От воздействия антропогенных факторов

(экозащитные технологии)

Экозащитные технологии – технологии, позволяющие избежать нарушений состояния окружающей среды путем недопущения антропогенного (техногенного) воздействия на нее или ограничения такого воздействия рамками экологических нормативов.

 

Экозащитные технологии включают в себя:

1. Ресурсосберегающие технологии, направленные на сохранение природных ресурсов и предотвращение деградации среды обитания живых организмов экосистем;

2. Технологии защиты окружающей среды от выбросов, сбросов, отходов промышленных предприятий, энергетических установок.

 

Ресурсосберегающие технологии предполагают:

1. Внедрение ресурсосберегающих и экологичных способов получения энергии;

2. Разработку и внедрение технологических процессов, позволяющих снизить потребность в сырье и энергии при производстве различных видов машин, оборудования, сооружений.

К ресурсосберегающим и экологичным способам получения энергии относятся:

1) использование природного газа вместо угля, нефти, нефтепродуктов в энергетических установках и двигателях внутреннего сгорания автомобилей;

2) использование энергии атома (атомные АЭС);

3) использование геотермальной энергии (внутренней энергии земли) в виде энергии термальных подземных вод, нагревающихся за счет радиоактивных процессов и химических реакций, происходящих в земной коре;

4) использование гелиотермальной (солнечной) энергии путем ее непосредственного преобразования в электрическую энергию (солнечные батареи) или за счет получения тепловой энергии с последующим использованием ее для приведения в действие генераторов электрической энергии;

5) использование энергии ветра;

6) использование энергии рек;

7) использование энергии морских приливов и отливов;

8) использование водорода в качестве топлива, в том числе в двигателях внутреннего сгорания;

9) использование электрической энергии в автомобилях (электромобили).

Перечисленные способы получения энергии позволяют не только сократить добычу таких природных ресурсов, как уголь, нефть, лес, но и предотвратить или значительно снизить загрязнение окружающей среды продуктами сгорания этих видов топлива и потому относятся к ресурсосберегающим и экологичным способам получения энергии.

К ресурсосберегающим технологиям производства оборудования, машин, материалов относятся:

1) технологии, позволяющие снизить массу машин, оборудования, сооружений не единицу мощности;

2) технологии получения металлических изделий, позволяющие сократить отходы металла в стружку:

- порошковая металлургия – формование металлических изделий из железных порошков в смеси с порошками из других металлов;

- кокильное литье – точное литье в кокили;

- производство металлических изделий прессованием;

3) технологии получения высокопрочных коррозионноустойчивых композиционных материалов (стекловолокно, стеклометалл и др.), позволяющие значительно экономить сырье за счет их долговечности;

4) технологии использования отходов древесины для производства древесной массы и выпуска древесноволокнистых, древестностружечных плит, картона и других видов продукции.

Особое место в ряду ресурсосберегающих технологий занимают безотходное и малоотходное производства.

Безотходная технология – это такой метод производства продукции, при котором все сырье и энергия расходуются наиболее рационально и комплексно в цикле: сырьевые ресурсы – производство – потребление – вторичные ресурсы.

При функционировании малоотходного производства часть сырья и материалов может переходить в отходы.

Малоотходные и безотходные технологии производства продукции позволяют не только сберегать природные ресурсы, но и предотвращать или значительно снижать загрязнение окружающей среды.

Создание безотходных, малоотходных и других ресурсосберегающих технологий получения продукции, использование экологичных способов получения энергии являются стратегическим направлением развития промышленного производства, позволяющим минимизировать техногенное воздействие на окружающую среду и экосистемы. В будущем такие процессы производства продукции и энергии будут преобладающими.

Пока же большинство промышленных предприятий служат источниками поступления разнообразных химических, биологических, физических, механических загрязнений во все элементы среды обитания живых организмов экосистем. Поэтому в современных условиях существенное значение в охране окружающей среды от антропогенного воздействия имеет использование разнообразных технологий защиты окружающей среды от выбросов, сбросов и отходов промышленных предприятий и коммунальных объектов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

 

1. Дайте определение экологии как науки.

2. Дайте определение экологической системы.

3. Что входит в состав экосистем?

4. Что представляют собой неживые факторы экосистем?

5. Как называется совокупность живых организмов экосистем?

6. Перечислите основные категории живых организмов (биоты) экосистем.

7. В чем состоит характерная особенность продуцентов, их отличие от других категорий организмов?

8. Укажите общий признак, объединяющий консументов и детритофагов.

9. В чем отличие детритофагов от консументов?

10. Укажите общий признак, объединяющий детритофагов и редуцентов.

11. В чем отличие детритофагов от редуцентов.?

12. Какие категории живых организмов экосистем играют главную роль в круговороте веществ биосферы?

13. Какова роль консументов и детритофагов в круговороте веществ биосферы?

14. В чем состоит биологический смысл круговорота веществ в биосфере?

15. В чем отличие процесса фотосинтеза от обычной химической реакции между неорганическими соединениями?

16. Каким образом связаны между собой круговорот химических элементов (трансформация химических веществ) и движение энергии в экосистеме?

17. Дайте определение понятия «трофический уровень».

18. Совпадают ли направления движения потоков энергии и веществ в биосфере?

19. Каким образом можно объяснить различное направление потоков энергии и вещества в биосфере?

20. Сформулируйте принципы функционирования экосистем.

21. Поясните 1-й принцип функционирования экосистем.

22. Поясните 2-й принцип функционирования экосистем.

23. Поясните 3-й принцип функционирования экосистем.

24. Дайте определения понятия экологических факторов.

25. Перечислите основные виды экологических факторов.

26. Перечислите основные виды антропогенного воздействия на экосистемы.

27. Что понимают под физическим антропогенным загрязнением среды? Приведите примеры.

28. Что понимают под химическим антропогенным загрязнением среды? Приведите примеры.

29. Что понимают под биологическим антропогенным загрязнением среды? Приведите примеры.

30. Что понимают под механическим антропогенным загрязнением среды? Приведите примеры.

31. Что понимают под экологическим нормированием?

32. Перечислите группы экологических нормативов.

33. Что включают в себя нормативы качества окружающей среды?

34. Что включают в себя нормативы предельно допустимого вредного воздействия на состояние окружающей среды?

35. Какую цель преследует установление нормативов предельно допустимого вредного воздействия на состояние окружающей среды?

36. Что понимают под экозащитными технологиями?

37. Укажите основные направления экозащитных технологий.

38. Что включают в себя ресурсосберегающие технологии?

39. Перечислите основные ресурсосберегающие и экологичные способы получения энергии.

40. Приведите примеры ресурсосберегающих и экологичных технологий производства оборудования, машин, материалов.

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

 

1. Экология - наука о взаимосвязи и взаимодействии различных видов живых организмов между собой и со средой обитания.

2. Экосистема – совокупность живых и неживых компонентов биосферы, функционально взаимосвязанных вещественно-энер­гетическим обменом и механизмом прямых и обратных информационных связей.

3. В состав экосистемы входят живые организмы и неживые (абиотические) факторы.

4. К неживым (абиотическим) факторам экосистемы относятся газы, вода, твердые (минеральные и органические) вещества.

5. Совокупность живых организмов экосистемы называется биотой.

6. В состав биоты экосистемы входят:

· продуценты,

· консументы,

· детритофаги,

· редуценты.

7. Характерной особенностью продуцентов, отличающей их от других категорий организмов, является их способность синтезировать сложные органические соединения на основе неорганических веществ.

8. Общим признаком консументов и детритофагов является то, что они в качестве источников энергии и пластического материала для построения структурных компонентов своего тела используют органические вещества, синтезированные продуцентами.

9. Консументы в качестве источника энергии и пластического материала для построения структурных компонентов своего тела используют органические вещества живых организмов – продуцентов или других консументов (более низкого порядка); детритофаги же способны обеспечивать себя энергией и пластическим материалом за счет органического вещества детрита – мертвых остатков животных, растений и продуктов их жизнедеятельности.

10. Детритофагов и редуцентов объединяет то, что в качестве субстрата, используемого для получения энергии и синтеза структурных компонентов своего тела, для обеих этих категорий живых организмов выступает детрит (мертвые остатки растений, животных и продуктов их жизнедеятельности).

11. Детритофаги получают энергию и материал для синтеза структурных компонентов своего тела за счет поглощения и химических превращений органического вещества детрита в организме; для редуцентов же детрит выступает в качестве субстрата, в котором они разлагают органические вещества до простых неорганических соединений за счет выделения в этот субстрат различных ферментов и затем, поглощая эти неорганические соединения, используют их для синтеза органических соединений.

12. Главная роль в круговороте веществ биосферы принадлежит продуцентам и редуцентам: продуценты синтезируют органические вещества из неорганических соединений, как бы открывая круговорот; редуценты же, разлагая органические вещества, поступающие а окружающую среду с продуктами жизнедеятельности живых организмов или после их гибели, этот круговорот замыкают.

13. Консументы и детритофаги не играют решающей роли в круговороте веществ биосферы, но расширяя и усложняя процесс круговорота, эти категории организмов способствуют большей устойчивости экосистемы в целом к действию неблагоприятных факторов. Кроме того, консументы и детритофаги, обладая органами передвижения (в отличие от продуцентов и редуцентов), способствуют расширению процесса круговорота веществ биосферы и в географическом смысле.

14. Основной биологический смысл круговорота веществ в биосфере состоит в трансформации энергии. В процессе фотосинтеза, осуществляемого организмами-продуцентами (фотоавтотрофами), энергия солнечного излучения трансформируется в энергию химических связей органического вещества:

 

nСО₂ + nН₂О + cолнечная энергия C_nH_2nO_n + nО₂

углевод

 

Органические вещества клеток живых организмов-продуцентов, консументов, детритофагов, редуцентов в процессе окисления (как правило, за счет кислорода воздуха) разлагаются до более простых соединений с выделением энергии в такой форме, в которой она может быть использована живыми организмами для обеспечения разнообразных процессов жизнедеятельности.

 

15. Отличие процесса фотосинтеза от обычной химической реакции между неорганическими соединениями состоит в различии продуктов реакции, обусловленном, во-первых, протеканием процесса фотосинтеза в живом организме при участии определенных клеточных структур и ферментов, во-вторых, использованием солнечной энергии.

Реакция между углекислым газом и водой в пробирке без участия внешней энергии приводит к образованию угольной кислоты:

 

СО₂ + Н₂О Н₂ СО₃

 

Взаимодействие этих веществ в живом организме при участии ферментов и с использованием солнечной энергии завершается созданием органического вещества, в химических связях которого сосредоточена трансформированная энергия Солнца:

 

nСО₂ + nН₂О + cолнечная энергия C_nH_2nO_n + nО₂

углевод

 

16. Процесс фотосинтеза

 

nСО₂ + nН₂О + cолнечная энергия C_nH_2nO_n + nО₂

углевод

 

включает в себя две составляющие:

1) образование сложного органического вещества из простых неорганических соединений;

2) трансформацию одной формы энергии (солнечной) в другую (энергию химических связей).

Эти две составляющие процесса фотосинтеза взаимосвязаны и взаимообусловлены. Образование органического вещества из неорганических соединений возможно лишь при наличии внешней энергии (в данном случае – энергии Солнца). В синтезированном органическом веществе «законсервирована» солнечная энергия, трансформированная в энергию химических связей.

На всех последующих трофических уровнях разложение сложных органических соединений, поступающих в организм консументов и детритофагов в составе пищи или синтезированных из простых соединений субстрата редуцентами, сопровождается выделением энергии. Часть этой энергии расходуется на синтез органических веществ своего тела из продуктов расщепления органических веществ пищи, вновь «консервируясь» в виде энергии химических связей.

 

17. Трофический уровень – это совокупность организмов, объединенных одним типом питания: продуценты, консументы I порядка, консументы II порядка и т.д.

 

18. Направления движения потоков энергии и веществ в биосфере различны. Движение веществ в экосистемах и биосфере в целом представлено их круговоротом – сложные органические вещества синтезируются в организме продуцентов; расщепляются до более простых соединений, из которых образуются специфические сложные органические вещества тела организмов-консументов; в конечном итоге распадаются до простых неорганических элементов под действием ферментов организмов-редуцентов. Поток энергии в биосфере однонаправлен: солнечная энергия преобразовывается в энергию химических связей биомассы организмов-продуцентов, передается с одного трофического уровня на другой, постепенно расходуясь на процессы жизнедеятельности и рассеиваясь в окружающей среде в виде тепла.

 

19. Осуществление любого процесса или явления невозможно без затрат энергии. Живые организмы, входящие в состав экосистем, для осуществления процессов своей жизнедеятельности нуждаются в энергии. Источником этой энергии для живых организмов служит Солнце, т.е. солнечная энергия является движущей силой жизненных процессов в экосистеме. Однако живые организмы не могут использовать энергию Солнца непосредственно в той форме, в которой она поступает на Землю. Для того, чтобы использовать солнечную энергию для осуществления процессов жизнедеятельности, живые организмы-продуценты преобразуют ее в энергию химических связей синтезируемого органического вещества. Часть этой преобразованной энергии расходуется на процессы жизнедеятельности самих продуцентов. Другая часть используется консументами, которые создают запас энергии химических связей в форме органических веществ своего тела, синтезируемых из продуктов расщепления органических веществ организмов-продуцентов. Оставшаяся часть энергии используется на других трофических уровнях.

Таким образом, энергия, необходимая для осуществления процессов жизнедеятельности живых организмов, после преобразования в энергию химических связей переходит с одного трофического уровня на другой, т.е. движется однонаправленно.

Представленный процесс преобразования энергии из одной формы (энергия солнечного излучения) в другую (энергию химических связей) осуществляется в процессе синтеза органических веществ. Высвобождение энергии в ходе процессов жизнедеятельности сопровождается распадом органических веществ до более простых соединений. Таким образом, вещество в биосфере находится в состоянии круговорота. Этот круговорот веществ выступает в качестве «инструмента многоразового использования» в процессе преобразования энергии солнечного излучения в энергию химических связей.

 

20. Принципы функционирования экосистем:

1) Получение ресурсов и избавление от отходов в рамках круговорота всех элементов экосистемы.

2) Экосистемы существуют за счет незагрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой постоянно и избыточно.

3) Чем выше занимаемый популяцией трофический уровень, тем меньше биомасса популяции.

 

21. В отношении движения вещества экологическая система функционирует как замкнутая система: она не нуждается ни в поступлении веществ извне, ни в удалении отходов за пределы системы. Органические вещества синтезируются продуцентами из простых химических соединений, а продукты их разложения утилизируются с участием редуцентов.

22. В отношении движения энергии экологическая система функционирует как открытая система, использующая солнечную энергию как единственный источник энергии живых организмов. В процессе последовательной трансформации солнечной энергии в энергию химических связей организмов различных трофических уровней она постепенно расходуется на процессы жизнедеятельности и теряется в виде тепла.

Таким образом, энергия поступает в экологическую систему извне и, продвигаясь по системе трофических цепей, в конечном итоге уходит за ее пределы.

 

23. Поступающая в экологическую систему извне солнечная энергия трансформируется в энергию химических связей, «консервируется» в виде нарастающей биомассы продуцентов. Эта энергия в форме биомассы используется организмами последующих трофических уровней. В результате движения по трофическим уровням экосистемы количество энергии в форме биомассы живых организмов прогрессивно падает по ходу повышения трофического уровня, расходуясь на процессы жизнедеятельности и рассеиваясь в виде тепла.

Третий принцип функционирования экосистемы очень тесно связан со вторым принципом и действует за счет открытости экологической системы в отношении энергии.

 

24.Экологические факторы – это факторы, воздействующие на биотические и абиотичеческие компоненты экосистемы и вызывающие изменения в экосистеме различной степени.

 

25. Экологические факторы подразделяются на три основные группы:

первая группа – абиотические экофакторы – это температура, свет, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление, радиационный фон, химический состав атмосферы, воды, почвы и т.д.;

вторая группа – биотические экофакторы – фитогенные, обусловленные растениями; зоогенные, обусловленные животными; микробогенные, связанные с жизнедеятельностью микрооргшанизмов;

третья группа – антропогенные экофакторы, обусловленные деятельностью человека.

 

 

26. Антропогенные воздействия на экосистемы делятся на 5 видов:

1) загрязнения – внесение в среду загрязнителей (поллютантов) – веществ, организмов, энергий или превышение естественного уровня этих агентов;

2) техногенные преобразования и разрушение природных систем и ландшафтов в процессе строительства, добычи полезных ископаемых, военных действий и т.д.;

3) исчерпание природных ресурсов;

4) глобальные климатические изменения в связи с деятельностью человека;

5) эстетические воздействия – изменения природных форм, неблагоприятные для человеческого восприятия.

 

27. Физическое антропогенное загрязнение среды – это внесение в среду нехарактерных для нее энергий или превышение их естественного уровня. Примерами физического загрязнения служат тепловое, шумовое, вибрационное, электромагнитное, радиационное воздействия.

 

28. Химическое антропогенное загрязнение среды – это внесение в среду не характерных для нее химических веществ и элементов или превышение их естественного уровня. К наиболее распространенным химическим загрязнителям среды относятся соединения тяжелых металлов, полимерные соединения, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества.

 

29. Биологическое антропогенное загрязнение среды - это внесение в нее биологических агентов или превышение естественного уровня поступления в нее продуктов жизнедеятельности живых организмов. Биологическое загрязнение среды включает в себя несколько видов:

- собственно биологическое загрязнение – внесение в среду нехарактерных для нее биологических агентов: яиц гельминтов, яиц и личинок насекомых, семян и спор сорных растений;

- микробиологическое загрязнение – внесение в среду не характерных для нее микроорганизмов, в том числе патогенных (болезнетворных);

- биохимическое загрязнение – внесение в среду продуктов жизнедеятельности живых организмов: фекалий и мочи животных, продуктов микробиологического синтеза;

- генно-инженерное загрязнение связано с генной инженерией – искусственным изменением генома живых организмов с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также их устойчивости к воздействию неблагоприятных климатических факторов и вредителей (модифицированные картофель, соя, томаты и т.д.).

 

30.Механическое загрязнение – внесение в среду механических загрязнителей. Примерами механического загрязнения среды служат запыление воздуха, замутнение воды, заиление водоемов, засорение почвы.

 

31. Под экологическим нормированием понимают установление экологических нормативов, ограничивающих антропогенное (техногенное) воздействие на среду.

 

32. В систему экологических нормативов входят три группы нормативов:

1) нормативы качества окружающей среды;

2) нормативы предельно допустимого вредного воздействия на состояние окружающей среды;

3) нормативы допустимого изъятия природных ресурсов.

 

33. Нормативы качества окружающей среды представлены двумя видами нормативов.

1) Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ, микроорганизмов, других биологических агентов, загрязняющих атмосферный воздух, воду, почву. Это такая концентрация загрязнителей среды, которая при постоянном или временном воздействии не представляет опасности для здоровья человека и его потомства, состояния растений и животных, их генетического фонда, функционирования экологических систем.

2) Предельно допустимый уровень (ПДУ) вредных физических воздействий. Это такой уровень воздействия, который не представляет опасности для здоровья человека и его потомства, состояния животных и растений, их генетического фонда, функционирования экологических систем.

34. Нормативы предельно допустимого вредного воздействия на состояние окружающей среды включают пять видов нормативов:

1) Нормативы предельно допустимых выбросов (в атмосферу) и сбросов (в водоем) вредных веществ;

2) Нормативы образования отходов и лимиты на их размещение;

3) Нормативы предельно допустимых уровней шума, вибрации, электромагнитных полей и других вредных физических воздействий;

4) Нормативы предельно допустимого уровня радиационного воздействия;

5) Предельно допустимые нормы применения агрохимикатов в сельском и лесном хозяйстве.

 

35. Нормативы предельно допустимого вредного воздействия на состояние окружающей среды устанавливаются для охраны окружающей среды от химических, биологических, физических воздействий отдельных источников (промышленных предприятий, объектов сельского хозяйства, транспортных средств). Они должны устанавливаться на таком уровне, при котором выбросы и сбросы загрязняющих веществ и вредные физические воздействия от конкретного и всех других источников в данном районе с учетом перспективы его развития не приведут к превышению нормативов качества окружающей среды (ПДК вредных веществ и биологических агентов, ПДУ вредного физического воздействия).

 

36. Экозащитные технологии – это технологии, которые позволяют избежать нарушений состояния окружающей среды путем недопущения антропогенного (техногенного) воздействия на нее или ограничения такого воздействия рамками экологических нормативов.

 

37. Экозащитные технологии разрабатываются и внедряются по двум основным направлениям:

первый – сохранение природных ресурсов и предотвращение деградации среды обитания живых организмов экосистем;

второй – защита окружающей среды от выбросов, сбросов, отходов промышленных предприятий, предприятий теплоэнергетики.

 

38. Ресурсосберегающие технологии включают в себя две группы мероприятий:

внедрение ресурсосберегающих и экологичных способов получения энергии;

разработка и внедрение технологических процессов, позволяющих снизить потребность в сырье и энергии при производстве различных видов машин, оборудования, сооружений.

 

39. К ресурсосберегающим и экологичным способам получения энергии относятся:

- использование природного газа вместо угля, нефти, нефтепродуктов в энергетических установках и двигателях внутреннего сгорания автомобилей;

- использование энергии атома;

- использование геотермальной энергии земли (внутренней энергии Земли);

- использование гелиотермальной энергии (энергии Солнца);

- использование энергии ветра;

- использование энергии рек;

- использование морских приливов и отливов;

- использование водорода в качестве топлива, в том числе и в двигателях внутреннего сгорания;

- использование электрической энергии в автомобилях (электромобили).

 

40. Примерами ресурсосберегающих технологий производства оборудования, машин, материалов служат:

1) технологии, позволяющие снижать массу машин, оборудования, сооружений не единицу мощности;

2) технологии получения металлических изделий, позволяющие сократить отходы металла в стружку (порошковая металлургия, кокильное литье, производство металлических изделий прессованием);

3) технологии получения высокопрочных коррозионноустойчивых композиционных материалов (стекловолокно, стеклометалл, и др.), позволяющие экономить сырье за счет их долговечности;

4) технологии использования отходов древесины для производства древесноволокнистых, древестностружечных плит, картона и других видов продукции.

 

ВОПРОСЫ ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ