Контрольная работа по "Экологии". 245

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет  Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Контрольная работа

По дисциплине: Экология

Выполнил: Федотов А. В.

Группа: ЭДВ-12

Вариант: 4

Проверил: ___________________

Новосибирск, 2013 г

Задание №1

Контрольный вопрос №4: Какие круговороты происходят в биосфере?

Круговорот веществ  и превращение энергии как  основа существования биосферы. Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.

 В круговороте веществ  принимают участие все живые  организмы, поглощающие из внешней  среды одни вещества и выделяющие  в нее другие. Так, растения  потребляют из внешней среды  углекислый газ, воду и минеральные  соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.

Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым  путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.

 Круговорот веществ,  как и все происходящие в  природе процессы, требует постоянного  притока энергии. Основой биогенного  круговорота, обеспечивающего существование  жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

Круговорот  воды. Вода — самое распространенное вещество в биосфере. Основные ее запасы (97,1%) сосредоточены в виде солено-горькой воды морей и океанов. Остальные воды — пресные. Воды ледников и вечных снегов (т. е. вода в твердом состоянии) вместе составляют около 2,24% (70% от запасов всей пресной воды), грунтовые воды — 0,61%, воды озер и рек соответственно 0,016% и 0,0001%, атмосферная влага—0,001%.

Вода в виде водяного пара испаряется с поверхности морей  и океанов и переносится воздушными потоками на различные расстояния. Большая часть испарившейся воды возвращается в виде дождя в океан, а меньшая — на сушу. С суши вода в виде водяного пара теряется благодаря процессам испарения с ее поверхности и транспирации растениями. Вода переносится в атмосферу и в виде осадков возвращается на сушу или в океан. Одновременно с континентов в моря и океаны поступает речной сток воды.

Как видим, основу глобального  круговорота воды в биосфере обеспечивают физические процессы, происходящие с  участием мирового океана. Роль живого вещества в них, казалось бы, невелика. Однако на континентах масса воды, испаряемая растениями и поверхностью почвы, играет главную роль в круговороте воды. Так, в различных лесных зонах основное количество осадков образуется из водяного пара, поступающего в атмосферу благодаря суммарному испарению, и в результате такие зоны живут как бы на собственном замкнутом водном балансе. Масса воды, транспи-рируемая растительным покровом, весьма существенна. Так, гектар леса испаряет 20—50 т воды в сутки. Роль растительного покрова заключается также в удержании воды путем замедления ее стока, в поддержании постоянства уровня грунтовых вод и др.

Круговорот  углерода. Углерод — обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также цианобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса — фотосинтез и дыхание — обусловливают циркуляцию углерода в биосфере.

Еще одним мощным потребителем углерода являются морские организмы. Они используют соединения углерода для построения раковин, скелетных образований. В дальнейшем остатки отмерших морских организмов образуют на дне морей и океанов мощные отложения известняков.

Цикл круговорота углерода замкнут не полностью. Углерод может выходить из него на довольно длительный срок в виде залежей каменного угля, известняков, торфа, сапропелей, гумуса и др.

Человек нарушает отрегулированный круговорот углерода в ходе интенсивной  хозяйственной деятельности. За счет сжигания огромного количества ископаемого топлива содержание углекислого газа в атмосфере за XX в. возросло на 25%. Последствием этого может стать усиление парникового эффекта.

Круговорот  азота. Азот — необходимый компонент важнейших органических соединений: белков, нуклеиновых кислот, АТФ и др. Основные его запасы сосредоточены в атмосфере в форме молекулярного азота, недоступного для растений, так как они способны использовать его только в виде неорганических соединений.

Пути поступления азота  в почву и водную среду различны. Так, небольшое количество азотистых соединений образуется в атмосфере во время гроз. Вместе с дождевыми водами они поступают в водную или почвенную среду. Небольшая часть азотистых соединений поступает при извержениях вулканов.

К прямой фиксации атмосферного молекулярного азота способны лишь некоторые прокариотические организмы: бактерии и цианобактерии. Наиболее активными азотфиксаторами являются клубеньковые бактерии, поселяющиеся в клетках корней бобовых растений. Они переводят молекулярный азот в соединения, усваиваемые растениями. После отмирания растений и разложения клубеньков почва обогащается органическими и минеральными формами азота. Значительную роль в обогащении водной среды азотистыми соединениями играют цианобактерии.

Азотсодержащие органические вещества отмерших растений и животных, а также мочевина и мочевая  кислота, выделяемые животными и  грибами, расщепляются гнилостными (аммонифицирующими) бактериями до аммиака. Основная масса образующегося аммиака окисляется нитрифицирующими бактериями до нитритов и нитратов, после чего вновь используется растениями. Некоторая часть аммиака уходит в атмосферу и вместе с углекислым газом и другими газообразными веществами выполняет функцию удержания тепла планеты.

Различные формы азотистых соединений почвы и водной среды могут восстанавливаться некоторыми видами бактерий до оксидов и молекулярного азота. Этот процесс называется денитрификацией. Его результатом является обеднение почвы и воды соединениями азота и насыщение атмосферы молекулярным азотом.

 Процессы нитрификации  и денитрификации были полностью  сбалансированы вплоть до периода  интенсивного использования человеком  азотных минеральных удобрений  в целях получения больших  урожаев сельскохозяйственных растений.

Таким образом, роль живых организмов в круговороте азота является основной.

Круговорот  фосфора.

К круговоротам основных химических элементов, имеющих газовую  фазу, примыкают так называемые осадочные  круговороты. Минеральный фосфор - редкий элемент в биосфере, его содержание в земной коре не превышает 1%. Основным источником фосфора служат изверженные и осадочные породы.

Неорганический фосфор из пород земной коры вовлекается  в циркуляцию при их выщелачивании  и растворении в континентальных  водах. На суше неорганический фосфор поглощается растениями и переводится в состав живого вещества растений и потребляющих растения животных. Затем органические фосфаты вместе с трупами, отходами и экскрементами животных возвращаются в землю, подвергаются переработке микроорганизмами и снова включаются в круговорот.

Фосфор доступен растениям  только в узком диапазоне кислотности - в слабокислой среде, при другой кислотности он переходит в нерастворимые  соединения, и становиться недоступным  для них.

С текучими водами фосфор поступает в водоемы в виде фосфатов. Если на суше его круговорот происходит в сравнительно благоприятных условиях, то в водоемах дело обстоит сложнее. Отмершие организмы накапливаются в донных отложениях. Разложение органики вблизи дна замедлено вследствие недостаточного притока кислорода. Минерализованный фосфор образует нерастворимые соединения с трехвалентным железом, кальцием и прочно удерживается в осадке. Происходит обеднение фосфором верхних слоев воды. Это обстоятельство ограничивает развитие водной растительности.

Во многих водоемах возврат  фосфора из донных отложений происходит в основном только при сезонном перемещении  вод. В мелких водоемах важную роль в поддержании круговорота фосфора  играет его анаэробный возврат - в  этом случае в водоеме создаются  восстановительные условия. При этом железо переходит в растворимую двухвалентную форму с одновременным высвобождением растворимых фосфатов. Фосфаты возвращаются в верхние слои воды с пузырьками метана, сероводорода и при перемешивании вод. Анаэробный возврат фосфора в жаркое время нередко бывает причиной массового «цветения» водоемов.

Ежегодный вынос фосфора  в водные объекты оценивается  в 1,4*107 т. Скорость его обратного  переноса на сушу птицами и продуктами рыбного промысла значительно меньше - около 105 т/год. Искусственное внесение удобрений в наземные агроценозы оценивается в 7*107 т/год, причем заметная доля их смывается с полей в водоемы. 

Таким образом, механизмы  естественного возврата фосфора  на сушу не способны сегодня компенсировать потери этого элемента. Поскольку на Земле запасы фосфора малы и круговорот его недостаточно совершенен, любые воздействия человека на его биогеохимиче­ский круговорот могут привести к серьезным последствиям.

Контрольный вопрос № 24: Какова цель экологической экспертизы и как выполняется экологическая экспертиза крупных проектов?

Целью экологической  экспертизы является предотвращение негативного  влияния антропогенной деятельности на состояние окружающей природной  среды и здоровья людей, а также  оценка степени экологической безопасности хозяйственной деятельности и экологической ситуации на отдельных территориях и объектах.

Государственная экологическая  экспертиза проводится при условии соответствия формы и содержания представляемых заказчиком материалов требованиям Федерального закона «Об экологической экспертизе», установленному порядку ее проведения. Экспертиза проводится при выполнении заказчиком двух необходимых условий:

- предоставлении всех необходимых  материалов;

- предварительной оплате про  ведения экспертизы.

Государственная экологическая  экспертиза проводится при условии  наличия в составе представляемых материалов:

- документации, подлежащей  государственной экологической  экспертизе в объеме, который  определен в установленном порядке, и содержащей материалы оценки воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности, которая подлежит государственной экологической экспертизе;

- положительных заключений  и (или) документов согласований  органов федерального надзора  и контроля с органами местного самоуправления;

- заключений федеральных  органов исполнительной власти  по объекту государственной экологической  экспертизы в случае его рассмотрения  указанными органами и заключений  общественной экологической экспертизы в случае ее проведения;

- материалов обсуждений объекта государственной экологической экспертизы с гражданами и общественными организациями (объединениями), организованных органами местного самоуправления.

Государственная экологическая  экспертиза проводится при условии ее предварительной оплаты заказчиком документации, подлежащей государственной экологической экспертизе, в полном объеме и в порядке, устанавливаемых федеральным органом исполнительной власти в области экологической экспертизы. Начало срока ее проведения назначается не позднее чем через один месяц после ее оплаты и приемки комплекта необходимых материалов и документов в полном объеме и в количестве. Срок проведения экспертизы определяется сложностью объекта, но не должен превышать 6 месяцев.

Государственный орган, уполномоченный на организацию и проведение экспертизы, обязан:

- начать ее не позднее  чем через месяц после выполнения  заказчиком указанных условий; 

- создать экспертную  комиссию, как правило, из внештатных  экспертов, являющихся крупными  специалистами или известными учеными в соответствующей области;

- утвердить персональный  состав комиссии, ее руководителя  секретаря; 

- организовать получение  экспертами всех необходимых  материалов заседания экспертной  комиссии, подготовку сводного заключения.

Государственная экологическая экспертиза проводится экспертной комиссией, образованной федеральным органом исполнительной власти в области экологической экспертизы, которая по результатам ее проведения выносит соответствующее заключение.

Экспертная комиссия определяет:

- соответствие намечаемой деятельности требованиям, установленным нормативными правовыми актами РФ и субъектов РФ по вопросам охраны окружающей среды;

- полноту выявления  масштабов прогнозируемого воздействия  на окружающую среду в результате  осуществления намечаемой деятельности и экологическую обоснованность допустимости ее реализации;

- достаточность предусмотренных  мер по обеспечению экологической безопасности и сохранению природного потенциала.

В процессе работы экспертной комиссии:

- проводится организационное заседание экспертной комиссии, на котором определяются основные направления работы экспертов и экспертных групп (при их создании), выдаются задания экспертам и утверждается календарный план работы экспертной комиссии;

- подготавливаются индивидуальные и групповые (при наличии экспертных групп) экспертные заключения, которые передаются ответственному секретарю экспертной комиссии;

- составляется руководителем  и ответственным секретарем экспертной комиссии проект сводного заключения экспертной комиссии на основании индивидуальных и групповых экспертных заключений;

- обсуждается проект  заключения экспертной комиссии  на заседаниях экспертной комиссии.

Заключение - это официальный, юридически значимый документ, результат  коллективного труда экспертов. Заключением является документ, подготовленный экспертной комиссией, содержащий обоснованные выводы о допустимости воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности, которая подлежит государственной экологической экспертизе, и о возможности реализации объекта экспертизы, одобренный квалифицированным большинством списочного состава указанной экспертной комиссии и соответствующий заданию на проведение экологической экспертизы, выдаваемому уполномоченным федеральным органом исполнительной власти.

Задание №2 (ЗАДАЧА №1).

Расчет влияния  электромагнитных полей на человека.

Дано: На поле с травяным покровом расположена радиолокационная станция, имеющая следующие характеристики излучения: импульсная мощность излучения Р_и = 350 кВт, длительность импульса τ =2 мкс, частота повторения импульсов F = 350 Гц. Коэффициент усиления вращающейся антенны G = 15000. На расстоянии S = 500 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.

1. Средняя по времени мощность излучения вычисляется по формуле P=P_иτF (4); Р= 245 Вт;

2. Вычисляем размер санитарно-защитной зоны по формуле ППЭ=PG/4πr² (1), т.е. определяем радиус r, учитывая, что допустимое значение ППЭ=1,0 Вт/м²: это расстояние »  541 м.

3. Определим значение  ППЭ на дачных участках. Для  этого по формуле (1) вычислим  ППЭ для расстояния 0,5 км: ППЭ=1,17 Вт/м², что в 1,17 раз превышает допустимую величину.

4. Определим, сколько  времени можно находиться на  этих садовых участках, по формуле T=W/ППЭ (2): получается 17 часов в сутки.

Ответ: При наличии  указанной радиолокационной станции дачные участки можно располагать только на расстоянии 0,54 км от неё. На рассматриваемых дачных участках уровень электромагнитного излучения превышает допустимый в 1,17 раз. Это может повлиять на здоровье (головная боль, слабость, повышенная утомляемость, угнетенное состояние, нарушение сна, раздражительность, истощение нервной системы, изменения состава крови, ломкость ногтей, облысение). На этих дачах можно находиться только 17 часов в сутки. Рекомендации (по Вашему усмотрению).

Контрольные вопросы  к заданию №2.

- Каковы источники  ЭМП? Источниками ЭМП являются: линии электропередач, промышленное электрооборудование,  электропроводка, бытовые электроприборы, радиопередающее оборудование (сотовая связь, спутниковая связь, радио-теле вещание, радиолокационные станции) и др.;

- Как влияют  ЭМП на организм человека? 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. 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.

- 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)

- Что такое  “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.

Задание №3 (ЗАДАЧА № 2).

Анализ промышленного  загрязнения озера.

Дано: На берегу озера площадью S = 5.2 км² и средней глубиной H = 2.5 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 = 10 л/сек. Концентрация ВВ в сточной воде, мг/л:

Мышьяк – 0,20 мг/л

Ртуть – 0,90 мг/л

Свинец – 0,10 мг/л

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:

Мышьяк – 0,05 мг/л

Ртуть – 0,005 мг/л

Свинец – 0,1 мг/л

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.

1. Определим объем озера: V= 5.2*10⁶*2.5= 13*10⁶ м³ = 13*10⁹ л.

2. Определим количество каждого ВВ, поступившего в озеро со сточной водой за год:

мышьяк =473040000*0,20=94608000 Мг; 

ртуть=473040000*0,90=425736000 Мг;

свинец=473040000*0,10=47304000 Мг.

3. Вычислим концентрацию каждого ВВ в озере после годичного сброса сточных вод по формуле:

Сi = количество ВВi в озере / объём воды в озере; (4)

См=0,00727;

Ср=0,0327;

Сс=0,00363.

4. Определим общее загрязнение озера предприятием по формуле (3)

Выводы.

В 6,54 раза превышена ПДК  ртути в озере. Это высокотоксичный, способный накапливаться в организме яд. Поражает кроветворную, ферментативную, нервную системы и почки. При совместном действии нескольких вредных веществ, их безразмерная суммарная концентрация превышена в  6,7217 раза. Исходя из полученных результатов, необходимо принять срочные меры по очистке сточных вод. На первых этапах надо внедрить технологию водообеспечения с минимальным потреблением свежей воды и сбросом, а также ускоренными темпами строить очистные сооружения.

Контрольные вопросы к заданию №3.

1. Что такое ПДК?

ПДК - предельно допустимая концентрация вредного вещества.

Под ПДК следует понимать такую концентрацию химического  соединения, которая при ежедневном воздействии в течении длительного  времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследования, а также не нарушает биологического оптимума для человека.

2. Как определяется суммарное загрязнение при наличии нескольких вредных веществ однонаправленного воздействия?

Суммарное загрязнение  при наличии нескольких вредных  веществ однонаправленного воздействия  определяется как сумма отношений  концентрации этих веществ к предельно  допустимой.

3. Какие мероприятия следует выполнять при повышенном загрязнении водного объекта?

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с  ними. В наш индустриальный век  в связи с резким увеличением  отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью  разрушения или удаления из них вредных  веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве, имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода, в каждом конкретном случае, определяется характером загрязнения и степенью вредности примесей.