Экология. ЭКОЛОГИЯ !!!! МУ 2021. Методические указания для самостоятельной работы по дисциплине Экология для обучающихся всех направлений подготовки бакалавров и всех форм обучения
 Скачать 0.76 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА» ДЗЕРЖИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Кафедра «Химические и пищевые технологии» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для самостоятельной работы по дисциплине «Экология» для обучающихся всех направлений подготовки бакалавров и всех форм обучения Нижний Новгород 2021 Составители: И.В. Павлова, И.Н. Постникова УДК 504.61 Методические указания для самостоятельной работы по дисциплине «Экология» для обучающихся всех направлений подготовки бакалавров и всех форм обучения / НГТУ им. Р.Е. Алексеева; сост. И.В. Павлова, И.Н. Постникова. - Н. Новгород, 2021. – 32 с. Методические указания разработаны в соответствии с рабочими программами по дисциплине «Экология» и являются руководством для подготовки студентов младших курсов всех направлений подготовки и всех форм обучения. Их основная цель – ознакомить студентов с современными проблемами экологии и природопользования, изучить подходы к оценке масштаба региональных экологических проблем с целью обеспечения безопасности жизни человека и сохранения окружающей среды. Редактор Е.А. Репникова Подписано в печать 10.06.21. Формат 60х84 1 / 16 . Бумага газетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 150 экз. Заказ Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Н.Новгород, ул. Минина, 24. © Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2021 3 ВВЕДЕНИЕ Далеко не все серьезные изменения, произошедшие в природной сре- де за время существования планеты, - дело рук человека. Так за последние десятки тысячелетий одним из главных факторов перестроек ландшафтов на планете был климат: существование гигантских ледников на простран- ствах Северной Евразии и Северной Америки влекло за собой серьезные климатические изменения практически по всей Земле. Но никто не станет спорить и с тем, что в последние десятки тысяче- летий с антропогенным воздействием на природу планете приходится считаться. Экологические проблемы стали возникать с первых дней существова- ния человечества. Но только в последние два столетия, особенно начиная с 50-х годов 20 столетия, экологические проблемы стали угрожать суще- ствованию биосферы. Эта угроза исходит, прежде всего, от загрязнения человеком окружающей среды, воздушного бассейна и Мирового океана, истощения природных ресурсов. По среде возникновения можно выделить следующие экологические проблемы: − загрязнение атмосферы (изменение климата Земли, парниковый эффект, глобальное потепление, кислотные осадки, изменение концентра- ции озона в тропосфере и стратосфере и др. проявления); − загрязнение гидросферы (истощение и загрязнение поверхностных вод суши, подземных вод, загрязнение океана и др); − загрязнение литосферы и почв (потери плодородных земель и обед- нение почвенных ресурсов, разрушение земель, эрозия, опустынивание); − обеднение биологических ресурсов (сокращение площади лесов, видового разнообразия, исчезновение видов животных и растений, расши- рение роли паразитов, вредителей, сорняков и др); − влияние состояния окружающей среды на здоровье и жизнь челове- ка (прямое или косвенное ухудшение физического и морального состоя- ния человека, демографические проблемы, психологическая усталость, рост заболеваемости, новые болезни и т.д.). Антропогенные воздействия на биосферу приводят к изменениям в окружающей среде, которые можно рассматривать как преднамеренные и непреднамеренные преобразования. Преднамеренные преобразования окружающей среды: освоение зе- мель под посевы, сооружение водохранилищ, каналов и оросительных си- стем, строительство городов, промышленных предприятий и путей сооб- щения, рытье котлованов, шахт и бурение скважин для добычи полезных ископаемых, осушение болот и т. д. 4 К непреднамеренным изменениям относят: загрязнение окружающей среды, изменения газового состава атмосферы, изменения климата, кис- лотные дожди, ускорение коррозии металлов, образование фотохимиче- ских туманов (смогов), нарушение озонового слоя, развитие эрозионных процессов, наступление пустыни, экологические катастрофы в результате крупных аварий, обеднение видового состава биоценозов, развитие эколо- гической патологии у населения и т.п. На первый план выступают непреднамеренные экологические изме- нения не только по той причине, что многие из них очень значительны и важны, а также и потому, что они хуже контролируются и чреваты непредвиденными эффектами. 1. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Под загрязнением окружающей среды понимают любое внесение в ту или иную экологическую систему не свойственных ей живых или не- живых компонентов, физических или структурных изменений, прерыва- ющих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии со снижением продуктивности или разрушением данной экоси- стемы. Различают природные загрязнения, вызванные природными, нередко катастрофическими, причинами, например извержение вулкана, и антро- погенные, возникающие в результате деятельности человека. Антропогенные загрязнители делятся на материальные (пыль, газы, зола, шлаки и др.) и физические (тепловая энергия, электрические и элек- тромагнитные поля, шум, вибрация и т. д.). Материальные загрязнители подразделяются на механические, хими- ческие и биологические. К механическим загрязнителям относятся пыль и аэрозоли атмосфер- ного воздуха, твердые частицы в воде и почве. Химическими (ингредиентами) загрязнителями являются различные газообразные, жидкие и твердые химические соединения и элементы, по- падающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой — кислоты, щелочи, газообразные вредные вещества (диоксид серы, оксиды азота, фенолы и т.д.), эмульсии и другие. Биологические загрязнители − все виды организмов, появляющиеся при участии человека и наносящие ему вред: грибы, бактерии, сине- зеленые водоросли, сорняки. Последствия загрязнения окружающей среды − это экологические проблемы. 5 Проанализируем некоторые аспекты деятельности человека, которые оказывают особо вредное воздействие на среду, и являются основными источниками загрязнения. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ СФЕРА До последнего времени считалось бесспорным, что серьезные нару- шения окружающей среды человек совершает в сфере именно производ- ственной деятельности. Заводские и фабричные трубы являлись основным источником загрязнения воздуха, стоки промышленных предприятий − рек и прибрежных морских вод. Хотя в начале ХХI в. транспорт и непро- изводственная деятельность потеснили промышленность в шкале загряз- нителей, все же промышленное и сельскохозяйственное производство остаются одними из главных источников ухудшения окружающей среды. Рассмотрим несколько подробнее основные источники загрязнения окружающей среды в производственной сфере. Производство энергии. Основой развития любого региона или отрас- ли экономики является энергетика. Основным источником электроэнергии в России и многих других странах мира является в настоящее время и бу- дет, вероятно, оставаться в обозримом будущем тепловая энергия, получа- емая от сгорания угля, нефти, природного газа, торфа, горючих сланцев. Основнымиисточниками загрязнения окружающей среды в энергети- ке являются тепловые электростанции (ТЭС). Наиболее характерно здесь химическое и тепловое загрязнение. Обычно сгорание топлива бывает не- полным, и при сжигании твердого топлива в котлах на ТЭС или ТЭЦ об- разуется большое количество золы, диоксида серы, оксидов азота, канце- рогенов. Газовые выбросы ТЭС загрязняют окружающую среду и оказы- вают влияние на все компоненты природы. Например, оксиды серы и азо- та, загрязняя атмосферу, вызывают кислотные дожди. Кислотные дожди, в свою очередь, закисляют почву, снижая тем самым эффективность приме- нения удобрений, изменяют кислотность природных вод, что сказывается на видовом многообразии водного сообщества. Существенно влияют ок- сиды серы и азота и на наземную растительность. В целом же на энергетику по объему газовых выбросов в атмосферу приходится около 27 % общего количества выбросов всей промышленно- сти России. К другому источнику загрязнения окружающей среды в энергетике относится сброс загрязненных сточных вод в водоемы. В России из сточных вод, требующих очистки, нормативно-очищенными сбрасывалось около 12 %. 6 Источником загрязнения подземных вод являются многочисленные золошлакоотвалы. Сильно загрязнены подземные воды в районе Курска (ТЭЦ-1), Нижнего Новгорода (Сормовская ТЭЦ). К городам с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы, где опре- деляющим является влияние предприятий энергетики, относятся Иркутск, Ростов-на-Дону, Саратов, Улан-Удэ, Хабаровск, Чита, Южно-Сахалинск. Металлургическая промышленность. Черная и цветная металлургия относится к самым загрязняющим природную среду отраслям. На долю металлургии приходится около 40 % общероссийских валовых выбросов вредных веществ, из них по газообразным веществам − около 34 %, по твердым − около 26 %. В среднем на 1 млн. тонн годовой производительности заводов чер- ной металлургии выделение пыли составляет 350 т/сут, диоксида серы – 200 т/сут, оксида углерода – 400 т/сут , оксидов азота – 42 т/сут. Черная металлургия является одним из крупных потребителей воды. Водопотребление ее составляет 12 − 15 % общего потребления воды про- мышленными предприятиями страны. Около 70 % сточных вод, образую- щихся в технологическом процессе, относятся к «условно чистым» стокам (они имеют только повышенную температуру). Остальные сточные воды (30 %) загрязнены различными примесями и вредными соединениями. Концентрация вредных веществ в атмосфере и водной среде крупных металлургических центров значительно превышает нормы. Неблагоприят- ная экологическая обстановка наблюдается в таких металлургических го- родах России, как Липецк, Магнитогорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Челябинск, Череповец и др. Выбросы вредных веществ (сероводород, сероуглерод, фтористые со- единения, бенз(а)пирен, аммиак, фенол, углеводород) из-за большой ток- сичности стали причиной превышения допустимых санитарно- гигиенических норм (ПДН). В среднем за год концентрация сероуглерода в названных городах составляет от 5 до 13 ПДК. Одним из лидеров загрязнения окружающей среды продолжает оста- ваться цветная металлургия. Выбросы предприятия цветной металлургии составляют 10 % валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу всей промышленности России. Загрязнение атмосферы предприятиями цветной металлургии харак- теризуется в первую очередь выбросами диоксида серы (75 % от суммар- ного выброса в атмосферу), оксида углерода (10 %) и пыли (10 %). Сточные воды предприятий цветной металлургии загрязнены мине- ральными веществами, фторореагентами, нефтепродуктами, солями тяже- лых металлов (меди, никеля, свинца, цинка и др.), мышьяком, сульфатами, хлоридами, сурьмой, фтором и др. 7 Мощными источниками загрязнения почвенных покровов, как по ин- тенсивности, так и по разнообразию загрязняющих веществ, являются крупные предприятия цветной металлургии. В городах, где размещены предприятия цветной металлургии, обнаруживаются в почвенном покрове тяжелые металлы нередко в количестве, превышающем ПДК в 2 − 5 раз и более. Первое место по суммарному индексу загрязнения почвенного по- крова занимает Рудная Пристань (Приморский край), где расположен свинцовый завод. В радиусе 5 км вокруг Рудной Пристани наблюдается загрязнение почв: свинцом − 300 ПДК, марганцем − 2 ПДК и др. К опасной категории загрязнения почв относятся города: Белове (Ке- меровская область), в котором содержание свинца в почвенном покрове достигает 50 ПДК; Ревда (Свердловская область) − содержание ртути – , свинца − до 5 ПДК. Химическая, нефтехимическая и целлюлозно-бумажная промыш- ленность. Эти отрасли относятся к одним из основных загрязнителей воздушного бассейна (углекислый газ, оксид углерода (II), диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, соединения хлора, мышьяка, ртути и т. д.), природных вод и почвы (нефть и продукты нефтехимии, фенолы и другие ядовитые вещества, сульфитные сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности и др.). Предприятия химической и нефтехимической промышленности яв- ляются источниками загрязнения водных объектов. Например, река Белая выше Стерлитамака (Башкортостан) относится к III классу («грязной»). Аналогичное состояние отмечается и с водами реки Оки после сбросов заводами Дзержинска, в которых резко возрастает содержание метанола, цианидов, формальдегида. После сбросов сточных вод Чапаевского завода химических удобрений река Чапаевка становится практически непригод- ной для использования из-за высокого загрязнения ее вод пестицидами. Предприятия химической и нефтехимической промышленности яв- ляются источниками загрязнения подземных вод металлами, метанолом, фенолом в концентрациях, достигающих нередко сотен тысяч ПДК на площадях в десятки квадратных километров, что приводит к невозможно- сти использования водоносных горизонтов для питьевого водоснабжения. Проблема охраны окружающей среды, связанная с химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной промышленностью, особенно актуальна в связи с увеличением в химическом производстве доли синте- тических продуктов, которые в природной среде не разлагаются или раз- лагаются очень медленно. 8 ТРАНСПОРТНО-ДОРОЖНЫЙ КОМПЛЕКС И СВЯЗЬ Негативная роль транспортно-дорожного комплекса в ухудшении ка- чества окружающей среды постоянно возрастает. Из 35 млн. тонн вредных выбросов 89 % приходится на выбросы автомобильного транспорта и до- рожно-строительного комплекса, 8 % − на железнодорожный транспорт, около 2 % − на авиатранспорт и около 1 % − на водный транспорт. Выбросы от автомобильного транспорта в нашей стране составляют около 22 млн. тонн в год. Более 200 наименований вредных веществ и со- единений, в том числе и канцерогенных, содержат отработанные газы двигателей внутреннего сгорания. Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используе- мые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют при- дорожные полосы и водные объекты. Загрязнение атмосферы предприятиями дорожно-строительного ком- плекса (например, асфальтобетонными заводами)имеет существенное значение, так как выбросы этих предприятий содержат канцерогенные вещества. В настоящее время эксплуатируемые асфальто-смесительные установки разной мощности выбрасывают в атмосферу от 70 до 300 т взвешенных веществ в год. От работы воздушного транспорта выбросы в атмосферный воздух составляют около 280 тыс. т. Из-за высокого шумового воздействия воз- душного транспорта серьезные проблемы возникают для прилегающих к аэропортам территорий жилой застройки. Наблюдается заметный рост до- ли населения, страдающего от авиационного шума. На железнодорожном транспорте объем выбросов в атмосферный воздух от стационарных источников составляет около 465 тыс. т, из кото- рых только 30 % уловлено и обезврежено, а 70 % (около 330 тыс. т) вы- брошено в атмосферу, в том числе твердых веществ. Выбросы от передвижных источников составляют более 2 млн. т. Негативным образом сказывается на здоровье людей возрастание об- щего электромагнитного фона, особенно в крупных промышленных цен- трах. Основными источниками электромагнитных полей являются радио- технические объекты, телевизионные и радиолокационные станции, тер- мические цеха, высоковольтные линии электропередач (ЛЭП). СЕЛЬСКОЕ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО Производственная деятельность в сельском и лесном хозяйстве наиболее тесно связана с природной средой, так как она протекает непо- средственно в природе. Однако с внедрением индустриальных методов и в 9 этих отраслях произошли существенные изменения, которые неблагопри- ятно сказываются на среде. Механизация и химизация сельского хозяйства сопровождается за- грязнением выхлопными газами атмосферного воздуха, загрязнением мас- лами и бензином почвенного слоя и природных водоемов. Минеральные удобрения, особенно азотные и фосфорные, а также химические средства защиты растений (пестициды) также загрязняют почву и воду. Нерациональное землепользование вызывает эрозию почвы, а нера- циональное ведение лесного хозяйства ведет к обезлесению, вызывающее в свою очередь изменения в растительном и животном мире, нередко при- водящие к исчезновению некоторых видов растений и животных. ВОЕННО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС Военно-промышленный комплекс (ВПК) относится к одному из ос- новных природопользователей, влияние которого на окружающую среду обладает большой разрушительной силой. Размеры территории и степень воздействия на нее многократно увеличиваются во время маневров и уче- ний. Дислокация столь огромной военной мощи вызывает на обширной территории значительную деградацию природных комплексов. Значительное загрязнение воздуха и земли происходит в процессе производства, испытания и хранения обычного, химического, биологиче- ского и ядерного оружия. Промышленные комплексы по производству вооружения потребляют колоссальные количества дефицитного сырья и энергии. Например, на во- енные нужды расходуется 9 % всей мировой продукции металлургии. По данным США, для строительства и развертывания только одной мобиль- ной межбаллистической ракеты требуется 4,5 тыс. т стали, 2,2 тыс. т це- мента, 50 т алюминия, 12,5 т хрома, 750 кг титана, 120 кг бериллия. Их функционирование связано с большим экологическим риском. Отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают и ис- пытания ядерного оружия, которое несет губительные последствия для растительного и животного мира, но самое опасное, когда в зоне испыта- ний оказывается человек. Испытания влекут за собой опасность радиоактивного облучения, в результате которого возникают тяжелые заболевания (лейкемия, рак щи- товидной железы). В последние годы стало ясно, что и разоружение, уничтожение ору- жия, в первую очередь ядерного, химического и биологического, связаны с огромным экологическим риском. 10 |