Экология. кр_экология. Контрольная работа по предмету "Экология" Выполнил Миллер А. А. Группа сдт63 Проверил
 Скачать 104.5 Kb.
|
|
Федеральное агентство связи Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики Межрегиональный центр переподготовки специалистов Контрольная работапо предмету "Экология"Выполнил: Миллер А.А. Группа: СДТ-63 Проверил: ___________________ Новосибирск, 2008 Каковы экологические проблемы ГЭС? ГЭС традиционно считались сравнительно дешевым и чистым источником энергии. Сооружение плотин неизбежно связано с образованием крупных искусственных водоемов. Площадь Братского водохранилища соизмерима с Телецким озером Горного Алтая. Земля под водохранилищем потеряна безвозвратно. Это млн. га пашни, лесов, лугов, дорог, селений. А эти искусственные озера постепенно, но неизбежно мелеют, зацветают, заболачиваются, становятся причиной изменения климата в худшую сторону. У плотин ГЭС гибнет в огромных количествах животный и растительный мир рек. О массовой гибели рыб и планктона в турбинах ГЭС известно со времен пуска первых гидроэлектростанций. Это явление (одно из наиболее негативных антропогенных воздействий на планете) изучается много лет. Написаны десятки книг и тысячи статей по этой проблеме, однако ученые и специалисты долго не могли решить задачу минимизации этого воздействия, в то время как его масштабы наращивались с вводом в эксплуатацию все новых и более мощных ГЭС. Биосфера Земли оказалась под сильнейшим прессом тысяч эксплуатируемых в мире ГЭС, которые ежегодно «перемалывают» турбинами сотни млн.т. живых организмов зарегулированных рек, разрушая их экологические системы. И как результат - резкое снижение процессов самоочищения рек, возрастание негативной роли хозяйственных стоков, непрерывное загрязнение водоемов мертвой органикой, резкое снижение рыбопродуктивности водоемов и, в конечном итоге, прогрессирующее ухудшение качества воды. Наиболее сильному воздействию гидроэнергетики подверглись реки России. В Волжско – Камском бассейне, где эксплуатируются 12 ГЭС, экологическое состояние Волги и Камы можно назвать катастрофическим. Исследования показали, что в летний период в турбинах Волжской ГЭС (последней в каскаде) гибнет более 500 тысяч тонн планктона и десятки миллиардов экземпляров молоди рыб, а все ГЭС этого бассейна сбрасывают в Волгу и Каму около 5 млн. тонн мертвой органики. По оценке специалистов вода в Волге опасна для здоровья человека. Деградация уникального бассейна Азов – Дон началась сразу после ввода в эксплуатацию Цимлянской ГЭС. Деградирует Невско – Ладожский бассейн, где основные реки Волхов, Свирь, Вуокса и Нарва зарегулированы электростанциями. Эта проблема особенно актуальна для Сибири, где крупные и легкоранимые экосистемы рек подвергаются воздействию самых мощных ГЭС, эксплуатируемых в России. Экологическая катастрофа на Енисее – результат разрушения экосистемы реки турбинами Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС. Еще более тяжелая экологическая ситуация сложилась на реке Ангара, где эксплуатируются Иркутская, Братская, Усть–Илимская и готовится к пуску Богучанская ГЭС. Ученые, изучив механизм гибельного воздействия на гидробионты резких перепадов давления и кавитации в камерах рабочих колес гидротурбин ГЭС, разработали, научно обосновали и апробировали в натурных условиях аэрационный метод защиты гидробионтов от разрушительного воздействия гидромашин. Суть метода в том, что путем аэрации потока, идущего в камеру рабочего колеса, создается водовоздушная среда с содержанием воздуха 0,07 – 0,15 %, в которой резко снижаются перепады давлений, исключается разрежение и кавитация, в результате чего создаются необходимые условия для прохождения молодью рыб и планктоном турбин ГЭС без повреждений. Эффективность метода аэрационной защиты подтверждена испытаниями на Усть-Илимской и Волжской ГЭС, где до 80% молоди рыб и планктона проходили турбины без повреждений. При аэрационной защите улучшаются эксплуатационные характеристики турбин: исключается кавитация, уменьшается износ оборудования, снижаются вибрации и шум, увеличивается КПД. Научная новизна и приоритет метода защищены патентами Российской Федерации. Система аэрационной защиты проста, при ее изготовлении и установке не потребуется больших капиталовложений. К примеру на Волжской ГЭС стоимость затрат, а это приобретение двух компрессоров К-525 (основная стоимость), изготовление перфорированных труб и установка системы трубопроводов, составит не более 50 млн.руб., а ежегодный ущерб рыбному хозяйству от эксплуатации ГЭС составляет 450 млн.руб. В течении 3-5 лет все ГЭС России можно перевести на режимы эксплуатации с аэрационной защитой гидробионтов, что позволит приостановить разрушение экосистем рек, восстановить функции самоочищения, более эффективно решать задачи минимизации воздействия хозяйственных стоков, эффективно вести рыбное хозяйство и в итоге улучшить качество вод рек и бассейнов. Какие ограничения препятствуют переходу к устойчивому развитию? Восемь факторов, препятствующие переходу к устойчивому развитию 1. «Не хватает денег». Но тогда, как объяснить тот факт, что на протяжении нескольких миллиардов лет природа производит продукты, которыми пользуется каждый человек (вода, воздух, продукты питания, энергию, материалы) и на которые она не затратила ни одного цента. 2. «Не ясно, является ли мировой финансовый рынок силой, поддерживающей или препятствующей устойчивому развитию?» У него отсутствует надежный, устойчивый измеритель окружающей среды, с которым он может согласовать свои решения. Не ясен механизм защиты инвестиций от рисков неэффективного управления при переходе к устойчивому развитию. 3. «Виновата близорукость политики». Финансовая информация дает искаженное представление об изменениях в окружающем мире, и поэтому в денежных показателях в принципе невозможно оценивать долгосрочные последствия не только финансовых, но и политических решений. Отсутствует устойчивый измеритель. 4. Говорят о неподготовленном сознании людей. Единая система, в которой мы живем и которая называется «природа—общество—человек», оказалась разорванной в нашем сознании на «куски» «вавилонской башней» профессиональных языков. В силу этого не только политики, юристы, экономисты и финансисты, но и представители естественных и технических наук оказались в крайне затруднительном положении. Профессиональные языки стали не сближать людей, а разъединять и тем самым существенно осложнять понимание проблемы в целом. 5. «Согласовать деятельность человека с законами природы» Но как согласовывать деятельность человека с естественными законами сказано не было. Предполагалось, что каждая страна и регион самостоятельно разрабатывает свою концепцию и программу. Без их понимания самостоятельно решить региональные проблемы перехода к устойчивому развитию в течение длительного периода времени принципиально нельзя. Никому же не придет в голову говорить о региональной философии или региональной математике, физике, химии. Все эти области знания являются общечеловеческими ценностями, но именно они составляют мировоззренческую, теоретическую и методологическую базу устойчивого развития не только глобальной, но и любой региональной и локальной систем. 6. Сложилась парадоксальная ситуация. В науке известны фундаментальные законы сохранения. Любое развитие — это всегда изменение «чего-то». В науке известны фундаментальные принципы изменения. В соответствии с одним из них — мир движется к хаосу. В соответствии с другим — в ноосферу к Разуму. 7. Нет сомнения в том, что Земля и любая живая система, человек и человечество в целом — открытые системы, непрерывно обменивающиеся с внешней средой потоками энергии. И, тем не менее, все прогнозы основаны на моделях, описывающих глобальную систему как замкнутую. Естественно, что на таких моделях всегда будет получаться предел роста. Но такой вывод можно рассматривать не как прогноз, а как предупреждение о том, что если мы будем исходить из замкнутой глобальной системы, то предел роста неизбежен. 8. Каждый человек, народ и любая живая система является заложником своих начал: НАКОПЛЕНИЯ свободной энергии; РАССЕИВАНИЯ свободной энергии. Борьба этих начал сопровождает всю жизнь: на этапе развитие доминирует первое, а на этапе деградация — второе начало. Задача №1 На поле с травяным покровом расположена радиолокационная станция, имеющая следующие характеристики излучения: импульсная мощность излучения Ри кВт, длительность импульса τ, мкс, частота повторения импульсов F, Гц. Коэффициент усиления вращающейся антенны G. На расстоянии S, м, от этой станции находятся дачные участки. Рассчитать, на каком расстоянии от радиолокационной станции можно находиться людям постоянно, т.е. размер санитарно-защитной зоны. Определить, опасна ли близость радиостанции, и дать рекомендации садоводам.
Решение. Средняя по времени мощность излучения вычисляется по формуле: P=PиτF (4) P=400*10-3*2*10-6*350=280(Вт) 1.Вычисляем среднюю мощность излучения по формуле (4): Р=280 Вт. ППЭ=PG/4πr² (1) 2. Вычисляем размер санитарно-защитной зоны по формуле (1), т.е. определяем радиус r, учитывая, что допустимое значение ППЭ=1,0 Вт/м²: это расстояние равно 667 м.  r = 667 м 3. Определим значение ППЭ на дачных участках. Для этого по формуле (1) вычислим ППЭ для расстояния 350 м: ППЭ=3,6 Вт/м², что в 3,6 раз превышает допустимую величину.  4. Определим, сколько времени можно находиться на этих садовых участках, по формуле (2): получается 5,5 часа в сутки. T=W/ППЭ (2)  часа в сутки.Ответ: Дачные участки должны находится на расстоянии 667 м (0.7 км.) от радиолокационной станции. Уровень электромагнитного излучения больше допустимого в 3,6 раз. На даче можно находится 5,5 часов в сутки. Более длительное пребывание может повлиять на здоровье человека. Действие электромагнитного излучения может вызвать функциональные нарушения эндокринной системы, в том числе снижение секреции гормонов роста. Выявляются нарушения со стороны системы крови – лейкоцитоз, повышение уровня эритроцитов и гемоглобина. Воздействие ЭМП способно привести к изменению функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушению обменных процессов. Ослабляется иммунитет. Длительное воздействие ЭМП со временем способно вызвать в организме человека выраженную патологию с различными проявлениями: вялость, разбитость, угнетенность настроения, апатия, ухудшение памяти, чувство тяжести, головная боль, боли в области сердца, расстройство сна. Органические нарушения выявляются в сердце – нарушение внутрисердечной проводимости, дистрофические изменения в миокарде. Под воздействием ЭМП возможны нарушения коронарного кровообращения. Также возможны дискинезия кишечника, нарушения функции печени. Наиболее выраженные изменения наблюдаются при воздействии микроволн, особенно сантиметрового диапазона, затем УКВ и КВ. Контрольные вопросы. Каковы источники ЭМП? Источники электромагнитных полей (ЭМП) - антенные устройства, линии электропередач и др. Степень вредности зависит от времени действия, интенсивности и длины волны источника. Влияние ЭМП с большой интенсивностью связано с тепловым эффектом, приводит к усиленному кровотоку во внутренних органах, спасая их от перегрева. Особенно чувствительны органы с недостаточно развитой сетью кровообращения – хрусталик глаза и др. Наибольший вклад в электромагнитную обстановку жилых помещений в диапазоне промышленной частоты 50 Гц вносит электротехническое оборудование здания, а именно кабельные линии, подводящие электричество ко всем квартирам и другим потребителям системы жизнеобеспечения здания, а также распределительные щиты и трансформаторы. Все бытовые приборы, работающие с использованием электрического тока, являются источниками электромагнитных полей. Наиболее мощными следует признать СВЧ-печи, аэрогрили, холодильники с системой «без инея», кухонные вытяжки, электроплиты, телевизоры. Реально создаваемое ЭМП в зависимости от конкретной модели и режима работы может сильно различаться среди оборудования одного типа. Значения магнитного поля тесно связаны с мощностью прибора — чем она выше, тем выше магнитное поле при его работе. Значения электрического поля промышленной частоты практически всех электробытовых приборов не превышают нескольких десятков В/м на расстоянии 0,5 м, что значительно меньше ПДУ 500 В/м. Электромагнитное поле, создаваемое персональным компьютером, имеет сложный спектральный состав в диапазоне частот от 0 Гц до 1000 МГц. Как влияют ЭМП на организм человека? ЭМП влияет на биофизические процессы в клетках и тканях, поражает центральную нервную и сердечно – сосудистую системы. В начальной фазе повышается возбудимость, затем происходит снижение биоэлектрической активности мозга, ухудшение проводимости сердечной мышцы. В дальнейшем появляются головная боль, слабость, повышенная утомляемость, угнетенное состояние, нарушение сна, раздражительность, истощение нервной системы, изменения состава крови, ломкость ногтей, облысение. Эти изменения способны накапливаться, но обратимы, если исключить воздействие ЭМП. Варианты воздействия ЭМП на биоэкосистемы, включая человека, разнообразны: непрерывное и прерывистое, общее и местное, комбинированное от нескольких источников и сочетанное с другими неблагоприятными факторами среды и т.д. На биологическую реакцию влияют следующие параметры ЭМП: интенсивность ЭМП (величина); частота излучения; продолжительность облучения; модуляция сигнала; сочетание частот ЭМП, периодичность действия. Сочетание вышеперечисленных параметров может давать существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого биологического объекта. Как определяется энергетическая нагрузка на организм человека? Допустимая энергетическая нагрузка в диапозоне СВЧ на организм человека W не должна превышать 2 Втчас/м² (200 мкВтчас/см²) при облучении от вращающихся и сканирующих антенн – 20 Втчас/м2. Количественная оценка энергетической нагрузки определяется интенсивностью излучения по плотности потока энергии ППЭ. На практике она определяется через мощность излучения радиотехнического устройства P (среднюю по времени для радиолокационных станций), а если антенна направленная, то и через коэффициент ее усиления G, а также через расстояние r между антенной и точкой наблюдения: ППЭ=PG/4πr² (1) Эта формула действительна для случая распространения радиоволн в свободном пространстве, в частности, в воздухе. Реальная воздушная среда, в которой возможно облучение людей радиоволнами, всегда отличается от свободного пространства тем, что на некоторых конечных расстояниях от передающей антенны находятся: земля, ограждающие конструкции производственных помещений, различное оборудование, приборы и сами люди. Все эти предметы, обладая свойствами, отличными от свойств воздуха, определенным образом влияют на распространение радиоволн в нем, отражая, преломляя и поглощая их. При диффузном отражении от негладкой поверхности земли (травяной покров, неровность, шероховатость и т. д.) отражение непосредственно в направлении на точку приема (точку наблюдения) невелико, и условия распространения радиоволн приближаются к условиям в свободном пространстве. Тогда с большой точностью можно пользоваться формулой (1). Подобные условия встречаются очень часто. Что такое “санитарно-защитная зона”? Санитарно-защитная зона – это территория вокруг предприятия, за пределами которой вредное влияние от предприятия (загрязнение воздуха, почвы, электромагнитные, радиоактивные излучения и т.д.) не превышает допустимое значение, т.е. за пределами санитарно-защитной зоны проживание и вообще нахождение человека безопасно Как определяется допустимое время нахождения в зоне влияния ЭМП? Допустимое время T пребывания человека в зоне облучения ЭМП определяется по формуле: T=W/ППЭ (2) Из этого соотношения можно определить значение допустимой энергетической нагрузки при любом времени нахождения человека в ЭМП: ППЭ=W/T (3) Допустимое значение ППЭ для территории жилой застройки и мест массового отдыха, т. е. при пребывании человека в ЭМП весь день составляет 0,10 Вт/м² (10 мкВт/см²), при облучении от вращающихся и сканирующих антенн – 1, 0 Вт/м2. Задача №2. Анализ промышленного загрязнения озера На берегу озера площадью S км2 и средней глубиной H м расположено промышленное предприятие, использующее воду озера для технических нужд и затем сбрасывающее загрязнённую воду в озеро. Цикл работы предприятия непрерывный (круглосуточный). Объём сброса сточной воды – L л/сек. Рассчитать, каким будет загрязнение озера через 1 год. Сделать выводы о промышленном загрязнении озера и дать рекомендации по сохранению озера. ПДК вредных веществ (ВВ) в воде водных объектов: Исходные данные к задаче
Общее загрязнение определяется по формуле: С = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + С3/ПДК3 = ∑ Сi/ПДКi (3) где Сi – концентрация ВВi в озере после годичного сброса сточных вод в озеро; ПДКi - ПДК этого ВВi. Определяем объем озера и вычисляем объём сточной воды, поступающей в озеро за 1 год; L – Сброс литров в секунду. L*3600*24*365 – Сброс литров в год L = 10*3600*24*365 = 315360000 л/год.   2. Определим количество каждого ВВ, поступившего в озеро со сточной водой за год; Загрязнение озера мышьяком в год.  г.Загрязнение озера ртутью в год.  г.Загрязнение озера свинцом в год.  г.Вычислим концентрацию каждого ВВ в озере после годичного сброса сточных вод по формуле: Сi = количество ВВi в озере / объём воды в озере;  г/л. г/л. г/л.Определяем общее загрязнение озера предприятием.  Вывод: Промышленное загрязнение озера выше нормы, т.к. Собщ>ПДК. Для того чтобы предотвратить дальнейшее загрязнение озера требуется дополнительная очистка от химических веществ. В дальнейшем, необходима организация малоотходного производства. Использование рациональной технологии, сокращение сбросов загрязняющих веществ. Контроль за техническим состоянием очистных сооружений. Контрольные вопросы. Что такое ПДК? ПДК – это предельная концентрация вредного вещества (г/л; мг/л; мг/м³; мг/кг), которая при воздействии на протяжении всей жизни человека не оказывает вредного влияния ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного влияния, включая отдаленные последствия. Загрязнения С окружающей среды не должны превышать ПДК: С≤ ПДК Как определяется суммарное загрязнение при наличии нескольких вредных веществ однонаправленного воздействия? При совместном присутствии нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать: С общ ≤ С1/ПДК + С2/ПДК + ∙∙∙ + Сi/ПДК + ∙∙∙ ≤1, (2) где С i– фактические концентрации вредных веществ. Какие мероприятия следует выполнять при повышенном загрязнении водного объекта? Для того, чтобы помочь водоему самостоятельно справиться с загрязнением, требуется дополнительная очистка водоема от органических веществ и питательных элементов и удаление донных отложений. Из всех методов очистки водоемов, только биологическая очистка водоема позволяет восстановить биохимическое самоочищение за счет искусственного восстановления видового состава полезной микрофлоры многократным увеличением концентрации полезных микроорганизмов в водоеме. Восстановление видового состава полезной микрофлоры многократно активизирует процессы самоочистки, ускоряя восстановление биологического равновесия. Для этого в загрязненный водоем вносятся высокие концентрации специально подобранных микроорганизмов, которые присутствуют в почве и экосистемах здоровых незагрязненных водоемов в очень малых количествах, селекционированных и размноженных в форме готового к применению концентрированного биопрепарата. | |||||||||||||||||||||||||||||