Контрольная работа по "Экологии". 166

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ МИНИСТЕРСТВА СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дальневосточный государственный технический

рыбохозяйственный университет.

КОНТРОЛЬНАЯ    РАБОТА

ЭКОЛОГИЯ

                                                                  Вариант №33

                                                                                          Стандартизация и сертификация 081-ст-833

                                                                                          Выполнил студент 5 курса заоч. обучения                                                                                               

                                                                                           Логинов К.В.                                                                      

ВЛАДИВОСТОК  

2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Учение И.В. Вернадского о биосфере.Роль живого вещества в биосфере 

Способы очистки воздуха от пыли

Лицензия,договор и лимиты на природопользование

Задача

Учение В.И.Вернадского о биосфере

Одним из выдающихся естествоиспытателей, который посвятил себя изучению протекающих  в биосфере процессов, был академик                       В.И.Вернадский. Он стал основоположником научного направления, названного им биогеохимией, которое легло в основу современного учения о биосфере.

До  появления  работ В. И. Вернадского  роль живых организмов на Земле представлялась ученым очень скромной. Действительно, казалось бы, какое может быть сравнение  последствий их жизнедеятельности  с мощью внутренних сил планеты, вздымающих высочайшие горы, разверзающих океанские пучины, перемещающих целые  континенты.

В. И. Вернадский доказал, что, как бы слаб ни был каждый организм в отдельности, все они, вместе взятые, на протяжении длительного отрезка времени  выступают как мощный геологический  фактор, играющий существенную роль в  жизни нашей планеты. Геологическая  деятельность живых организмов проявляется  как следствие следующих их особенностей: они теснейшим образом связаны  с окружающей средой и взаимодействуют  с ней в процессе обмена веществом  и энергией; обмен веществ организмов со средой осуществляется в процессе биологического круговорота; суммарный  эффект результатов деятельности организмов проявляется на протяжении очень  длительных (в сотни миллионов  лет) отрезков времени. Таким образом, приоритет в разработке теоретических  основ учения о биосфере принадлежит  отечественным ученым.

По  определениям ученых, возраст Земли  равен приблизительно 5 млрд. лет. Наиболее древние следы живых организмов найдены в Южной Африке (Восточный  Трансвааль), в толще горных пород, возраст которых равен 3,2 млрд. лет. Эти организмы напоминали современных  нитчатых бактерий. Ученые даже дали им название – эобактериум изолятум. Таким образом, можно считать, что  биосфера Земли возникла около трех миллиардов лет назад.

Наземные  организмы появились около 400 млн. лет назад. Это были первые примитивные  растения. С появлением на суше живых  организмов и возникновением растений начинается важнейший этап в истории  развития биосферы. С этого периода  началось их быстрое распространение  по планете, и в настоящее время  Землю населяет огромное количество разнообразнейших растительных и животных организмов.

В 19 веке в России  постепенно складывалось представление о единстве человека и природы, о тех проблемах, с  которыми неизбежно столкнется человечество при необузданном стремлении всецело  подчинить себе природу. Вообще идея цельного знания, основанного на органической полноте жизни, принадлежит русской  философии. Она легла в основу направления общественной жизни, получившего  название «русский космизм». Именно тогда  в научной среде засверкали имена  психолога и физиолога И. М. Сеченова, химика Д. И. Менделеева, почвоведа В. В. Докучаева, основоположника космонавтики К. Э. Циолковского. К плеяде этих выдающихся ученых принадлежит и В. И. Вернадский.

В 1926 году Вернадский опубликовал в Ленинграде книгу под названием «Биосфера», которая ознаменовала рождение новой  науки о природе, о взаимосвязи  с ней человека. В этой работе биосфера впервые показана как единая динамическая система, населенная и  управляемая жизнью, живым веществом  планеты.  «Биосфера – организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная  с жизнью». В работах по биосфере ученый показал, что взаимодействие живого вещества с веществом косным есть часть большого механизма земной коры, благодаря которому происходят разнообразные геохимические и  биогенные процессы, миграции атомов, осуществляется их участие в геологических  и биологических циклах.

В. И. Вернадский впервые показал, что  химическое состояние наружной коры нашей планеты всецело находится  под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью  которых связан великий планетарный  процесс – миграция химических элементов  в биосфере. Эволюция видов, отмечал  ученый, приводящая к созданию форм жизни, устойчива в биосфере и должна идти в направлении увеличения биогенной миграции атомов.

Биосфера представляет собой сложнейшую планетарную оболочку жизни, населенную организмами, составляющими в совокупности живое вещество. Это самая крупная (глобальная) экосистема Земли –  область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете.

Совокупная деятельность живых  организмов в биосфере проявляется  как геохимический фактор планетарного масштаба.

Биосфера  по вертикали разделяется на две  четко обособленные области: верхнюю, освещенную светом, - фотобиосферу (в  которой происходит фотосинтез), и  нижнюю, «темную», - меланобиосферу (в  которой фотосинтез невозможен). На суше граница между ними проходит по поверхности Земли.

Биосфера  охватывает нижнюю часть атмосферы  до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы (кора выветривания) и всю гидросферу до глубинных  слоев океана. В. И. Вернадский отмечал, что «пределы биосферы обусловлены, прежде всего, полем существования  жизни». На развитие жизни, а, следовательно, и границы биосферы оказывают  влияние многие факторы и прежде всего наличие кислорода, углекислого  газа, воды в ее жидкой фазе. Ограничивают область распространения жизни  и слишком высокие или низкие температуры. Элементы минерального питания  также влияют на развитие жизни. К  ограничивающему фактору можно  отнести и сверхсоленую среду (превышение концентрации солей в морской  воде примерно в 10 раз). Лишены жизни  подземные воды с концентрацией  солей свыше 270 г/л.

В планетарной  биосфере выделяют континентальную  и океаническую биосферы, которые  отличаются геологическими, географическими, биологическими, физическими и другими  условиями. Нижний предел распространения живого ограничивается дном океана (глубина около 11 км) или изотермой в 100C⁰ в литосфере (по данным сверхглубокого бурения на Кольском полуострове эта цифра составляет около 6 км). Фактически жизнь в литосфере прослеживается до глубины 3-4 км. Таким образом, вертикальная мощность океанической биосферы составляет 17 км, сухопутной до 12 км. Вверх, в атмосферу, биосфера простирается не выше наибольших плотностей озонового экрана, что составляет 22-24 км. Следовательно, предел протяженности биосферы на Земле выражается цифрой 33-35км, хотя теоретически он может быть более широким.

На основе работ В. И. Вернадского  и других исследователей, внесших  большой вклад в изучение биосферы планеты, предлагается различать три основные ее формы:

• формы биологической систематики, включающие популяции, виды, роды, семейства и др., принятые в ботанике и зоологии;
• биогеографические формы – территории, характеризующие географическое распространение и распределение растений и животных, специфику флоры и фауны. Это биогеографические зоны, области и т.д. Отдельно выделяются ботанико-географические и зоогеографические территории, дающие представление о составе и характере флоры и фауны;
• экологические формы, известные под названием экосистем (биогеоценозов), экотопов, биотопов и др. Напомним, что биотоп – это участок с однородными экологическими условиями, занятый определенными биоценозами, экотоп – это место обитания сообщества. В отличие от биотопа, понятие «экотоп» включает внешние по отношению к сообществу факторы среды. Это совокупность абиотических условий неорганической среды данного участка, представляющего собой местообитание конкретного сообщества. Экологические формы определяют специфику изучения биосферы в экологических аспектах.

Вещественный состав биосферы также разнообразен. В. И. Вернадский включает в него семь глубоко разнородных, но геологически не случайных частей:

-живое вещество;

-биогенное вещество – рождаемое и перерабатываемое живыми организмами (горючие ископаемые, известняки и т. д.);

-косное вещество, образуемое без участия живых организмов (твердое, жидкое и газообразное);

-биокосное вещество – косное вещество, преобразованное живыми организмами (вода, почва, кора выветривания, илы);

-вещество радиоактивного распада (элементы и изотопы уранового, ториевого и актиноуранового ряда);

-рассеянные атомы земного вещества и космических излучений;

-вещество космического происхождения в форме метеоритов, космической пыли и др.

В строении и морфологии исключительно важное значение для развития живого вещества имеют следующие ее элементы (сверху вниз):

•             слой живого вещества, так называемая «пленка жизни»;
• педосфера, или почвенный покров;
• ландшафтно-экологические системы – функциональные системы, включающие живые организмы и среду их обитания;
• кора выветривания, т. е. зона разрушения и преобразования горных пород, их минерально-геохимических изменений в верхней части земной коры под воздействием различных факторов;
• древняя биосфера (палеобиосфера) – комплекс горных пород, рельефа и других ландшафтных компонентов, залегающих ниже современной биосферы и погребенных под ее новейшими образованиями. Это горные породы, рудные и нерудные минералы, химические элементы, широко используемые в промышленности;
• многочисленные минералы верхней части земной коры и биосферы: глины, известняки, бокситы и т. д.;
• природные воды осадочной оболочки;
• миллионы органических и органоминеральных соединений: уголь, графит, гумусовые вещества, нефть, природные газы;
• минеральные ресурсы биосферы и земной коры, распространенные в форме свободных элементов: меди, серебра, золота, висмута, платины и т. д. Все они – главный источник сырья для металлургии, химической промышленности и многих других отраслей. Их добыча и использование в экономике растут год от года.

Из  сказанного вытекает, что биосфера является результатом  сложнейшего  механизма геологического и биологического развития косного и биогенного вещества. С одной стороны, это среда  жизни, а с другой – результат  жизнедеятельности. Главная специфика  современной биосферы – это четко  направленные потоки энергии и биогенный (связанный с деятельностью живых  существ) круговорот веществ.

Разрабатывая  учение о биосфере, В.И. Вернадский пришел к выводу, что главным трансформатором  космической энергии является зеленое  вещество растений. Только они способны поглощать энергию солнечного излучения  и синтезировать первичные органические соединения . Для объяснения большой  суммарной энергии биосферы ученый произвел расчеты, которые действительно  показали огромное значение фотосинтезирующих  растений в создании общей органической массы. Ученый подсчитал, что поверхность  Земли составляет меньше одной десятитысячной поверхности Солнца. Общая же площадь  трансформационного аппарата зеленых  растений в зависимости от времени  года составляет уже от 0,86 до 4,2% площади  поверхности Солнца. Разница колоссальная. Этот зеленый энергетический потенциал  и лежит в основе сохранения и  поддержания всего живого на нашей  планете.

В.И. Вернадский так же, как и Ламарк 140 лет назад попытался дать главные  исчерпывающие признаки каждого  царства живого. И чем больше он вникал в проблему, тем более ясно становилось, что вырисовывается новый  разрез мира. В.И. Вернадский составил таблицу из 16-ти пунктов, где рассмотрел несходство живого и неживого в физическом, химическом и термодинамическом  смысле.

Анализ  таблицы показывал, что в природе  нет никаких переходов от неживого к живому: они настолько противоречивы, что живое ни при каких условиях не может происходить от неживого. Организм и косную материю разделяет  непроходимая стена. Принцип итальянского естествоиспытателя и врача Франческо  Реди, гласящий, что живое происходит только от живого, между живым и  неживым веществом проходит резкая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие, - получил свое подтверждение .

Роль живого вещества в биосфере. Биосфера, согласно учению В.И.Вернадского, есть целостное единство, планетарная система, все элементы которой взаимосвязаны и взаимодействуют. В этой системе центральную роль играет живое вещество, поскольку с ним генетически связаны и образованы из него все структурные части биосферы благодаря прошлой или настоящей деятельности живых организмов. Окружающая живое вещество физико-химическая среда изменена вследствие его функционирования до такой степени, что биотические и абиотические процессы оказались неразделимыми. В результате их взаимовлияния живые организмы преобразуют среду своего обитания или поддерживают ее в таком состоянии, которое удовлетворяет условиям их существования. Выполняя средообразующие функции, живые организмы контролируют состояние окружающей среды.

Средообразующая роль живого вещества в биосфере имеет, по В.И.Вернадскому, химическое проявление и выражается в соответствующих  биогеохимических функциях, которые  свидетельствуют об участии живых  организмов в химических процессах  изменения вещественного состава  биосферы. Живое вещество выполняет  следующие биогеохимические функции: газовые, концентрационные, окислительно-восстановительные, биохимические и биогеохимические, связанные с деятельностью человека (Вернадский, 1965).

Газовые функции заключаются в участии  живых организмов в миграции газов  и их превращениях. В зависимости  от того, о каких газах идет речь, выделяется несколько газовых функций.

1. Кислородно-диоксидуглеродная – создание основной массы свободного кислорода на планете. Носителем данной функции является каждый зеленый организм. Выделение кислорода идет только при солнечном свете, ночью этот фотохимический процесс сменяется выделением зелеными растениями углекислого газа.
2. Диоксидуглеродная, не зависимая от кислородной – образование биогенной угольной кислоты как следствие дыхания животных, грибов и бактерий. Значение функции возрастает в области подземной тропосферы, не имеющей кислорода.
3. Озонная и пероксидводородная – образование озона (и, возможно, пероксида водорода). Биогенный кислород, переходя в озон, предохраняет жизнь от разрушительного действия радиации Солнца. Выполнение этой функции вызвало образование защитного озонового экрана.
4. Азотная – создание основной массы свободного азота тропосферы за счет выделения его азотовыделяющими бактериями при разложении органического вещества. Реакция происходит в условиях как суши,  так и океана.
5. Углеводородная – осуществление превращений многих биогенных газов, роль которых в биосфере огромна. К их числу относятся, например, природный газ, терпены, содержащиеся в эфирных маслах, скипидаре и обусловливающие аромат цветов, запах хвойных.

Вследствие выполнения живым веществом  газовых биогеохимических функций  в течение геологического развития Земли сложились современный  химический состав атмосферы с уникально  высоким содержанием кислорода  и низким содержанием углекислого  газа, а также умеренные температурные  условия.

Следует отметить, что, в соответствии с гипотезой О.Г.Сорохтина, не весь кислород атмосферы имеет биогенное  происхождение, 30% его поступило  в воздушный бассейн в результате дегазации недр.

Концентрационные функции связаны  с аккумуляцией живыми организмами  из внешней среды химических элементов  – водорода, углерода, азота, кислорода, кальция, магния, натрия, калия, фосфора  и многих других, включая тяжелые  металлы. Отмирание живого вещества (естественная смерть или случайная  гибель), особенно массовое, приводит к  аномально высокому содержанию большинства  этих элементов в почве и литосфере  вплоть до образования горных пород  однородного химического состава  – торфа, углей, известняков, сапропелей, мела, железных руд осадочного происхождения  и многих других.

Вследствие выполнения окислительно-восстановительных  функций осуществляются химические превращения веществ, содержащих атомы  с переменной валентностью. Окислительная  функция выражается в окислении  с участием бактерий и, возможно, грибов всех бедных кислородом соединений в  почве, коре выветривания и гидросфере. Например, так образуются болотные железные руды, бурые железистые конкреции, ожелезненные горизонты. Восстановительная  функция противоположна по своей  сути окислительной. Благодаря ей в  результате деятельности анаэробных бактерий в нижней трети профиля заболоченных почв, практически лишенного кислорода, образуются оксидные формы железа.

Биохимические функции связаны  с жизнедеятельностью живых организмов – их питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением  тел. В результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, после умирания, в косное. Следует различать разрушение тел организмов после их смерти, идущее повсеместно и вызываемое микробами, грибами и некоторыми насекомыми, и разрушение, связанное с массовым захоронением растительных и животных остатков после их смерти или гибели. В последнем случае совместное или последовательное выполнение живым веществом концентрационных и биохимических функций приводит к геохимическому преобразованию литосферы.

Биогеохимические функции, связанные  с деятельностью человека, обеспечили большие изменения химических и  биохимических процессов в биосфере, способствуют становлению ее нового эволюционного состояния – ноосферы. Уже сегодня локальное и планетарное  загрязнение в результате развития теплоэнергетики, промышленности, транспорта и сельского хозяйства может  привести к необратимым последствиям в биосфере, так как человек  интенсивнее, чем другие организмы, изменяет физические условия среды.

Кроме указанных, к функциям живого вещества в биосфере следует отнести  также водную, которая связана  с биогенным круговоротом воды, имеющим  важное значение в круговороте воды на планете.

Выполняя перечисленные функции, живое вещество адаптируется к окружающей среде и приспосабливает ее к  своим биологическим потребностям. При этом живое вещество и среда  его обитания развиваются как  единое целое, однако контроль над состоянием среды осуществляют живые организмы.

  Способы очистки воздуха

Способы очистки воздуха от взвешенных частиц пыли, условно можно разделить на три основные группы – это механическая очистка, электрическая очистка и физико-химическая очистка воздуха. Для улавливания взвешенных частиц, как правило, используют механическую и электрическую очистку, а для выделения газообразных примесей используют физико-химический способ.

Механический способ очистки газа основан на осаждении пыли под действием силы тяжести , инерционной или центробежной силы; фильтрации газа через пористые или волокнистые фильтры ; промывкой воздуха жидкостью (водой).

Гравитационный способ очистки воздуха, основан на гравитационном осаждении взвешенных частиц. Принцип действия: воздушный поток попадает в расширяющуюся осаждающую камеру гравитационного пылеуловителя, в которой замедляется скорость потока и под действием гравитации происходит осаждение взвешенных частиц. Конструкция: Конструктивно осаждающие камеры гравитационных пылеуловителей могут быть прямоточного типа, лабиринтного и полочного. Эффективность: гравитационный способ очистки газа позволяет улавливать крупные взвеси.

Инерционный способ очистки воздуха, основан на инерционном осаждении взвешенных частиц. Принцип действия: воздушный поток направляется в инерционный пылеуловитель, в котором, за счет изменении направления движения воздуха с влагой и взвешенными частицами происходит его очистка . Плотность взвеси в несколько раз больше плотности воздуха и она продолжает двигаться по инерции в прежнем направлении и отделяется от него. Конструкция: Конструктивно инерционные пылеуловители представлены жалюзийными решетками, зигзагообразными отделителями. Эффективность: инерционный способ очистки воздуха позволяет улавливать крупные взвеси.

Центробежный способ очистки воздуха, основан на инерционном осаждении взвешенных частиц за счет создания в поле движения газового потока и взвеси центробежной силы. Центробежный способ очистки относится к инерционным способам очистки воздуха. Принцип действия: воздушный поток направляется в центробежный пылеуловитель в котором, за счет изменении направления движения воздуха с влагой и взвешенными частицами, как правило по спирали, происходит его очистка. Плотность пыли в несколько раз больше плотности воздуха и она продолжая двигаться по инерции в прежнем направлении- отделяется от газа . За счет движения воздуха по спирали создается центробежная сила, которая во много раз превосходит силу тяжести. Конструкция: Конструктивно центробежные пылеуловители представлены циклонами. Эффективность: осаждается сравнительно мелкая пыль, с размером частиц 10 – 20 мкм.

Фильтрационный способ очистки воздуха, основан на фильтрации с использованием бумажных, керамических, тканевых, полимерных и иных материалов. Принцип действия: воздушный поток направляется в фильтр пылеуловитель, в котором взвешенные частицы осаждаются на фильтрующем элементе. Конструкция: конструктивно фильтры пылеуловители представлены мешочными и рукавными фильтрами.

Промывочный способ очистки воздуха, осуществляется промывкой жидкостью (водой) потока воздуха. Принцип действия: жидкость (вода) вводимая в поток воздуха движется с высокой скоростью, дробится на мелкие капли мелкодисперсную взвесь обвалакивает частицы взвеси (происходит слияние жидкостной фракции и взвеси) в результате укрупненные взвеси гарантированно улавливаются промывочным пылеуловителем. Конструкция: конструктивно промывочные пылеуловители представлены скрубберами, мокрыми пылеуловителями, скоростными пылеуловителями, в которых жидкость движется с большой скоростью и пенными пылеуловителями, в которых газ в виде мелких пузырьков проходит через слой жидкости .

Электрический способ очистки воздуха, основан на воздействии сил неоднородного электрического поля на воздушный поток. Принцип действия: при пропускании воздуха через электрический фильтр происходит ионизация потока, заряженные частицы увлекаются к осадительному электроду и осаждаются на нем. Конструкция: электрические пылеуловители представлены электрическими фильтрами.

Лицензия,договор  и лимиты на природопользование.

Порядок пользования природной  средой и природными ресурсами основывается на принципах охраны природной среды  и неистощимости использования  природных ресурсов, создания нормальных экологических и экономических  условий для нынешнего и будущих  поколений, учета и контроля за окружающей природной средой.

Эффективными средствами охраны окружающей природной среды и рационального  природопользования служат такие экономические  рычаги, как лицензии, договор и  лимиты.

Лицензия ( разрешение) на комплексное  природопользование– документ, Удостоверяющий право его владельца на использование  в фиксированный период времени  природного ресурса (земель, вод, и др.),а  также на размещение отходов, выбросы  и сбросы.

В лицензию на комплексное природопользование включают:

1) основные характеристики природного  объекта, разрешенного к использованию;

2) сведения о природопользователе;

3) объем прав и ограничения  в использовании объектов;

4) порядок и условия внесения  платежей за право природопользования;

5) сроки действия лицензии и  сроки начала работ,

Лицензии могут иметь экономический  характер – разрешение на хозяйственное  использование природных ресурсов, и экологический- разрешение на выброс, сброс, захоронение вредных веществ  и др. Лицензия на комплексное природопользование выдается природоохранительными органами России сроком на один год, но право  пользования ею может быть досрочно прекращено, если возникает угроза экологической безопасности населению.

Законодательством предусмотрены  виды договоров в сфере природопользования: 1) договор об использовании отдельных  видов ресурсов; 2) договор аренды природных ресурсов и 3) договор концессии.

Составной частью экономического механизма  охраны окружающей среды является так  же лимитирование приропользования

Лимиты на природопользование –  предельные доступные объемы изъятия  и потребления природных ресурсов и вредных воздействий: выбросов (сбросов) загрязняющих веществ, размещения отходов производства, которые устанавливаются  для предприятий – природопользователей на определенный срок. Так, например, устанавливают  лимиты по отлову животных и т.д. Лимиты на природопользование устанавливаются  с учетом состояния природного объекта.

Лимиты побуждают природопользователя  к бережному отношению к природной  среде. Поэтому понятно, что лимиты, а также лицензии и договоры на комплексное природопользование выполняют  не только экономические, но и природоохранительные функции.