Контрольная работа по "Экологии"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение 
высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт  геологии и нефтегазодобычи

Кафедра «Техносферной безопасности»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по Экологии

Вариант - 7

 

 

 

 

Выполнил: студент группы ЭПз-10-2

Широбоков Н.Н.

Проверил: доцент кафедры «ТСБ»

Петрова Е.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

Тюмень, 2013 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Суть закона целостности биосферы как глобальной экосистемы. Практическое применение данного закона при решении задач рационального природопользования 3

2. Глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы. Суть проблемы нарушения озонового слоя («озоновая дыра») 6

3. Основные направления инженерной защиты окружающей среды от антропогенных воздействий. Применение биотехнологии в охране окружающей природной среды. Схема биологической очистки сточных вод 9

Список литературы 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Суть закона целостности биосферы  как глобальной экосистемы. Практическое применение данного закона при решении задач рационального природопользования

 

Целостность любой сложной системы, например, организма, популяции, биотических  сообществ, есть обобщенная характеристика этой системы или объекта.

Закон целостности биосферы можно сформулировать так: биогенный ток атомов между компонентами биосферы связывает их в единую материальную систему, в которой изменение даже одного звена влечет за собой сопряженное изменение всех остальных. Следовательно, целостность биосферы обусловлена непрерывным обменом вещества и энергии между ее составными частями.

Представление о целостности обусловлено глубиной предшествующих познаний об объекте. Так, с экологических позиций представления  о целостности организма как  индивидуума с большей полнотой можно говорить, рассматривая его  на популяционном уровне, а наиболее целостные представления об экологических  особенностях популяций можно выявить  только на основе их взаимоотношений  в биоценозе. Если рассматривать  эту цепочку дальше, то окажется, что нельзя получить достаточно целостную  картину взаимоотношений сообществ, если не изучать биоценоз в одной  системе с биотопом, т. е. мы придем к системе с еще большей  экологической информацией - биогеоценозу, или экосистеме, и т. д.

Характеристика  природных экосистем, приведенная  выше, показывает, что экосистемы и  ландшафты представляют в целом единое энергетическое поле, а это значит: целостность биосферы это и целостность ландшафтной оболочки Земли и, соответственно, наоборот — целостность ландшафтной оболочки обеспечивает и целостность биосферы.

Изменения в общей энергетике ландшафта, например изменение количества осадков и  температуры, влечет за собой и сопряженные  изменения всех звеньев в биосферной его части — возникает цепная реакция.

Примером  действия закона целостности являются процессы, происходящие в экосистемах  пустыни Атакама и прилегающей  к ней части океана.

Пустыня Атакама находится на западном побережье  Южной Америки и пустынность  ее обусловлена холодным Перуанским течением (количество осадков 10—50 мм/г). Холодные же океанские воды (зона апвеллинга) богаты фито-и зоопланктоном и, конечно, рыбой, но примерно раз в 8— 12 лет  от экватора начинает распространяться теплое течение Эль-Ниньо. Приход этих бедных кислородом малопродуктивных вод  приводит к катастрофическому изменению  экосистемы: рыба (анчоусы), которую  здесь вылавливают до 12 млн т/г, практически исчезает (улов падает до 1,8 млн т), морские птицы, питающиеся рыбой, гибнут или улетают. Особенно отрицательно влияние Эль-Ниньо  на морских животных сказалось в 1982 г.: в районе Галапагосских островов на 30—40% сократилось число птиц, на 78% — галапагосских пингвинов, почти полностью погибли морские  котики.

В этот же период над пустыней Атакама разражаются  тропические ливни, вызывающие мощные наводнения, появляются растения-эфемеры  и масса насекомых. Пустыня «цветет». Такое состояние может продолжаться три-четыре и даже до пяти-шести месяцев, но затем снова теплое течение  Эль-Ниньо отодвигается к экватору, в район Галапагосских островов, а холодное Перуанское — занимает свое обычное место. И все природные  процессы развиваются в обратном направлении.

Изучение  этого явления в течение многих десятилетий показало, что оно  влияет на значительно большую часть  биосферы — выпадение осадков  в Атакаме приводит к засухе, например, в Судане, Эфиопии.

Все это  показывает, что при решении практических задач рационального природопользования, необходимо учитывать закон целостности. Наиболее ярким примером несоблюдения закона целостности служит деградация экосистемы Приаралья. Но в отличие от приведенного примера опустынивание Приаралья и обмеление Аральского моря — процессы не циклические и не природные, а практически необратимые антропогенные (ациклические). Такие примеры глобального воздействия человека на биосферу далеко не единичны, и в результате антропогенные ландшафты, по различным данным, занимают около половины или даже более половины территории суши.

Ландшафтная оболочка Земли эволюционировала вместе с эволюцией земной коры, но вместе с тем ее облик — это результат  эволюции биосферы в целом. Именно эволюции биосферы мы обязаны богатейшим разнообразием  живой природы и самому существованию  человечества [4].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферы.  Суть проблемы нарушения озонового  слоя («озоновая дыра»)

 

Глобальные  экологические проблемы, связанные  с загрязнением атмосферы:

• Изменение климата;

• Парниковый эффект;

• Озоновая дыра в атмосфере;

• Кислотные дожди;

• Состав и образование кислотных  дождей.

Общее количество озона в атмосфере не велико, но этот газ является ее важнейшим компонентом. Его содержание увеличивается на высоте 20-60 км. Именно здесь располагается  слой озона, носящий также название озонового экрана, значение которого исключительно велико. Озон способен поглощать ультрафиолетовую коротковолновую радиацию Солнца, которая и повышает температуру стратосферы на уровне озонового экрана.

Озон  имеет следующее происхождение: молекулярный кислород атмосферы энергично  поглощает солнечную ультрафиолетовую радиацию. Это поглощение приводит к диссоциации молекул О2. Освобождающийся  кислородный атом является активным окислителем: встречаясь с двухатомной  молекулой кислорода, атом кислорода  образует трехатомную молекулу озона (О2 + О1 = О3).

В зависимости  от времени года и удаленности  от экватора содержание озона в верхнихслоях атмосферы меняется. Но в начале 80-х годов прошлого столетия над южным полюсом Земли резко увеличилась область с пониженным содержанием озона – «озоновая дыра».

С уменьшением  мощности озонового слоя увеличивается количество ультрафиолетового излучения Солнца, попадающего на земную поверхность, происходит нарушение теплового баланса планеты. В свою очередь, повышение активности солнечного излучения оказывает заметное влияние на биосферу и чревато возникновением опасных ситуаций.

Истощение озонового слоя угрожает здоровью населения, вызывая такие заболевания, как рак кожи, катаракта глаз, иммунодефицит.

Разрушение озонового слоя обусловлено действием ряда химических соединений, называемых озоноразрушающими, из которых наиболее известными являются хлорфторуглероды (ХФУ), которые впервые были получены в 1928 году. За счет своей химической стойкости ХФУ не токсичны для любых форм жизни. Они не горят, не вступают в реакцию с другими веществами, не вызывают коррозии. Отличаясь низкой теплопроводностью, ХФУ придают высокие теплоизоляционные свойствам материалам, нашедшим широкое применение в пищевой и строительной промышленности. Некоторые ХФУ испаряются и могут конденсироваться при комнатной температуре, что позволяет их использовать в качестве хладагентов для холодильного оборудования и кондиционеров (в этом случае они известны под торговым названием «фреоны»). Соединения ХФУ недороги в производстве и, как считалось ранее, их можно без последствий выбрасывать в окружающую среду, выпуская в атмосферу в виде газа, или направляя соответствующую продукцию на открытые свалки.

В период с 1950-75 гг. мировое производство ХФУ  росло более чем на 11% ежегодно, практически удваиваясь каждые шесть  лет.

Только  в США хладагенты на основе ХФУ  использовались в 100 млн. холодильников, 30 млн. холодильных камер, 90 млн. бытовых  кондиционеров. Среднестатистический житель Северной Америки и Европы расходовал примерно 0,9 кг ХФУ в год. Для целого ряда компаний, расположенных  в разных странах ХФУ являлись основным источником прибыли.

В то же время, благодаря постоянным усилиям  со стороны международного сообщества, в настоящее время глобальное потребление озоноразрушающих веществ  заметно сократилось. Прогнозируется, что в ближайшие 10–20 лет озоновый слой начнет восстанавливаться и к середине XXI века достигнет уровней 1980 года при условии жесткого соблюдения всеми странами всех предусмотренных Монреальским протоколом мер.

Международное сотрудничество стало ключевым фактором защиты стратосферного озонового слоя. Государства достигли принципиального согласия о том, чтобы приступить к решению этой глобальной проблемы до того, как станут очевидными ее последствия и будет научно обосновано само ее существование. И это, возможно, первый пример принятия упреждающего подхода в защите атмосферы [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Основные направления инженерной защиты окружающей среды от антропогенных воздействий. Применение биотехнологии в охране окружающей природной среды. Схема биологической очистки сточных вод

 

Основные  направления инженерной экологической  защиты от загрязнения и других видов  антроогенных воздействий - внедрение ресурсосберегающей, безотходной и малоотходной технологии, биотехнология, утилизация и детоксикация отходов и главное - экологизация всего производства, при котором обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ.

Эти принципиальные направления основаны на цикличности  материальных ресурсов и заимствованы у природы, где, как известно, действуют  замкнутые циклические процессы.

Технологические процессы, в которых в полной мере учитываются все взаимодействия с окружающей средой и приняты  меры к предотвращению отрицательных  последствий, называют экологизированными.

Подобно любой экологической системе, где  вещество и энергия расходуются  экономно и отходы одних организмов служат важным условием существования  других, производственный экологизированный  процесс, управляемый человеком, должен следовать биосферным законам и  в первую очередь закону круговорота  веществ.

Другой  путь, например, создание всевозможных, даже самых совершенных очистных сооружений, не решает проблему, так  как это борьба со следствием, а  не с причиной. Основная причина  загрязнения биосферы - это ресурсоемкие и загрязняющие технологии переработки и использования сырья. Именно эти, так называемые традиционные технологии приводят к огромному накоплению отходов и к необходимости очистки сточных вод и утилизации твердых отходов. Достаточно отметить, что ежегодное накопление на территории бывшего СССР в 80-х гг. составляло 1215 млрд. т твердых отходов, около 160 млрд. т. жидких и свыше 100 млн. т газообразных отходов

В последние  годы в экологической науке все  больший интерес проявляется  к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с  помощью микроорганизмов.

Применительно к охране окружающей человека природной  среды биотехнологию можно рассматривать  как разработку и создание биологических  объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов, путем  включения их в естественные круговороты  веществ, элементов, энергии и информации (В. П. Журавлев и др., 1995).

Биотехнология нашла широкое применение в охране окружающей среды, в частности, при  решении следующих прикладных вопросов:

• утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
• биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
• микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
• компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);
• создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха[2].

Наиболее  полная очистка производственных сточных  вод, содержащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим методом. При этом используются те же процессы, что и при очистке бытовых вод, — аэробный и анаэробный. Для аэробной очистки применяют аэротенки различных конструктивных модификаций, окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические пруды; при анаэробном процессе для высококонцентрированных сточных вод, применяемом в качестве первой ступени биологической очистки, основным сооружением служат метантенки.

Для полной очистки высококонцентрированных  сточных вод применяют анаэробно-аэробное окисление.