Контрольная работа по «Экологии». 22

Министерство образования  Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Научно – Исследовательский  Иркутский Государственный

Технический Университет

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине:

«Экология»

 

 

 

 

Выполнил:

Студент гр. ЭПбзс – 11 – 1 Кондрашов А.С.

Проверила:

Голодкова Александра Валерьевна

 

 

 

 

г. Иркутск

2013 г.

Оглавление

 

1. Оглавление          2
2. Перечень и ответы на контрольные вопросы     3

• Дайте понятие экологического фактора. Классификация

экологических факторов        3

• В чём суть проблемы загрязнения гидросферы    5
• Охарактеризуйте основные способы защиты растительного мира 7
• Показатели качества природных и сточных вод.

3. Наименование, исходные данные и решения задач    11

4. Список литературы         20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте понятие экологического фактора. Классификация экологических факторов.

Экологические факторы — это свойства среды обитания, оказывающее какое-либо воздействие на организм. Индифферентные элементы среды, например, инертные газы, экологическими факторами не являются.

Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени  и пространстве. Например, температура  сильно варьирует на поверхности  суши, но почти постоянна на дне  океана или в глубине пещер.

Экологические факторы могут  выступать как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических  функций; как ограничители, обусловливающие  невозможность существования тех  или иных организмов в данных условиях; как модификаторы, определяющие морфо-анатомические и физиологические изменения организмов.

Классификация экологических факторов.

Экологические факторы имеют  разную природу и специфику действия.  По своему характеру они подразделены на две крупные группы: абиотические и биотические. Если мы будем подразделять факторы по причинам их возникновения, то они могут быть подразделены на природные (естественные) и антропогенные. Антропогенные факторы могут также быть абиотическими и биотическими.

Абиотические  факторы (или физико-химические факторы) – температура, свет, рН среды, соленость, радиоактивное излучение, давление, влажность воздуха, ветер, течения. Это все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы. Универсальные группы: климатические, эдафические, факторы водной среды. В природе существует общее взаимодействие факторов. Принцип обратной связи: выброс токсических веществ уничтожил лес – изменение микроклимата – изменение экосистемы.

1. Климатические факторы. Зависят от главных факторов: широты и положения континентов.

Важнейшие климатические  факторы: температура, влажность, свет.

а) Температура. Все живое – в температурном диапазоне – от 0⁰ до 50⁰ С.

б) Влажность. Вода в почве и вода в воздухе – факторы, имеющие огромное значение в жизни органического мира.

в) Свет. Определяет существование автотрофных организмов (синтез хлорофилла), составляющих важнейший уровень в трофических цепях. Но есть растения и без хлорофилла (грибы, бактерии – сапрофиты, некоторые орхидеи).

2. Эдафические факторы. Все физические и химические свойства почв. Главным образом воздействуют на обитателей почв.
3. Факторы водной среды. Температура, давление, химический состав (кислород, соленость). По степени концентрации солей в водной среде организмы бывают: пресноводные, солоноводные, морские эвригалинные и стеногалинные.

Биотические факторы – это формы воздействия живых существ друг на друга. Факторы, контролирующие взаимоотношения организмов в популяциях или сообществах.

Выделяют два основных типа таких отношений:

– внутривидовые – популяционные и межпопуляционные (демографические, этологические);

– межвидовые (хищник-жертва, паразитизм, симбиоз, комменсализм и др.).

 Окружающий органический  мир – составная часть среды  каждого живого существа. Взаимные  связи организмов – основа  существования популяций и биоценозов.

Антропогенные факторы – это формы действия человека, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни.

Действие экологических  факторов может приводить:

– к устранению видов  с биотопов (смена биотопа, территории, сдвиг ареала популяции; пример: миграции птиц);

– к изменению плодовитости (плотности популяций, репродукционные  пики) и смертности (смерть при быстрых  и резких изменениях условий окружающей среды);

– к фенотипической изменчивости и адаптации: модификационная изменчивость – адаптивные модификации, зимняя и  летняя спячка, фотопериодические реакции  и т.п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. В чём суть проблемы загрязнения гидросферы.

Загрязнителей гидросферы много  и они мало чем отличаются от загрязнителей  атмосферы. В мировом масштабе в  качестве основного загрязнителя гидросферы сегодня выступают нефть и  нефтепродукты, попадающие в водную среду в результате добычи нефти, ее транспортировки, переработки и  использования в качестве топлива  и промышленного сырья.

Среди других продуктов промышленного  производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду занимают детергенты — очень  токсичные синтетические моющие вещества. Они плохо поддаются  очистке, а между тем в водоемы  их попадает не менее половины от начального количества. Детергенты часто образуют в водоемах слои пены, толщина которых  на шлюзах и порогах достигает 1 м  и более.

«Коварными» промышленными  отходами, загрязняющими воду, являются тяжелые металлы: ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово и др., а также  радиоактивные элементы. Особую опасность  для водной среды представляет ртуть (метилртутные фракции).

Все чаще водные ресурсы  загрязняются гербицидами и пестицидами. При этом степень их накопления и  проявления токсичности в значительной степени зависит от гидродинамических  и термических характеристик  водного объекта. Например, в непроточном  водоеме ядохимикат аккумулируется в донных отложениях, которые становятся источником хронического загрязнения. С повышением температуры токсическое  воздействие практически всех ядохимикатов усиливается.

Специфическим видом загрязнения  гидросферы является термическое. Когда  электростанции употребляют воду для  конденсации отработанного пара, они возвращают ее в водоем подогретой на 10—30 °С. это приводит к уменьшению содержания кислорода в водной среде, увеличению токсичности имеющихся в ней загрязнителей, уменьшению доступа света к водной растительности, стимулированию роста вредных сине-зеленых водорослей и т. п.

Следует отметить, что в общем, причины загрязнения среды делятся на объективные и субъективные. К объективным относятся:

Во-первых, ограниченные способности  живой природы к самоочищению и саморегуляции.

Во-вторых, ограниченность природных ресурсов.

В-третьих, безотходность  процессов в природной среде и большое количество отходов человеческого производства.

К субъективным причинам загрязнения  относятся:

 Во-первых, недостатки  организационно-правовой и экономической деятельности государства по охране окружающей среды.

Во-вторых, дефекты экологического воспитания и образования.

Основными факторами химического загрязнения водоемов и водотоков являются следующие:

1. сброс сточных вод  промышленности и коммунально-бытового  хозяйства;

2. поступление с суши  применяемых в сельском и лесном  хозяйстве веществ (удобрений,  пестицидов);

3. утечка веществ при работе транспорта и авариях;

4. разработка полезных ископаемых на морском дне;

5. захоронение вредных отходов в водоемах;

6. поступления загрязняющих веществ из атмосферы.

Наиболее интенсивно загрязняют поверхностные воды такие отрасли промышленности, как металлургия, химическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная.

Из отраслей сельского  хозяйства интенсивно загрязняет водоемы растениеводство, благодаря применению удобрений и пестицидов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Охарактеризуйте основные способы защиты растительного мира.

В нашей стране уделяется немалое  внимание охране природы, в том числе  растений. Принят ряд законов и  постановлений, касающихся охраны природы как в общесоюзном масштабе, так и в местном. Действует целая система государственных мероприятий по охране и восстановлению некоторых редких и исчезающих растений. В законах об охране природы, принятых в союзных республиках, отмечается необходимость сохранения естественной растительности.

Особенно эффективны в деле охраны растительного мира заповедники  и заказники. Заповедники расположены  в самых различных уголках  страны — от западных границ до Японского  моря и от Крайнего Севера до южных  пустынь. Они есть во всех природных  зонах, на равнинах и в горах. Особое преимущество заповедников заключается  в том, что они позволяют сохранить  редкие виды растений в их естественной обстановке и при этом на достаточно большой площади. В заповедниках есть все условия и для сохранения наиболее ценных растительных сообществ.

Важную роль в сохранении исчезающих видов растений призвана сыграть  общесоюзная «Красная книга» — перечень растений, над которыми нависла реальная угроза полного уничтожения. В этот список включены виды, встречающиеся  только в каком-либо ограниченном районе страны (например, в горном Крыму), и  виды, распространенные на достаточно большой территории (например, в  европейской части Союза), но растущие в очень небольшом количестве, лишь в отдельных немногих пунктах. Таким образом, это редкие виды в  масштабе всей страны в целом. 
Однако, помимо растений, включенных в общесоюзную «Красную книгу», в каждом отдельном районе могут быть свои редкие виды, также нуждающиеся в охране. К их числу относятся такие, которые имеют достаточно широкий общий ареал (площадь распространения), но редки именно в данной местности.

Ясно, что помимо составления общесоюзной «Красной книги», необходимо составить списки растений, находящихся под угрозой уничтожения, для отдельных частей страны (союзных республик, краев, областей и т. д.), т. е. своего рода местные «Красные книги».

Редкие, исчезающие растения следует  сохранять в первую очередь в  тех местах, где они растут в  диком виде, в свойственной им природной  обстановке. Только здесь у растений в полной мере проявляются все  их особенности и свойства, не теряются никакие из них. Только здесь вид  остается достаточно полноценным, поскольку  он представлен многими экземплярами, образующими естественную совокупность (популяцию).

Возможен, конечно, и другой путь сохранения исчезающих растений — специальное  выращивание их в искусственной  обстановке, например в ботанических садах. Однако этот путь имеет существенные недостатки. Будучи вырвано из привычной  среды, растение не может развиваться  так, как в природе. Малое число  экземпляров не позволяет виду полностью  проявить все свои особенности. Часть ценных наследственных свойств при этом теряется. Специально культивировать редкие растения в искусственной обстановке целесообразно только для их показа, но не для того, чтобы сохранить их как вид.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Показатели качества природных и сточных вод.

Температура.

Кроме влияния на процессы осаждения температура является также важным технологическим параметром биологических процессов очистки, так как от нее зависят скорость биохимических реакций и растворимость  в воде кислорода, необходимого для  жизнедеятельности микроорганизмов.

Определяют температуру так  же, как и в анализе природных  вод. Как правило, температура сточных  вод выше, чем природных.

Окраска.

Бытовые сточные воды, как правило, окрашены слабо. Интенсивная окраска  показывает наличие производственных сточных вод, особенно от предприятий  легкой промышленности, где в большом  количестве используются разнообразные  красители. Окраска определяется в  фильтрованных пробах в цилиндрах  из бесцветного стекла и описывается  на основе визуального наблюдения: розовая, слабо-желтая, буроватая и  т.п. Интенсивность окраски характеризуют  степенью разбавления исследуемой  воды дистиллированной, при которой  окраска исчезает.

Запах.

Запах бытовых стоков довольно характерен и представляет собой смесь запахов  фекалий и разложений органических веществ. Запах производственных стоков весьма разнообразен и зависит от вида производства. Для сточных вод  описание запаха наиболее важно при  появлении новых, ранее не встречавшихся  оттенков, а также при резком возрастании  интенсивности запаха, что свидетельствует  о залповом сбросе концентрированных  сточных вод отдельными производствами.

Запах определяется так же, как  и при анализе природных вод. Сначала определяют характер запаха, затем по пятибалльной системе оценивают  его интенсивность.

Прозрачность.

Показатель степени общей загрязненности воды. Прозрачность городских сточных вод обычно не превышает 3—5 см. Сточные воды после биологической очистки имеют прозрачность более 15 см. Прозрачность сточных вод определяется по шрифту.

Реакция среды.

Сточные воды, сбрасываемые в систему  водоотведения города, должны иметь  значение рН в пределах 6,5—8,5. Требование обусловлено тем, что кислые и щелочные сточные воды разрушающе действуют на материал коллекторов и могут нарушать биохимические процессы очистки сточных вод.

Сухой и плотный остатки.

В отличие от анализа природных  вод сухой остаток сточных  вод определяют из натуральной (нефильтрованной) пробы, поэтому он является показателем суммарного содержания загрязнений во всех агрегатных состояниях.

Плотный остаток определяется из фильтрованной  пробы и показывает содержание веществ  в коллоидном и истинно растворенном состоянии. В сточных водах, поступающих  на сооружение биологической очистки, плотный остаток не должен превышать 10 г/л, так как жизнедеятельность  микроорганизмов в более минерализованной среде нарушается. Определения проводят, как и в анализе природных  вод.

Взвешенные вещества — одна из важнейших характеристик состава  сточных вод. Этот показатель используется для расчета первичных отстойников  и для определения количества образующихся осадков.

Концентрация взвешенных веществ  в городских сточных водах  составляет 100-500 мг/л. С достаточной  степенью точности этот показатель может  быть определен как разность сухого и плотного остатков.

Оседающие вещества — часть взвешенных веществ, которые оседают на дно  отстойного цилиндра за 2 ч отстаивания  в покое. Длительность отстаивания, равная 2 ч, определена на основании  экспериментальных наблюдений, которые  показали, что дальнейшее увеличение продолжительности процесса практически  не изменяет результата, достигнутого за это время. В городских сточных  водах оседающие вещества составляет 65—75% взвешенных веществ по массе.

Концентрацию оседающих веществ выражают по объему (мл/л) и по массе (мг/л).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1.

 

Определить годовое количество и вес люминесцентных ртутьсодержащих  ламп, подлежащих замене и утилизации в офисных помещениях или уличном  освещении, для условий:

Назначение  освещения  – уличное;

Тип ламп – ДНАТ – 250;

Количество используемых ламп n – 50 шт;

Срок службы – лампы q – 14000 ч;

Число часов работы лампы  в году t – 3650 ч;

Вес одной лампы m – 0,25 кг;

Годовое количество люминесцентных ртутьсодержащих ламп (N), подлежащих замене и утилизации в уличном освещении, найдём из выражения:

N=(n/q)*t, шт/год, где

n – количество используемых ламп;

q – срок службы лампы;

t – число часов работы лампы в году.

N=(50/14000)*3650=13,04 шт/год. Принимаем 13 шт/год.

Общий вес люминесцентных ртутьсодержащих ламп (M), подлежащих замене и утилизации в уличном освещении:

M=N*m,

Где m – вес одной лампы, кг

M – 13*0,25 кг.

Разработать мероприятия  по складированию и утилизации отработанных люминесцентных ламп.

Мероприятия по утилизации отработанных люминесцентных ламп:

• При замене отработанных люминесцентных ламп запрещается бросать, ударять, разбирать их, т.е. лампы должны сохранить герметичность;
• Складирование отработанных ртутьсодержащих ламп следует производить в отдельный контейнер, предназначенный только для утилизации ламп;
• Желательно каждую лампу упаковать в гофрокартон или картонную упаковку, поместить лампы в металлическую коробку или контейнер (но не  алюминиевую) и в таком виде транспортировать на предприятие, осуществляющее утилизацию данных ламп;
• Отработанные лампы складируются в закрытых картонных коробках в специально отведённом помещении;
• Отработанные лампы ежегодно сдаются на переработку специализированных предприятий после заключения соответствующего договора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2.

 

Определить годовое количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей по дорогам. В качестве загрязняющих веществ принять угарный газ (СО), углеводороды (несгоревшее топливо СН), окислы азота (NO_x), сажу (С) и сернистый газ (SO₂).

Марка автомобиля – ЗИЛ 130, тип двигателя – бензиновый, число  дней работы в году: холодный период Тх=230, теплый период Тт=130 дней, суточный пробег автомобиля L=150 км.

Решение:

Годовое количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей по дорогам  равно:

M₀=(m_m*Tт+m_x*Tх)*L*10^-6, т/год,

Где m_m, m_х – пробеговые выбросы загрязняющих веществ при движении автомобилей в тёплый и холодный период года, г/км. Принимают по пробеговым выбросам количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при движении автомобилей;

CO: M=(29,7*130+37,3*230)*150*10^-6=1,87 т/год

СН: M=(5,5*130+6,9*230)*150*10^-6=0,34 т/год

NO_x: М =(0,8*130+0,8*230)*150*10^-6=0,04 т/год

C: M=0

SO₂: M=(0,15*130+0,19*230)*150*10^-6=0,0095 т/год

Суммарный выброс загрязняющих веществ равен:

М=1,87+0,34+0,04+0,0095=2,2595 т/год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 3.

 

Определить годовое количество пыли, выбрасываемое в атмосферу  при погрузке горной породы в автосамосвал БеЛАЗ 548.

Влажность горной массы – φ – 4,7 %;

Скорость ветра в районе работ – V – 2,1 м/с;

Высота разгрузки горной массы – H – 1 м;

Часовая производительность – Q – 920 т/ч;

Время смены – t – 8 ч;

Число смен в сутки N – 2 шт;

Количество рабочих дней в году T_r – 220 дней.

Годовое количество пыли, выбрасываемое  в атмосферу при погрузке горной породы в автосамосвал БеЛАЗ 548

М_п=К₁*К₂*К₃*Д*Q*t*N*T_r*10^-6, т/год,

где К₁ – коэффициент, учитывающий влажность перегружаемой горной породы, принимаем К₁=1,2;

К₂ – коэффициент, учитывающий скорость ветра в районе ведения экскаваторных работ, принимаем К₂=1,2

К₃ – коэффициент, зависящий от высоты разгрузки горной массы, принимаем К₃=0,6;

Д – удельное выделение пыли с тонны перегружаемой горной породы, принимаем Д=3,5 г/т;

Q – часовая производительность, т/ч;

T – время смены, ч;

N – число смен в сутки, шт.;

T_r – количество  рабочих дней в году, дн.;

М_п=1,2*1,2*0,6*3,5*8*2*220*10^-6=0,0106 т/год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 4.

 

Промышленное предприятие  выбрасывает в атмосферу несколько  загрязняющих веществ с концентрациями в приземном слое C_i.

Требуется:

1. Определить соответствие качества атмосферного воздуха требуемым нормативам;
2. Оценить степень опасности загрязнения воздуха, если оно есть;
3. При высокой степени опасности определить меры по снижению загрязнения воздуха.

Таблица 1.

Исходные данные

Загрязняющие вещества, i	Озон	Двуокись азота	Гексан	Фенол
Концентрация, Ci, мг/м3	0,12	0,15	105,7	0,25
ПДК, мг/м3	0,03	0,04	60	0,003
Класс опасности	2	2	4	2

 

Рассчитаем индекс суммарного загрязнения воздуха по формуле:

J_m=Σ(C_iA_i)^qi,

Где C_i – концентрация i-ого вещества в воздухе; A_i – коэффициент опасности i–ого вещества: А_i=1/ПДК; q_i – коэффициент, зависящий от класса опасности загрязняющего вещества: q=1,5;  1,3;  1,0;  0,85 соответственно для 1,2,3,4 – ого классов опасности.

J_m=(0,12*1/0,03)^1,3+(0,15*1/0,04)^1,3+(105,7*1/60)^0,85+(0,25*1/0,003)^1,3=321,6

Т.к. условная степень опасности  загрязнения воздуха J_m>15, то степень опасности загрязнения воздуха оценивается как чрезвычайно опасное загрязнение.

 

 

 

 

 

 

 

Меры по снижению загрязнения воздуха

 

Мероприятия по охране атмосферы  подразделяются на три больших группы.

К первой группе относятся  мероприятия по снижению валового количества загрязнителей, поступающих в атмосферу. Это улучшение качества топлива, в частности снижение содержания серы в жидком топливе, обогащение твёрдого топлива для его более полного сгорания, использование присадок к топливу, действующих как катализаторы и обеспечивающих его более быстрое сгорание. В эту же группу мероприятий входит совершенствование технологических процессов, включая разработку замкнутых циклов, без выделения вредных веществ в атмосферу.

К мерам борьбы с загрязнением воздуха выхлопными газами автомобилей  относятся улучшение карбюрации, электронная схема зажигания, использование  роторных двигателей, дожигание несгоревшего топлива, перевод автотранспорта на сжиженный газ, спирт или водород, использование автомобилей с электрическими, электротермическими или паровыми двигателями и, наконец, замена одних транспортных средств другими того же типа или более совершенных. К счастью, данные меры по экологизации транспорта проводятся с большим масштабом, особенно крупными конкурирующими автомобильными компаниями (Тойота и Форд).

Вторая группа включает мероприятия  по защите атмосферы путём рассеивания, обработки и нейтрализации вредных  выбросов. Среди них  основными являются следующие:

1. Очистные сооружения (фильтры, пылеуловители). Так, например, «в ФРГ 70-х гг. с введением электрофильтров, количество загрязнённых частиц уменьшилось до 150 млгр. в кубометре. В 1978-1985 гг. ввели промывку дымового газа – примесей стало оставаться ещё меньше. Прекратились дожди; сернистый газ теперь практически не выбрасывается в атмосферу».
2. Бактериальное разложение загрязнителей. Эту способность бактерий используют при создании очистных сооружений, при производстве дрожжей и фуражного белка (на парафинах). Однако существуют бактерии, которые окисляют углекислый газ, а другие переводят окислы металлов в органоминеральные соединения.
3. Растительное поглощение загрязнителей, отбор культивирования активных видов растений на поглощение вредных аэрозолей, растворов, паров и газов. Для нормальной жизни в современных городах на каждого жителя надо иметь 25 кв.км. зелёных насаждений.
4. Сооружения на промышленных предприятиях сверхвысоких  труб (300 м. и более), с помощью которых проектировщики и строители стали увеличивать ареал рассеивания аэрозолей, что снижает их концентрацию у источника загрязнений. Но, к сожалению, это нисколько не уменьшает их поступления в атмосферу вообще.
5. Гидротермические и турбулентные условия нейтрализации (путём обычных окислительных и восстановительных реакций) и рассеяния вредных выбросов. Известно, что при слабой турбулентности воздуха над городами возникает смог.

И наконец, третья группа мероприятий  предполагает предотвращение загрязнения  атмосферы путём рационального, дисперсного размещения «грязных»  предприятий – источников вредных  выбросов с учётом природной обстановки и потенциальной возможности загрязнения воздуха.