ученые доказали и существование  в водах Мирового океана интенсивных  процессов биотрансформации опасного загрязнителя — бенз(а)пирена, благодаря наличию в открытых и полузакрытых акваториях

⁶ А. О. Селиванов. Изменчивая гидросфера Земли. Москва, Знание, 1990, с.218

12

гетеротрофной микрофлоры. Установлено также, что  микроорганизмы водоемов и донных отложений  обладают достаточно развитым механизмом устойчивости к тяжелым металлам, в частности, они способны продуцировать сероводород, внеклеточные экзополимеры и другие вещества, которые, взаимодействуя с тяжелыми металлами, переводят их в менее токсичные

формы.

В то же время  в океан продолжают поступать все новые и новые токсичные загрязняющие вещества. Все более острый характер приобретают проблемы эвтрофирования и микробиологического загрязнения прибрежных зон океана. В связи с этим важное значение имеет определение допустимого антропогенного давления на морские экосистемы, изучение их ассимиляционной емкости как интегральной характеристики способности биогеоценоза к динамическому накоплению и удалению загрязняющих веществ.

На здоровье человека неблагоприятные последствия  при использовании загрязненной воды, а также при контакте с ней (купание, стирка, рыбная ловля и др.) сказываются либо непосредственно при питье, либо в результате биологического накопления по длинным пищевым цепям типа: вода — планктон — рыбы — человек или вода — почва — растения — животные — человек, и др.

При непосредственном контакте человека с бактериально загрязненной водой, а также при проживании или нахождении близ водоема различные  паразиты могут проникнуть в кожу и вызвать тяжелые заболевания, особенно характерные для тропиков и субтропиков. В современных условиях увеличивается опасность и таких эпидемических заболеваний, как холера, брюшной тиф, дизентерия и др.

Эвтрофикация  водоемов - процесс обогащения водоемов питательными веществами (азот, фосфор, калий и др.), при котором создаются благоприятные условия для развития фитопланктона (сине-зеленые водоросли и другие водные растения) и вода начинает «цвести» (приобретает зеленую, желто-бурую,

красную окраску). При этом массовый рост, размножение  и дальнейшее

13

отмирание фитопланктона  сопровождаются потреблением растворенного  в воде кислорода и накоплением  ядовитых веществ – сероводорода и углекислоты и др.  При  этом резко ухудшается качество воды, гибнет от заморов рыба.

 

Вывод

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых  технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы  водоснабжения, где очищенные сточные  воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах.

 Замкнутые  циклы промышленного водоснабжения  дадут возможность полностью  ликвидировать сбрасываемые сточных  вод в поверхностные водоемы,  а свежую воду использовать  для пополнения безвозвратных  потерь.

 В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

Значительно уменьшить загрязненность воды, сбрасываемой предприятием, можно путем выделения из сточных вод ценных примесей, сложность решения этих задач на предприятиях химической промышленности состоит в многообразии технологических процессов и получаемых продуктов. Следует отметить также, что основное количество воды в отрасли расходуется на охлаждение. Переход от водяного охлаждения к воздушному позволит сократить на 70-90 % расходы воды в разных отраслях промышленности. В этой связи крайне важными являются разработка и внедрение новейшего оборудования, использующего минимальное количество воды для охлаждения.

14

 Существенное  влияние на повышение водооборота  может оказать внедрение высокоэффективных  методов очистки сточных вод,  в частности физико- химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение.

 Более широкое  внедрение этого метода как  в сочетании с биохимической  очисткой, так и отдельно, может  в определенной степени решить  ряд задач, связанных с очисткой  производственных сточных вод.

 

 В ближайшей  перспективе намечается внедрение  мембранных методов для очистки сточных вод.

 На реализацию  комплекса мер по охране водных  ресурсов от загрязнения и  истощения во всех развитых  странах выделяются ассигнования, достигающие 2-4 % национального дохода  ориентировочно, на примере США,  относительные затраты составляют (в %) : охрана атмосферы 35,2 % , охрана водоемов -

48,0, ликвидация  твердых отходов - 15,0, снижение  шума -0,7, прочие 1,1.

 Как видно  из примера, большая часть затрат - затраты на охрану водоемов,

 Расходы,  связанные с получением коагулянтов и флокулянтов, частично могут быть снижены за счет более широкого использования для этих целей отходов производства различных отраслей промышленности, а также осадков, образующихся при очистке сточных вод, в особенности избыточного активного ила, который можно использовать в качестве флокулянта, точнее биофлокулянта.

 

 Таким образом,  охрана и рациональное использование  водных ресурсов - это одно из  звеньев комплексной мировой  проблемы охраны природы.

Сегодня каждый пятый человек в мире не имеет  в своем распоряжении чистой питьевой воды. Каждый второй употребляет воду, не прошедшую адекватной очистки.

15

     Около  2 млрд. человек живут в неудовлетворительных  санитарных условиях, 3 млн. детей  умирают ежегодно от употребления  зараженной болезнетворными микроорганизмами воды, 80 % болезней в развивающихся странах происходит от грязной воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

3. Задание № 74. Методы пераработки твердых отходов производства и потребления.

В области переработки  и ликвидации твердых отходов  биотехнологические методы наиболее широко применяются для утилизации коммунальных отходов.

    Традиционно твердые отходы складируются на городских свалках. Все возрастающие объемы отходов на душу населения приводят к возникновению огромного количества свалок, увеличению их площадей, а также к неуправляемому попаданию отходов в окружающую среду из-за рассыпания их при транспортировке. После того, как стало ясно, что при анаэробной переработке отходов в больших количествах образуется ценный энергетический носитель – биогаз, основные усилия стали направляться на соответствующую организацию свалок и получение на месте их переработки метана.

      На городских свалках в последние годы четко просматривается тенденция увеличения объема бумаги и пластмасс на фоне снижения доли органических и растительных материалов, что удлиняет время стабилизации отходов.

     Поведение отходов на свалке носит чрезвычайно сложный характер, так как постоянно происходит наслаивание нового материала через различные временные промежутки. В результате этого процесс подвержен действию градиентов температуры, рН, потоков жидкости, ферментативной активности и пр. В общей массе материала свалок присутствует сложная ассоциация микроорганизмов, которые развиваются на поверхности твердых частиц, являющихся для них источником биогенных элементов. Внутри ассоциации складываются разнообразные взаимосвязи и взаимодействия. В целом состояние и биокаталитический потенциал микробного сообщества зависит от спектра химических веществ материала свалок, степени доступности этих веществ, наличия градиентов концентраций различных субстратов, в особенности градиентов концентраций доноров и акцепторов электронов и водорода.

     На начальной стадии биодеградации твердых отходов доминируют аэробные процессы, в ходе которых под воздействием микроорганизмов (грибов,

17

бактерий, актиномицетов) и также беспозвоночночных (клещей, нематод и др.) окисляются наиболее деградируемые компоненты. Затем  деструкции подвергаются трудно и медленно окисляемые субстраты – лигнин, лигноцеллюлозы, меланины, танины. Существуют различные методы оценки степени биодеградации твердых отходов. Наиболее информативным принято считать метод оценки, основанный на различиях в скоростях разложения целлюлозы и лигнина. В непереработанных отходах отношение содержания целлюлозы к лигнину составляет около 4,0; в активно перерабатываемых – 0,9–1,2 и в полностью стабилизированных отходах – 0,2. В течение аэробной стадии температура среды может повышаться до 80°С, что вызывает инактивацию и гибель патогенной микрофлоры, вирусов, личинок насекомых. Температура может служить показателем состояния свалки. Увеличение температуры повышает скорость протекание процессов деструкции органических веществ, но при этом снижается растворимость кислорода, что является лимитирующим фактором. Исчерпание молекулярного кислорода приводит к снижению тепловыделения и накоплению углекислоты. Это, в свою очередь, стимулирует развитие в микробной ассоциации сначала факультативных, а затем облигатных анаэробов. При анаэробной минерализации в отличие от аэробного процесса участвуют разнообразные, взаимодействующие между собой микроорганизмы. При этом виды, способные использовать более окисленные акцепторы электронов, получают термодинамические и кинетические преимущества. Происходит последовательно процесс гидролиза полимеров типа полисахаридов, липидов, белков; образованные при этом мономеры далее расщепляются с образованием водорода, диоксида углерода, а также спиртов и органических кислот. Далее при участии метаногенов происходит процесс образования метана.⁷