Экология-ответы на экзамен(зачет). Экология наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Что такое синэкология Синэкология
 Скачать 2.43 Mb.
|
|
Автотрофный – организм, синтезирующий из неорганических соединений органические с помощью солнечной энергии (продуценты, зеленые растения).
продуценты, зеленые растения
консументы, детритофаги, животные, грибы
Миксотрофный – сочетает в себе автотрофный и гетеротрофный (паразиты, растения).
Консументы
Гетеротрофный способ питания
Трофическая цепь - путь движения вещества, как источника энергии от одного организма к другому в экосистеме. (растения – заяц – лиса)
Трофическая сеть - совокупность трофических цепей, связанных между собой отдельными звеньями, образующих сложную структуру.
Трофический уровень – совокупность организмов, занимающие определенное место в общей цепи питания.
Детритофаги могут находиться на II и выше трофическом уровне.
Автотрофы
Хищничество, конкуренция, паразитизм, симбиоз
При возрастании плотности популяции усиливается миграция в другие места обитания, где условия могут быть хуже, как следствие повышении смертности.
1) Экспоненциальный рост численности популяции при отсутствии любых ограничивающих факторов.  2) S-образная динамика. 
Половой показатель, размерный показатель, возрастной.
Морфологическая адаптация - приспособление внешнего слоя организма к окружающей среде (иголки у растений в пустынях, ласты у морских животных).
Физиологическая адаптация - приспособление внутреннего слоя организма к окружающей среде (животные пустыни могут получать воду за счет расщепления жиров, зимняя спячка).
Поведенческая адаптация – хищники во время охоты.
Численности, биомассы, энергии
Пирамида биомассы – показывает соотношение общей массы живого организма по отношению к общим пищевым цепям в данной экосистеме.
Пирамида энергии – отражает величины потока энергии, проходящего через последовательные трофические уровни.
Правило 10% -в соответствии с правилом экологической пирамиды с одного трофического уровня на другой в среднем переходит только 10% энергии, поступившей на предыдущий. Превышение этой величины недопустимо, так как может произойти полное исчезновение популяций. Правило 10% служит общим ограничением для практических целей в хозяйственной деятельности человека и природопользования.
Перевернутые пирамиды биомассы свойственны водным экосистемам
Так как свет совершенно рассеивается по достижении 100 метров, а для существования зеленых растений необходим солнечный свет. Свет 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.
Из общего количества солнечного излучения, попадающего на нашу планету, лишь половина доходит до поверхности Земли, только 1/8 имеет длину волны, подходящую для фотосинтеза. И лишь 1% солнечной энергии используется в процессе фотосинтеза.
Продуценты, консументы, детритофаги, редуценты
Биота – вся совокупность живых организмов (биоценоз).
Биотическая структура – пути взаимодействия разных категорий организмов.
Экологическая сукцессия
Малый (биотический) и большой (биологический, абиотический) круг
 Углерод является частью большого геологического круговорота и связан с жизнедеятельностью организмов. С, содержащийся в виде СО2 в атмосфере служит сырьем для фотосинтеза растений, затем вместе с веществом-продуцентом он передается по трофическим цепям. В процессе дыхания, а также за счет работы редуцентов он переносятся по пищевым цепям и образует ткани всех остальных живых организмов в экосистеме и возвращается в окружающую среду в составе СО2.
 Только некоторые бактерии и синезеленые водоросли способны связывать азот воздуха, обращая его в ионы аммония. Некоторые из этих бактерий живут в клубеньках на корнях бобовых растений, например, люпина. По пищевым цепям входящий в состав органических молекул азот передается от бобовых растений другим членам экосистемы. При клеточном дыхании азотсодержащие органические соединения расщепляются и азот выделяется в окружающую среду в виде ионов аммония и, частично, в виде нитрат-ионов. Ряд, так называемых, нитрофицирующих бактерий окисляют ионы аммония в нитрат-ионы. Другие, денитрофицирующие бактерии, восстанавливают нитрат-ионы до газообразного азота. Некоторое количество нитратного азота образуется во время грозовых разрядов и с дождевой водой поступает в почву. Однако это количество связанного азота в 10 раз меньше, чем образуемое бактериями.
 Фосфор входит в состав молекул, переносящих энергию внутри клеток, и в состав генов. В минералах фосфор содержится в виде фосфат-иона. Большинство природных фосфатов нерастворимо и только под действием кислот, образуемых бактериями и корневой системой растений, переходят частично в форму, растворимую в воде. Растения извлекают фосфат-ионы из водного раствора и используют его для синтеза различных органических веществ, содержащих фосфор. По пищевым цепям фосфор передается другим организмам экосистемы. В ходе клеточного дыхания и обменных процессов органические соединения фосфора частично переходят в простые неорганические соединения и в этой форме попадают в окружающую среду, откуда могут вновь поглощаться растениями. В почве неорганические соединения фосфора с большой вероятностью связываются в нерастворимые соли, а в результате жизнедеятельности моллюсков формируют их раковины и могут образовывать месторождения фосфатных руд (апатиты, фосфориты).
Эрозия фосфатных пород, минерализации продуктов жизнедеятельности и органических остатков растений и животных.
Клеточное дыхание - процесс расщепления органических молекул с выделением энергии (процесс обратный фотосинтезу). C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + энергия.
В ионном виде NO-3, NH4+
В ионном виде, из водного раствора. PO3-4
В отличие от круговорота углерода – отсутствие газовой фазы, поэтому нет произвольного возврата в систему.
Движущей силой круговорота воды является солнечная энергия и сила тяжести.
Массовое использование ископаемого топлива (уголь, нефть, торф, газ) приводит к повышению интенсивности возвращения в круговорот запасов углерода. Ежегодное поступление диоксида углерода в атмосферу в результате деятельности человека составляет до 10 % его ежегодного биогенного притока. Уже это свидетельствует о нарушении круговорота углерода в биосфере. Что может привести к глобальным климатическим изменениям и, в конечном итоге, отрицательно повлиять на развитие человеческой цивилизации.
Высокие дозы азотных удобрений приводят к вымыванию нитратов в грунтовые воды, водоемы и в конечном счете – питьевую воду, а также к избытку их в продуктах питания, что является опасным для человека. Таким же источником загрязнений служат сточные воды с высоким содержанием аммония. На его окисление до нитратов тратится растворенный в воде кислород, что часто бывает губительно для гидробионтов. Таким образом, деятельность человека все сильнее влияет на круговорот азота, в основном в сторону превышения перевода его в связанные формы над процессами возврата в молекулярное состояние.
Возврат в круговорот атомов углерода, «выпавших» из него в более ранние геологические периоды. Человек в огромных количествах добывает ископаемое топливо (детрит) для обеспечения энергетических потребностей. Сжигая это топливо, человек в определенной мере завершает, а следовательно, и начинает новый цикл круговорота углерода. Таким образом, на круговорот углерода человек влияет путем увеличения содержания в биосфере доступного для биогеохимического круговорота углерода. Так же деятельность человека ведет к усиленной потере фосфора, что делает его круговорот менее совершенным. Большая часть фосфора смывается и выключается из круговорота.
Сток одних рек уменьшился, других — увеличился, изменилось внутригодовое распределение стока. В результате изъятия воды из вод суши во многих районах мира возросло испарение. Часть воды, которую потребляет человек и которая входит в состав производимой им продукции, надолго выпадает из всеобщего круговорота. Остальная вода после использования сбрасывается в водоемы в виде сточных вод. Они загрязнены и приводят в негодность во много раз больший объем чистой воды. Именно угроза загрязнения водных ресурсов представляет сейчас главную опасность, гораздо большую, чем угроза физической нехватки воды.
Углерод, содержащийся в виде углекислого газа в атмосфере.
Мировой океан обладает способностью поглощать большое количество CO2 т.к. CO2 хорошо растворим в холодной воде. Значительная часть растворенного в воде CO2 участвует в процессе фотосинтеза, другая часть взаимодействует с H2O, образует H2CO3(угольную кислоту): H2CO3 + Ca CaCO3 + H2 Соединяясь с Са, К, Na, образует стабильные соединения в виде карбонатов, которые оседают на дно.
Связывать азот способны только цианобактерии и сине-зеленые водоросли. Бактерии, живущие на клубеньках бобовых растений, играют особую роль в связывании азота (например, NO2).
Принцип функционирования экосистем. Этот принцип гармонирует с законом сохранения массы. Поскольку атомы не возникают, не исчезают и не превращаются один в другой, они могут использоваться бесконечно в самых различных соединениях и запас их практически неограничен. Именно это и происходит в природных экосистемах.
Отходы естественной экосистемы участвуют в круговороте веществ и не наносят вреда природе по сравнению с отходами промышленности.
Энергия, вещество, информация – полезный продукт - отходы
Природные ресурсы (естеств.) – природные объекты и явления, которые использует человек для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное улучшение качества жизни.
Энергия солнца, ветра, земных недр, атмосферного воздуха, вод мирового океана, морских приливов и волн.
Растительный и животный мир, пресная вода, чистый воздух.
Полезные ископаемые
Некоторое минеральное сырье, лесные ресурсы, плодородие почв.
Топливо, строительные, металлические, неметаллические, технические ресурсы.
Ресурсообеспеченность – это соотношение между величиной природных ресурсов и размерами их использования.
Нефть, газовое топливо - природный газ, каменный уголь, ядерное топливо, альтернативные источники (солнечная энергия, биотопливо, водородное топливо, ветровые установки, приливные станции, геотермальные станции)
продуценты, консументы, редуценты, детритофаги
Земельный фонд - земли с/х назначения, земли населенных пунктов, промышленных предприятий, земли не с/х назначения, дороги – составляет 13,4 млрд. Га
Дают много твердых, газообразных отходов, ядовитых для окружающей среды. Дорогая себестоимость транспортировки и энергии.
Возникновение инфразвука, что отрицательно влияет на психику человека. Дорогое и сложное строительство. Не повсеместность расположения.
солнечная энергия, биотопливо, водородное топливо, ветровые установки, приливные станции, геотермальные станции
Высокая себестоимость, проблема утилизации ядерного топлива, обеспечения меры безопасности.
Плотина – затопление обширных территорий, развитие сине-зеленых водорослей, снижение скорости течения реки (заболачивание рек). Дорогое и продолжительное строительство (создание водохранилищ). Повышение сейсмической активности.
Сжигание сопровождается образованием CO2, NOx, SO2
Природный газ меньше загрязняет воздух, почти не образует SO2, в 6 раз меньше NOx по сравнению с нефтью и каменным углем
Самое загрязненное ископаемое топливо, при сжигании образуется большое количество SO2, NOx, твердых частиц.
Ядерное топливо
Если КР=КС и отсутствует миграция, то КП=0 – НПН (нулевой прирост населения)
Проблема питания
6 млрд.
Загрязнение (в узком смысле слова) - внесение в окружающую среду, не свойственных ей химических, физических и биологических компонентов.
Извержение вулканов, сели, пыльные бури
Механические, Химические, Физическое, Биологическое
шумовое, световое, тепловое, электромагнитное, радиоактивное
Физическое загрязнение - загрязнение, приводящее к изменениям естественных физических свойств окружающей среды.
Химическое загрязнение – загрязнение, приводящее к изменениям естественных химических свойств окружающей среды.
Тепловое загрязнение – повышение температуры окружающей среды. В гидросфере это приводит к антропогенному эвтрофированию – цветение воды, а в атмосфере к таянию ледников – затопление территорий суши. Парниковый эффект.
Световое загрязнение - загрязнение, связанное с повышение освещенности в темный период суток, за счет искусственных осветителей, что вызывает аномалии в развитии (жизни) растений и животных.
Электромагнитное излучение, поля электромагнитных радиочастот: высоковольтные ЛЭП, радиоперед. устройства, мобильные, микроволновки, ПК
ЛЭП, трансформаторные подстанции, электрооборудование (щиты питания, розетки, выключатели) и бытовая электрорадиотехника (осветительные и нагревательные приборы, холодильники, кондиционеры, телевизоры ).
радиотехнические объекты, телевизионные и радиолокационные станции, термические цехи и участки.
Любые нежелательные для человека звуки: Грузовой транспорт, ж/д транспорт, воздушный транспорт
Децибелы дБ
Грузовой транспорт, ж/д транспорт, воздушный транспорт
20-20 000 Гц
Бактерии
Биологическое загрязнение - загрязнение путём внесения в среду биологического организма (бактерии, вирусы).
Параметрическое загрязнение - изменение качественных параметров окружающей среды.
Ингредиентное загрязнение – внесение в окружающую среду веществ количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам (минеральных или органических).
Стациально-деструкционное загрязнение - изменение ландшафта, естественных экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов).
Радиоактивное загрязнение - ионизирующее загрязнение, приводящее к мутациям и оказывающее канцерогенное действие (альфа, бета, гамма излучение)
Экологическая форма – охрана естественной среды обитания живых организмов.
Атмосфера играет роль защитной оболочки от ультрафиолетовых лучей, космических воздействий.
78% - азот , 21% - кислород, 0,9% - аргон, 0,03% - углекислый газ, 0,07% – примеси инертных газов (неон, криптон), небольшое количество озона.
Тропосфера, тропопауза, стратосфера, стратопауза, мезосфера, мезопауза, термосфера (ионосфера), ионопауза, экзосфера.
Тропосфера
Стратосфера
Тела в ионосфере не нагреваются, так как газы очень разряжены. Молекулы двигаются с большой скоростью, но редко сталкиваются.
При подъеме на каждые 100 м температура в тропосфере уменьшается на 0.6°C. В основном в тропосфере температура от +40 °С до –50 °С.
Парниковый эффект, нарушение озонового слоя, кислотные дожди.
Парниковые газы препятствуют длинноволновому теплоизлучению с поверхности Земли. Атмосфера насыщенная этими газами действует как крыша парника.
Повышение температуры – таяние ледников – затопление территории суши.
Из-за хлорфторуглеводородов, хромсодержащ. и бромсодерж. холоны, оксидов азота образуются озоновые дыры (созданию озонового слоя способствует метан).
Возникновение кислотных дождей связано с выбросом диоксида серы, диоксида азота – при взаимодействии с атмосферной влагой образуют кислоты, которые выпадают на землю
Кислотные дожди опасны как для суши, так и для мирового океана (закисление пресных водоёмов, озер, гибель ценных пород рыб, пожелтение листьев, гибель растений).
углекислый газ, метан, фреон, озон, оксиды азота
хлорфторуглеводородов, хромсодержащ. и бромсодерж. холоны, оксиды азота
Существуют два разных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.
Высота источника загрязнения от 2 метров до 2,5 высот окружающих зданий.
Высоты источника больше 2,5 высот окружающих зданий
Практически все химические вещества, попадающие в атмосферу, претерпевают превращения под воздействием солнечного излучения. Так, молекула А, столкнувшись с квантом света переходит в электронно-возбуждённое состояние, характеризующееся избытком энергии: А+hνA*. В дальнейшем возможны следующие превращения:
Вещества В и С чрезвычайно химически активны, и приводят к цепи химических реакций, в результате которых образуются вредные химические соединения - фотохимический смог. Основными продуктами фотохимических реакций являются: альдегиды, кетоны, угарный газ, углекислый газ, органические нитраты и оксиданты (озон, диоксид азота)
Производство стройматериалов
оксиды углерода, диоксид серы, оксиды азота, твердые частицы (свинец, ртуть)
ПДК (атм.воз.) – это такая предельная концентрация вещества, которая на протяжении всей жизни человека не должна оказать на него отрицательного влияния и отдаленных последствий на окружающую среду в целом.
ПДК Воздуха рабочей зоны, ПДК Атмосферного воздуха, мг/м3
ОБУВ - ориентировочно-безопасные уровни воздействия, вводятся, если вещества мало изучены.
ПДКврз > ПДКатм.в
 Сi - фактическая концентрация i вещества n – число вредных веществ ПДКi - предельная концентрация i вещества Сф – фоновая концентрация
Фоновая концентрация – концентрация существующих в воздухе веществ
ПДКм (максимально), ПДКс.с (среднесуточное)
Приводит к ухудшению самочувствия, головную боль, снижение аппетита, бессонницу, раздражительность, вялость, боли в области сердца, нарушения внимания и памяти.
Под мутагенным действием вредных веществ следует понимать изменение наследственных свойств организма, проявляющихся у его потомства.
Оксиды азота, нитриты, нитраты, свинец, радиоактивные материалы, алкалоиды, гормоны, продукты нефти, сжигания угля.
Некоторые углеводороды, азокрасители, ароматические амины, нитрозамины
Сероводород, сероуглерод, синильная кислота, хлорциан, мышиковистый водород, акролеин
Хлор, сернистый ангидрид, фтор, фтористый водород.
Способные при воздействии на организм вызывать рак и др. злокачественные опухоли, а также доброкачественные новообразования.
Объём выбросов не велик, но высока токсичность, разнообразность – хлористые соединения, сероводород, различные неорганические соединения.
Сильное раздражение слизистых и кожи. Затрудненное дыхание и глотание, кашель, жжение. Покраснение кожи.
Появляются аномалии развития и обмена веществ, нарушается правильная деятельность тех или иных органов, возникают эндемические заболевания, уродства.
ПДВ – масса вещества, которую можно выбросить в атмосферу в единицу времени так, что с учетом суммации и фоновой концентрации маx приземная концентрация не превышала ПДК. т/год или г/сек
ВСВ - временно согласованные выбросы, вводятся, чтобы предприятие привело свои выбросы к ПДВ.
Санитарно-защитная зона - территория без жилых домов, протяженность которой определяется классом опасности вредного вещества, выброшенного в атмосферу.
Седиментационный размер – диаметр пылевых частиц, имеющих форму шара, плотность и скорость которых равна плотности и скорости осаждения исследуемых частиц.
Сухие, фильтрующие, мокрые
Волокнистые, тканевые, зернистые
Гравитационные, центробежные, инерционные
Капельные, пленочные, барботажные
Процесс очистки основан на ударной ионизации молекул газа между электродами. Затем, при столкновении происходит передача заряда от ионов газа к частицам пыли, а уже заряженные пылевые частицы оседают на электродах аппарата.
От дисперсность пыли (размера частица)
пылеосадительная камера 
Инерционный пылеотделитель 
 Газ поступает на очистку через выхлопную трубу 1, по касательной к внутренней поверхности корпуса 2 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к пылесборнику 3. Под действием центробежных сил пылевые частицы отбрасываются к внутренней поверхности корпуса, тормозятся и образуют на стенках пылевой слой 5, который постепенно стекает в пылесборник. В связи с тем, что пылесборник герметичен, газовой поток совершает в нем поворот на 1800 , образует вихрь и очищенный газ выходит через трубу 4.
эти аппараты требуют большого перепада давлений между входом и выходом аппарата, больший расход электроэнергии. Не используется для очистки влажных и взрывоопасных газов и если присутствуют металлические частицы.
На частицы пыли действуют центробежная сила, сила сопротивления среды, сила тяжести.
Входной поток расположен по касательной к внутренней поверхности корпуса.
Ротационный пылеуловитель, циклон
Загрязнённый газ подаётся перпендикулярно плоскости рисунка.  1 вентиляционное колесо 2 корпус 3 выходное отверстие 4 выхлопная труба
 Отверстие – форсунка распыляет воду на мелкие капли, капельное осаждение пылевого потока, более тяжелые частицы в смеси с водой образуют шлам, очищенный газ выходит.
Выносит малый диапазон пылегазового потока
В лекциях
Гравитационные аппараты (пылеосадительные камеры, камера Говарда)
Свойствами пыли, свойствами пылегазового потока
Смачиваемость
Фильтрующие аппараты
Мокрые аппараты
Абсорбция, адсорбция, термические методы
Абсорбция – поглощение газа в объёме твёрдого или жидкого поглотителя (чаще – жидкого)
Адсорбция – поглощение газа на поверхности твёрдого или жидкого поглотителя (чаще – твёрдого пористого вещества);
Биохимическая абсорбция – основана, на способности микроорганизмов разрушать и перерабатывать вредные вещества, находящиеся в выбросах.
Прямоточная абсорбция применяется, когда газ и жидкость движутся в одном направлении.
Противоточная абсорбция применяется, когда газ и жидкость движутся в разных направлениях.
Вода для очистки от аммиака, хлористого и фтористого водорода. Сернистая кислота и суспензия вязких масел для очистки от хлора, сернистого ангидрида.
Адсорбция осуществляется за счет химических силам (химическая адсорбция) либо сил Ван-дер-Ваальса (физическая адсорбция).
Простые или сложные оксиды
Десорбция – пропускание инертного газа или повышение температуры.
Основаны на способности вредных газовых примесей окисляться до менее токсичных при высокой температуре.
Основано на том, что токсичные вещества превращаются в менее токсичные путем горения. Газы сжигаются в открытом факеле. Существуют также замкнутые камеры зажигания с открытым пламенем для нейтрализации отходов лакокрасочного производства.
t пламени в факеле может достигать 1300С0 - начинают образовываться оксиды азота (очень токсичны).
600С0-800С0
Эта схема проводится, в основном, в закрытых аппаратах с хорошим перемешиванием газового потока. Применяется, когда выбрасываемые газы имеют достаточно высокую температуру, однако концентрация кислорода или горючих компонентов низка (не обеспечивают подвод энергии для процесса).
Основано на том, что токсичные вещества превращаются в менее токсичные путем введения в процесс особых веществ – катализаторов, которые реагируют с вредным веществом, образуя промежуточный продукт, который впоследствии распадается с образованием менее токсичного вещества и чистого катализатора.
Серебро, платина, палладий, оксид меди, оксид ванадия.
Используются в каталитических коробках для очистки выхлопных газов автомобиля.
совокупность океанов, морей, рек, озер, ледников и подземных вод. 96-53% мировой океан 1,69% подземные воды Остальное воды рек озер и ледников. 2,5 % составляют пресные воды от мирового запаса 70% пресных вод, сосредоточены в ледниках 0,3% от общего объема воды составляют воды пресные пригодные для использования.
Химическое, биологическое, радиоактивное, механическое, тепловое
Атмосферные воды, городские сточные воды, промышленные сточные воды
Тепловое загрязнение - повышение температуры естественных водных объектов
Биологическое загрязнение – попадание в воду вирусов и бактерий (носит временный характер)
Трофность водоема – способность фотосинтезировать органическое вещество как пищу для рыб.
Дистрофные, олиготрофные, эвтрофные
Дистрофный водоем – обладает очень низким содержанием органического вещества. 
Олиготрофный водоем – обладает невысокой концентрацией органического вещества. 
Эвтрофный водоем – обладает превышенной концентрацией органического вещества.  >1
|