экология. Экология наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Что такое синэкология Синэкология
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
Контроль качества воды Общие требования к составу и свойствам водных объектов питьевого водоснабжения
Инженерные методы защиты вод Инженерные методы включают в себя, в первую очередь совершенствование технологий производства, позволяющей сократить или полностью исключить поступление загрязнений в водные объекты. К ним относятся - внедрение замкнутого или оборотного водоснабжения, утилизация отходов, замена водяного охлаждения воздушным, передача отработанных вод на другие предприятия, предъявляющим более "мягкие" требования к качеству воды. Очистка сточных вод является вынужденным и дорогостоящим мероприятием, обусловленным несовершенством технологических процессов. Очистка сточных вод
 Механическая Применяется для очистки от грубодисперсной нерастворимой примеси органических и неорганических веществ. Процеживание (dч) > 5 мм Различные конструкции сит, решеток для улавливания крупных отходов перед очистными сооружениями. Отстаивание (песколовки, отстойники η = 60-90 %) Для выделения песка, окалины, шлака и т.д. или органических веществ аналогичных размеров. Сооружения основаны на осаждение взвешенных частиц при изменении кинематических условий потока. Недостатки: большая продолжительность; невысокая производительность; низкая концентрация осадка; большой объем отстойника. Песколовки (dч > 250 мкм) для очистки стоков литейных цехов.  Вертикальная  Горизонтальная 3 Отстойники (горизонтальные) dч<250 мкм, V = 0,01 м/сек, H = 1,5 – 4 м  Гидроциклон Выделение происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращательном движении жидкости. Центробежные силы в сотни раз превышают силу тяжести, пропорционально этому увеличивается и скорость осаждения частиц. Поэтому объем гидроцилиндра в сотни раз меньше объема отстойника. = 2-10м = Д Для частиц со скоростью осаждения > 0,02 м/сек Скорость осаждения: 
 Физико - химический методы Флотация - для очистки от нефтепродуктов, масел. Процесс очистки стоков во флотационной камере: насыщение стоков воздухом под давлением; поток жидкости и поток воздуха (мелких пузырьков) движутся в одном направлении; при совместном движении происходит слипание взвешенных частиц загрязняющих веществ с пузырьками воздуха; всплытие взвешенных и эмульгированных частиц примесей вместе с пузырьками воздуха на поверхность жидкости. На поверхности образуется пена, которая удаляется скребковым механизмом. Достоинства: непрерывность процесса; высокая степень очистки; легко обслуживаемая аппаратура флотационной установки; небольшие капитальные и эксплуатационные затраты; большая скорость процесса.  2.Адсорбция - фильтрация воды через слой сорбента (активный уголь). 3.Ионообменный - применяется для извлечения из сточных вод металлов. Принцип действия основан на взаимодействии раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Твердая фаза состоит из частиц малого размера. Реакция обмена: R --- Н + NаСl =R— Na + НС1 R – радикал. КПД до 90 %. Химический метод Основан на протекании химической реакции вредных веществ с реагентом, в результате чего получаются нерастворимые соединения (осадок) или безвредные растворимые. Нейтрализация: для кислых сточных вод используют гашеную известь, аммиачную воду, кальцинированную соду, для щелочных вод - техническую серную кислоту. Биохимический метод Основан на способности микроорганизмов использовать органические вещества из сточных вод для питания в своей жизнедеятельности. Сложные органические вещества разрушаются до простых (СO2, Н2O). Органические вещества являются для них источником углерода. Очистка до 95 %.  Методы дезинфекции Методы дезинфекции предназначены для уничтожения возбудителей заболеваний Хлорирование Хлорирование производится газообразным Сl2. Хлор эффективен и дешев. Однако он очень ядовит. Хлор поступает с очищенными сточными водами в водоем, а хлор ядовит для рыб, особенно для икры. Озонирование Озон очень губителен для микроорганизмов, озон распадается на газообразный кислород, что улучшает качество воды. Озон сильный окислитель (разрушает органические соединения, фенолы, пестициды). Однако, стоимость в 1,5 раза выше, чем у хлорирования. Озон очень токсичен и взрывоопасен. Озон получают в озонаторах, в которых кислород превращается в озон под действием электрического разряда. Концентрация до 1 мг/л. Источники и виды загрязнения литосферы. Классификация и важнейшие свойства почвы. Защита почвы от эрозии. Контроль качества почвы. Обезвреживание и утилизация отходов Загрязнение почвы настоящее время площадь суши всех континентов составляет 148 млн. км . Из них 10% территории покрыты ледниками. Остальная часть суши является пространством обитания. Из них 33% площади заняты под сельское хозяйство, 30% процентов площади занимают леса. Почва - это сложная экосистема, включающая в себя минеральные частицы (песок, глина...) воду, воздух (02,С02) , животных, растений, микроорганизмы, гумус. Плодородие почвы определяется содержанием гумуса. Без периодического поступления органического вещества гумус разрушается до простых веществ и остается только песок и глина. Деградация почв Деградация почв - постепенное ухудшение свойств почв (уменьшение содержания гумуса, разрушение структуры, снижение плодородия), вызванное изменением условий почвообразования в результате естественных и антропогенных причин. Причины деградации: открытая разработка полезных ископаемых, орошение и осушение, вторичное засоление, чрезмерный выпас скота, кислотные дожди, эрозия почв, загрязнение вредными веществами, пестициды, неправильная агротехника, процесс урбанизации. Эрозия почвы Эрозия - процесс захватывания частиц почвы и их вынос водой или ветром. Эрозия может быть медленной, когда почва постепенно выдувается, может быть катастрофической - образуются глубокие промоины после одного сильного ливня. Обычно растительный покров и опавшие листья обеспечивают защиту от всех форм эрозии. Энергия удара дождевых капель рассеивается и вода постепенно проникает в почву, не разрушая ее структуры. Если имеет место поверхностный сток, то растительный покров замедляет скорость воды настолько, что ее энергии не хватает для захвата частиц почвы. Рассмотрим водную эрозию: она начинается с капельной эрозии. Дождевая капля ударяется об комок почвы, разбивая его на мелкие частицы, которые закупоривают поры. Вода может застаиваться в лужах и затапливать растения. Это увеличивает поверхностный сток. Стекая по поверхности, вода уносит частицы почвы. По мере развития поверхностного стока вода сливается в ручейки, которые обладают большим объемом и скоростью, а следовательно и большей способностью захватывать и уносить почвенные частицы. В результате вымываются русла различных размеров. Важным свойством эрозии является то, что она уносит частицы почвы дифференцированно, т. е. в зависимости от их веса. Более легкие частицы гумуса и глины вымываются первыми, т. к. крупные частицы песка и камни остаются, поэтому плодородие почвы резко снижается. Также уменьшается содержание азота, фосфора, йода, меди, магния, цинка и т. д. , от которых зависит не только урожай, но и качество сельскохозяйственной продукции. Ветровая эрозия наблюдается в любое время года и при любой силе ветра, но наиболее интенсивна при скорости ветра 15-20 м/с весной, когда почва взрыхлена и не покрыта растительностью. Ветровая эрозия проявляется в виде пыльных бурь и местной (повседневной) эрозии. Пыльные бури за короткое время (1-2 дня) сносят слой почвы от 1 до 25 см, уничтожая посевы. Местная эрозия протекает медленно. Пыльные бури. В апреле-марте на Нижнем Дону бушевали пыльные бури.Сильныевосточные ветры (до 4 0 м/с) поднимали с поверхности почвы и переносили огромное количество пыли на значительные расстояния. Длина барханов 25-50 м при высоте до 2 м вдоль лесонасаждений, ж/д насыпей, и других преград. Многие оросительные каналы были засыпаны. Огромный ущерб сельскому хозяйству, особенно пострадали озимые. С поверхности пашни был снесен слой почвы толщиной 5 см. Распашка - открытая почва подвергается воздействию ветровой и водной эрозии. Почва остается незащищенной большую часть года, пока культура не сформирует сплошной покров, а также после жатвы. Особенно сильно страдают от поверхностного стока склоны. Сведение лесов - лесной покров наиболее эффективно предохраняет от эрозии, т. к. принимает на себя удары капель. Поверхностный сток со склона, покрытого лесом, на 50% меньше, чем со склона, покрытого травой. После сведения леса вымывание азота из почвы увеличивается в 4 - 5 раз, т. е. происходит и обеднение почвы. Ежегодно наша страна теряет от эрозии 150 тыс. га пашни. Предупреждение эрозии: 1. контурная вспашка (перпендикулярно склону, вода задерживается бороздами), узкополосный посев (чередование культур - полоса кукурузы, полоса травы), полезащитные полосы (деревья). Противоэрозионная роль леса: -Снижает скорость ветра (предохраняет от выдувания и задерживает снег) -Крона деревьев (снижает разрушительное действие капель на почву)Корни (укрепляют почву, задерживают поверхностный сток), оформление склонов в виде ступеней, восстановление лесов, ограничение выпаса. Минеральные удобрения и окружающая среда. В середине XIX века в Европу прибыла первая партия натриевой селитры из Чили. Много дней стояли пароходы в ожидании разгрузки, но селитра была никому не нужна. Потребовалось время, чтобы крестьяне поверили в пользу азотных удобрений. Уже в 1960 г. потребление чилийской селитры составило 300 тыс. т. Сейчас наша страна выпускает 20% от мирового выпуска удобрений. По оценке специалистов около 90% пахотных земель в стране необходимо удобрять минеральными веществами. Необходимо помнить, что не столько сами удобрения, сколько неверная непродуманная система агротехнических мероприятий подкормки земли вызывает нежелательные последствия. Поэтому требования о запрещении применения удобрений вряд ли имеют серьезную основу. Минеральные удобрения остаются одним из главных рычагов повышения продуктивности сельского хозяйства. Азотные удобрения. Наибольшую опасность представляют азотные удобрения из-за большой подвижности нитратного азота. Сами нитраты не представляют собой опасности для человека и животных, а образующиеся из них нитриты высоко токсичны, вызывают заболевания крови (переводят Fе2+ гемоглобина в Fе3+, кислородная недостаточность наступает при замещении 20% гемоглобина крови). При длительном потреблении пищи и воды с нитратами, нарушаются обменные процессы в организме и иммунологический статус. Из нитратов могут образовываться нитрозамины, обладающие канцерогенными эффектом. Попадая в водоемы, нитраты способствуют чрезмерному росту водорослей. Отмирая, они подвергаются анаэробному бактериальному разложению. Это приводит к дефициту О2 и гибели рыб. 2 . Фосфорные удобрения. Менее опасны, т. к. ион фосфата малоподвижен, прочно закрепляется в почве и практически не токсичен для человека. Однако применение фосфорных удобрений приводит к накоплению других элементов: стронция, соединений урана, радия, тория, фтора. Калийные удобрения. Калий является одним из основных элементов питания растений и не оказывает вредного влияния на окружающую среду. Однако вместе с удобрениями вносится хлор. Проблема пестицидов Пестициды подразделяют на: гербициды - для уничтожения сорняков, инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды - для борьбы с заболеваниями растений. Подсчитано, что потери урожая от сорняков в среднем в мире - около 50%, а в развивающихся странах - до 95%. Отказ от применения пестицидов привел бы к значительным потерям урожая и повышению стоимости продукции на 7 0%. незапамятных времен людей охватывало отчаяние, когда запасы продовольствия уничтожались вредителями. Сначала использовали вещества, содержащие тяжелые металлы (свинец, ртуть) - это пестициды первого поколения. Теперь известно, что тяжелые металлы могут накапливаться в почве и подавлять рост растений. В некоторых местах почвы настолько отравлены, что и через 50 лет остаются бесплодными. Были случаи отравления людей и животных. Кроме этого пестициды утратили эффективность, т. к. вредители стали к ним более устойчивы. 1930 г. потребовались новые средства пестициды второго поколения (синтетические органические соединения). В 1938 г. швейцарский химик Мюллер открыл ДДТ (дихлордиэтилтрихлорэтан), как вещество, токсичное для насекомых, и, как казалось, безвредное для человека. ДДТ обладал широким спектром действия, т.е. был эффективен против многих насекомых - вредителей. Он был стоек, т.е. с трудом разрушался в окружающей среде. По началу применение ДДТ привело к резкому увеличению урожая. Мюллер в 1948г. за свое открытие получил Нобелевскую премию. Однако в начале 1970 годов ДДТ во многих странах был запрещен. Проблемы применения пестицидов. Развитие устойчивости у вредителей, а это приводит к увеличению количества пестицидов. 1946 г. для 100 м3 зерна - 0.45 г пестицидов, в 1971 - уже 64 кг. Популяции вредителей изменчивы. Идет процесс естественного отбора. При выборе пестицидов надо выбирать такие, которые наиболее быстро разлагаются с образованием нетоксичных отходов при условии их высокой избирательной способности. Нужно помнить, что вид становится вредителем только в том случае, если он размножился настолько, что может принести серьезный ущерб. Методы должны быть направлены на поддержание численности насекомых ниже этого уровня, а не их полное уничтожение. Возрождение вредителей и вторичные вспышки численности. Обработка пестицидами часто сильнее влияет на естественных врагов вредителей, чем на них самих. Соответственно с исчезновением естественных врагов популяции растительноядных насекомых не только возрождаются, но могут и взрывоопасно увеличиться. Обычно растительноядные виды более устойчивы к пестицидам, чем плотоядные. Во-вторых, хищники могут получать более высокие дозы препаратов в результате, концентрирования в пищевой цепи. Рост затрат. Используется около 900 видов пестицидоа. Применяются все новые более дорогие пестициды, во все больших количествах. Стоимость разработки одного вида составляет 2 млн.$ Нежелательное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. 1950-1960г. орнитологи заметили катастрофическое сокращение птиц, соответствующих вершине пищевых цепей. Некоторые виды (белоголовый орлан) так пострадали, что возникла опасность их полного исчезновения. Исследования показали, что птицы получали высокие дозы ДДТ, из-за накопления вещества в организмах. Анализы показали накопление ДДТ в тканях человека, всех животных, даже арктических тюленей и пингвинов. Это привело к запрету ДДТ. Период полураспада ДДТ - 20 лет. Биологические методы борьбы. 1.С помощью естественных врагов. Божья коровка питается насекомыми, опасными для цитрусовых. Генетическая борьба. Развитие генетических черт, обуславливающих устойчивость к поражению. Это применяется в отношении болезней растений (картофель-фитофтора). Метод стерильных самцов Массовое внедрение в природную популяцию бесплодных мужских особей, выращенных в лаборатории. Борьба с мясными мухами. Они откладывают яйца в открытые раны домашних животных, личинки питаются кровью, не давая заживать ранам и приводя к инфекции и к гибели коров. Самки мухи спариваются один раз в жизни, откладывают яйца и погибают. В лаборатории вырастили огромное количество личинок мух, подвергли радиоактивному облучению, достаточному для стерилизации. Затем куколки рассеяли с воздуха в районе борьбы с вредителями. При спаривании со стерильным самцом потомства нет. Так уничтожили мясных мух во Флориде. Природные средства химической борьбы. Обнаружено, что окукливание гусениц происходит при снижении содержания ювенильного гормона. Если их опрыскать этим веществом, то личинки не превращаются в куколки, а продолжают расти и гибнут. Применяют для борьбы с непарным шелкопрядом. Преимущества метода: высоко специфичен и не влияет на их естественных врагов, не токсичен. Моделирование природных продуктов. Синтезированы соединения, аналогичные экстракту цветов "пиретрум". Они обладают высокой инсектицидной активностью и низкой токсичностью. Требуется 20 г/га настоящее время объем применения пестицидов составил 96 тысяч тонн в год. Площади, на которых осуществляется химическая защита растений составляет 48 млн. га, и эти площади уменьшаются. Биологический метод защиты применяется на площади 6 млн. га. При анализе почв на содержание пестицидов, выявлено, что в большинстве случаев концентрация превышает ПДК. Волгоградская область - 90 %, Московская область -10 %, Центрально-черноземный район -15 % (количество проб, загрязненных выше ПДК) . Загрязнение почвы промышленностью Загрязнение почвы связано с образованием промышленных и бытовых отходов и перенос вредных веществ через атмосферу. Почва отличается малой подвижностью и сложностью физико-химических процессов. Попадающие в почву вещества подвергаются сильным превращениям, поскольку процессы перемешивания затруднены и заключаются в вымывании и просачивании. Источники загрязнения: предприятия черной и цветной металлургии, нефтехимии, машиностроения.
карьеры по добыче строительных материалов. Вредные вещества: тяжелые металлы, нефтепродукты и другие токсичные вещества. Наиболее загрязнены почвы городов: Мончегорск, Дальнегорск, Медногорск, Владивосток. целом по России количество накопленных отходов составляет 50 млрд. т, ежегодно образуется 4,5 млрд. т, под складирование занято 250 тысяч га земель. Особую опасность представляют радиоактивные отходы. Контроль качества почвы настоящее время установлено ПДК на 109 веществ, процесс установления ПДК продолжается. Почва не оказывает непосредственного влияния на организм человека. Вредные вещества из почвы поступают в растения и накапливаются в них. Поэтому применяется в практике величина ДОК - допустимое остаточное количество в продуктах на 1 килограмм массы. ГН 2.1.7.2041-06 Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве
 КГУ - комплексные гранулированные удобрения состава N:P:K = 64:0:15. ПДК КГУ контролируется по содержанию нитратов в почве, которое не должно превышать 76,8 мг/кг абсолютно сухой почвы. КЖУ - комплексные жидкие удобрения состава N:P:K = 10:34:0 ТУ 6-08-290-74 с добавками марганца не более 0,6% от общей массы. ПДК КЖУ контролируется по содержанию подвижных фосфатов в почве, которое не должно превышать 27,2 мг/кг абсолютно сухой почвы. Отнесение химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов к классам опасности по ГОСТ 17.4.1.02-83 "Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения"   Класс опасности I II III Химическое вещество Мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, фтор, бенз(а)пирен Бор, кобальт, никель, медь, сурьма, хром Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций Санитарный контроль загрязнения почв осуществляется органами Роспотребнадзора. Они контролируют следующие параметры: -отношение белкового азота к органическому общему -кислотность -биохимическое потребление кислорода -содержание вредных веществ (хлоридов, пестицидов, тяжелых металлов, нефтепродуктов, фенолов, сернистых соединений, удобрений, радиоактивных веществ) -бактерий и микроорганизмов (дизентерийная палочка) -личинки мух. Контроль качества почвы осуществляется на трех уровнях: 1.состояние почвенного покрова 2.состояние почвы загрязнение почвы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||