Контрольная работа по "Экология"

В целом – все возрастающее антропогенное воздействие на биосферу и как следствие – резкое ухудшение  качества среды обитания человека, состояния биоты и экосистем; одностороннее изменение концентрации биогенов (углерода, азота, фосфора) и нарушения их основных циклов; нарушение экологической стабильности и нормального функционирования основных систем жизнеобеспечения Земли; экологический коллапс, т. е. угрожающее жизни Земли состояние.

В России, в связи со спадом промышленного производства в последние  годы, отмечается некоторое сокращение антропогенной нагрузки на окружающую природную среду. Однако одновременно прослеживается и снижение капитальных вложений в объекты природоохранного назначения. Отметим также, что, по оценке ведущих ученых, «тот поток загрязнений, который сегодня принимает наша природа, превосходит ассимиляционный потенциал экосистем в наиболее развитых и заселенных районах нашей страны, так что экологическая ситуация в них не улучшается… наше экологическое положение существенно хуже, чем восемь или десять лет назад» (Данилов-Данильян, 1999).

На Всероссийской конференции  по экологической безопасности 4-5 июня 2002 г. в г. Москве было отмечено, что  состояние экологической безопасности России вызывает тревогу. Экологическая ситуация в России становится препятствием на пути устойчивого социально-экономического развития страны, ведет к ограничениям в размещении производств и инфраструктуры, потере конкурентоспособности российской продукции, росту социальной напряженности в регионах, усилению негативной роли экологического фактора в состоянии здоровья населения.

Нерациональное природопользование в конечном счете ведет к экологическому кризису, а экологически сбалансированное природопользование создает предпосылки для выхода из него.

Выход из глобального экологического кризиса – важнейшая научная  и практическая проблема современности. Над ее решением работают тысячи ученых, политиков, специалистов-практиков во всех стран мира. Задача заключается в разработке комплекса надежных антикризисных мер, позволяющих активно противодействовать дальнейшей деградации природной среды и выйти на устойчивое развитие общества. Попытки решения этой проблемы только одними какими-либо средствами, например технологическими (очистные сооружения, безотходные технологии т.д.), принципиально неверны и  не приведут к необходимым результатам. Преодоление экологического кризиса возможно лишь при условии гармоничного развития природы и человека, снятии антагонизма между ними. Это достижимо лишь на основе реализации «триединства естественной природы, общества и природы очеловеченной», на путях устойчивого развития общества, комплексного подхода к решению природоохранных проблем.

Экологический мониторинг и его задачи. Ступени мониторинга.

Под мониторингом (от лат. «монитор» - напоминающий, надзирающий) понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной принцип мониторинга – непрерывное слежение.

Мониторинг является важнейшей  частью экологического контроля, которое  осуществляет государство. Главная  цель мониторинга – наблюдение за состоянием окружающей природной среды  и уровнем ее загрязнения. Не менее  важно своевременно оценить и  последствия атропогенного воздействия на биоту, экосистемы и здоровье человека, а также эффективность природоохранных мероприятий. Но мониторинг – это не только слежение и оценка факторов, но и экспериментальное моделирование, прогноз и рекомендации по управлению состоянием окружающей природной среды.

По территориальному охвату различают три ступени или  блока современного мониторинга  – локальный (биоэкологический, санитарно-гигиенический), региональный (геосистемный, природно-хозяйственный и глобальный (биосферный, фоновый) (таб. 1)). В программу биоэкологического (санитарно-гигиенического) мониторинга, проводимого на локальном уровне входят наблюдения за изменением в различных сферах содержания загрязняющих веществ, обладающих канцерогенными, мутагенными и иными неблагоприятными свойствами. Постоянным наблюдениям подвергается следующие загрязняющие вещества наиболее опасные для природных экосистем и человека:

• в поверхностных водах – радионуклиды, тяжелые металлы, пестициды, бенз(а)пирен, рН, минерализация, азот, нефтепродукты, фенолы, фосфор;
• в атмосферном воздухе – оксиды углерода, азота, диоксид серы, озон, пыль, аэрозоли, тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен, азот, фосфор, углеводороды;
• в биоте – тяжелые металлы, радионуклиды, пестициды, бенз(а)пирен, азот, фосфор.

Система наземного  мониторинга окружающей среды

(по И. П. Герасимову)

Ступени мониторинга	Объекты мониторинга	Характеризуемые показатели
Локальный (санитарно-гигиенический, биоэкологический)	Приземной слой воздуха	ПДК токсических веществ
	Поверхностные и грунтовые  воды, промышленные и бытовые стоки  и различные выбросы	Физические и биологические раздражители (шумы, аллергены и др.)
	Радиоактивные излучения	Предельная степень радиоизлучения
Региональный (геосистемный, природно-хозяйственный)	Исчезающие виды животных и растений	Популяционное состояние  видов
	Природные экосистемы	Их структура и нарушение
	Агроэкосистемы	Урожайность сельскохозяйственных культур
	Лесные экосистемы	Продуктивность насаждений
Глобальный (биосферный, фоновый)	Атмосфера	Радиационный баланс, тепловой перегрев, состав и запыление
	Гидросфера	Загрязнение рек и водоемов; водные бассейны, круговорот воды на континентах
	Растительные и почвенный покровы, животное население	Глобальные характеристики состояния почв, растительного покрова  и животных. Глобальные круговороты  и баланс СО2, О2 и других веществ

Таблица 1.

Тщательно исследуют и  такие вредные физические воздействия, как радиацию, шум, вибрацию, электромагнитные поля и др.

Пункты экологических  наблюдений располагают в местах концентрации населения и районах  интенсивной его деятельности с  таким расчетом, чтобы они контролировали основные линии связи человека (трофические и др.) с естественными и искусственными компонентами окружающей среды. Это могут быть территории промышленно-энергетических центров, атомных электростанций, нефтепромыслов, агроэкосистем с интенсивным применением ядохимикатов и др.

В составе биоэкологического (санитарно-гигиенического) мониторинга  большое внимание уделяют наблюдениям  за ростом врожденных дефектов в популяциях человека и динамикой генетических последствий загрязнения биосферы, в первую очередь мутагенами. Экологическую  опасность их трудно переоценить, ибо, как подчеркивают Д. П. Никитин и Ю. В. Новиков, «мутагены поражают самое драгоценное, что создано эволюцией живой матери, - генетическую программу человека, а также генофонды популяций всех видов животных, растений, бактерий и вирусов, населяющих биосферу».

На региональном (геосистемном) уровне наблюдения ведут за состоянием экосистем крупных природно-территориальных комплексов (бассейнов рек, лесных экосистем, агроэкосистем и т. д.), где имеются отличия параметров от базового фона ввиду антропогенных воздействий. Изучают трофические связи (биологические круговороты) и их нарушения, оценивают возможность использования ресурсов природных экосистем в конкретных видах деятельности, анализируют характер и количественные показатели антропогенных воздействий на окружающую природную среду в этих регионах. Например, ведут контроль за популяционным состоянием исчезающих видов животных в пределах какого-либо региона, и т. д.

Обеспечить наблюдение, контроль и прогноз возможных изменений  в биосфере в целом – задача глобального мониторинга. Его называют еще фоновым или биосферным. Объектами  глобального мониторинга являются атмосфера, гидросфера, растительный и  животный мир и биосфера в целом  как среда жизни всего человечества. Разработка и координация глобального  мониторинга окружающей природной  среды осуществляется в рамках ЮНЕП (орган ООН) и Всемирной метеорологической организации (ВМО).

Основными целями этой программы  являются:

• Организация расширенной системы предупреждения об угрозе здоровью человека;
• Оценка влияния глобального загрязнения атмосферы на климат;
• Оценка количества  и распределения загрязнений в биологических системах, особенно в пищевых цепочках;
• Оценка критических проблем, возникающих в результате сельскохозяйственной деятельности и землепользования;
• Оценка реакций наземных экосистем на воздействие окружающей среды;
• Оценка загрязнения океана и влияния загрязнения на морские экосистемы;
• Создание системы предупреждений о стихийных бедствиях в международном масштабе.

При выполнении работ по программе глобального мониторинга  особое внимание уделяют наблюдением  за состоянием природной среды из космоса. Космический мониторинг позволяет  получить уникальную информацию о функционировании экосистем как на региональном, так и на глобальном уровнях. В сравнении с другими видами мониторинга космический имеет ряд практически значимых преимуществ. По данным Г. И. Марчука, с его помощью возможно, в частности, оперативно получать информацию о природной среде с больших территорий Земли, что особенно важно при возникновении ураганов, наводнений и других стихийных бедствий. Чрезвычайно важным является создание системы космического мониторинга лесных пожаров для малозаселенных пространств.

В России функционирует разветвленная общегосударственная служба наблюдения по всем ступеням мониторинга – локальном, региональном и глобальном. Обобщая результаты наблюдения на всех трех уровнях мониторинга, получают объективную картину антропогенных и природных процессов в различных регионах страны. С этой целью на многочисленных станциях, створах контроля, стационарных постах, в химических лабораториях, на самолетах, вертолетах и космических аппаратах наблюдают за загрязнением атмосферы, вод, почв, донных отложений, околоземного пространства, организуют слежение за состоянием земель, минерально-сырьевых ресурсов недр, сохранностью животного и растительного мира и т.д.

Основной объем наблюдений выполняют службы Комитета по гидрометеорологии  и мониторингу окружающей среды (Роскомгидромет России). С 1995 г. В России с целью радикального повышения эффективности службы наблюдения введены Единая государственная система экологического мониторинга (рис 1). К основным ее задачам, в частности, относятся ведение специальных банков данных, характеризующих экологическую обстановку и гармонизация их с международными эколого-информационными системами, а также оценка и прогноз состояния объектов и антропогенных воздействий на них, откликов экосистем и здоровья на изменение состояния окружающей природной среды.

Задачи по программированию изменений в окружающей среде  и принятию управляющих решений, т. е. решений, предотвращающих негативные изменения среды, в системе мониторинга  решают с помощью математического  моделирования на ЭВМ. Используется динамическая постоянно действующая  модель, входящая в автоматизированную информационную систему мониторинга. Особенность постоянно действующей модели (ПДМ) – циклическое функционирование: по мере поступления новых данных в автоматизированную информационную систему они загружаются в ПДМ и на модели «проигрывается» вариант развития моделируемой системы, затем при исходных данных цикл повторяется уже с учетом предыдущего варианта развития и т. д. Отсюда следует очень важное свойство ПДМ: чем дольше функционирует система мониторинга, тем полнее информация и тем ближе модель к моделируемому объекту.

Глобальная система мониторинга  окружающей среды

Единая государственная система  экологического мониторинга 

 

Посты наблюдения	Мониторинг окружающей природной  среды	Территориальные органы
Станции наблюдения		Региональные органы
Центры наблюдения		Центральные органы

Мониторинг природных  объектов

Земель

Поверхностных вод

Подземных вод

Минерально-сырьевых ресурсов недр

 

Лесов

Диких животных

Рыбных запасов

 

Санитарно-экологический  мониторинг

Рис. 1. Государственная система  экологического мониторинга

 

 

 

 

 

 

ЗАДАЧА 2

Расчет требуемой  высоты трубы

Одним из путей достижения установленных нормативов качества в приземном слое воздуха в  районах расположения промышленных предприятий является рассеивание  газопылевых смесей, которое осуществляют посредством выброса вредных  веществ через высокие трубы. С увеличением высоты трубы эффективность  рассеивания увеличивается, а концентрация вредных веществ в приземном слое воздуха снижается.

Расчет требуемой высоты трубы H (м) производится по формуле:

H =

,

где M (г/c) – количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени;

U (м/с) – скорость ветра;

ПДК (мг/м³) – максимально разовая предельно допустимая концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха.

Исходные данные для расчета  по вариантам содержатся в Таблице 6.

Таблица 6.

Вариант	М, г/с	U, м/с	Наименование вредного вещества	ПДК, мг/м3
7	7,1	1,5	Ксилол	0,2