Контрольная работа по "Экологии". 141

                                             Федеральное агентство связи

 

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

 

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

 

                                     Контрольная работа

По дисциплине: «Экология».

                                  

 

 

 

 

 

 

 

                                            Новосибирск, 2013г

 

 

 

 

 

1) Какие круговороты происходят в биосфере?

 Химические элементы  циркулируют в биосфере по  определённым путям, обеспечивая  свою неисчерпаемость. В связи  с этим реализуется закон сохранения  вещества: атомы в химических  реакциях никогда не исчезают, не образуются и не превращаются  друг в друга; они только  перегруппировываются с образованием  различных молекул и соединений(одновременно происходит поглощение или выделение энергии). В силу этого атомы могут использоваться в самых различных соединениях и запас их никогда не истощается. Именно это происходит в биосфере в виде круговоротов элементов. При этом выделяют два круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).

     Большой круговорот  измеряется масштабами геологического  времени и длится сотни тысяч  или миллионы лет. Он заключается  в том, что происходит постоянное  превращение материковой коры  в океаническую и наоборот. Продукты разрушения и выветривания горных пород выносятся сточными водами в Мировой океан, где они образуют отложения. Медленные геотектонические процессы движения и опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти отложения возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

     На фоне  этого глобального круговорота  веществ в биосфере непрерывно  происходят малые (биотические)  круговороты. Малый круговорот  является частью большого круговорота  и происходит на уровне экосистем.  Он заключается в том, что  питательные вещества почвы, вода, углерод и другие элементы  аккумулируются в веществе растений  и расходуются на поддержание  собственных жизненных процессов  и жизненных процессов организмов-консументов. Продукты распада органического вещества (опавшие листья, умершие растения и животные) с помощью бактерий, грибов, червей, моллюсков и т. д. вновь разлагаются до минеральных компонентов, которые снова становятся доступными растениям и тем самым вновь вовлекаются ими в поток вещества.

      Круговорот  химических веществ из неорганической  среды в органическую среду  и обратно, осуществляемый через  растительные и животные организмы  с использованием солнечной или  химической энергии, называютбиогеохимическим циклом. На рисунке двойными стрелками показаны направления переноса органических веществ, одинарными стрелками – направления переноса наиболее важных неорганических веществ.

     Наиболее значимыми  для функционирования биосферы  являются круговороты основных  элементов, входящих в состав  живого вещества: углерода, кислорода,  азота, фосфора и серы, поскольку  они являются компонентами для  построения основных молекул  живого вещества – углеводов,  липидов, белков и нуклеиновых  кислот. Эти круговороты создаются  живым веществом и одновременно  поддерживают жизнедеятельность  самих живых организмов. В процессе  фотосинтеза за год зелёными  растениями потребляется 480 млрд. т  вещества, выделяется в атмосферу  250 млрд. т свободного кислорода.  При этом создаётся 240 млрд. т  живого вещества, а в круговорот  вовлекается 1 млрд. т азота, 260 млн.  т фосфора, 200 млн. т серы и  т.п.

    Есть одна важная особенность малых круговоротов. Применительно к ним понятие круговорота достаточно условно, поскольку природные круговороты не являются замкнутыми. Не всё образуемое при разложении органики неорганическое вещество снова используется живыми организмами. Неиспользуемая его часть образует, в частности, осадочные породы, как в океане, так и на суше, включаясь в большой геологический круговорот. Вещества «не теряются» для биосферы в целом, но уходят из малого круговорота.

    Круговорот воды является одним из грандиозных процессов на поверхности земного шара. Он играет главную роль в связывании геологического и биотического круговоротов.В биосфере вода, непрерывно переходя из одного состояния в другое, совершает малый и большой круговороты. Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяного пара в атмосфере и выпадение осадков на поверхность океана образуют малый круговорот. Если же водяной пар переносится воздушными течениями на сушу, круговорот становится значительно сложнее. В этом случае часть осадков испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая питает реки и водоёмы, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, завершая тем самым большой круговорот. Кроме того, в круговороте воды участвуют ювенальные (подземные) воды, извергаемые вулканами и гейзерами, воды поверхностного стока (реки, озера, ледники), а также испарение влаги с поверхности растений (транспирация). Важное свойство круговорота воды заключается в том, что он, взаимодействуя с литосферой, атмосферой и живым веществом, связывает воедино все части гидросферы: океан, реки, почвенную влагу, подземные воды и атмосферу. Вода – важнейший компонент всего живого. Грунтовые воды, проникая сквозь ткани растений в процессе транспирации, привносят минеральные соли, необходимые для жизнедеятельности самих растений.

     В целом для всего земного шара существует один источник притока воды – атмосферные осадки и один источник расхода – испарение, составляющие 1030 мм/год.Наиболее замедленной частью круговорота воды является деятельность полярных ледников (активность водообмена - 8000 лет). Наибольшей активностью обмена после атмосферной влаги (активность - 10 дней) отличаются речные воды, которые сменяются в среднем каждые 11 дней.

 

2) Какова цель  экологической экспертизы и как  выполняется экологическая экспертиза  крупных проектов?

      Экологическая экспертиза это установление соответствия документов или документации, обосновывающих намечаемую в связи с реализацией объекта экологической экспертизы хозяйственную и иную деятельность экологическим требованиям, установленным техническим регламентам и законодательству в области охраны окружающей среды в целях предотвращения негативного воздействия такой деятельности на окружающую среду.Цель  ЭЭ– обеспечить экологическую безопасность общества, т.е. при проектировании крупных  предприятий определить их влияние  на о.с., в том числе учесть отдаленные последствия. ЭЭ производится комплексно, т.е. разные специалисты всесторонне изучают вопрос о соблюдении всех требований. Изучается экологическая безопасность объекта, возможность воспроизводства природных ресурсов и оздоровления окружающей среды, соблюдение нормативов качества окружающей среды, внедрение экологически безопасных технологий, очистных сооружений, утилизации отходов, охраны земель, недр, вод, соблюдения норм предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС), воспроизводства природных ресурсов.

     ФЗ  «Об экологической экспертизе»  различает 2 вида экологической экспертизы: государственная экологическая экспертиза и общественная экологическая экспертиза. Проведение первой обязательно для всех строительных объектов и проводится экспертной комиссией (экспертная комиссия), которая формируется федеральным органом исполнительной власти в области экологической экспертизы. Вторая организуется и проводится по инициативе граждан и общественных организаций (объединений), а также по инициативе органов местного самоуправления общественными организациями (объединениями).

1)Государственная экологическая экспертиза, в том числе повторная, проводится при условии соответствия формы и содержания, представляемых заказчиком материалов требованиям Федерального закона, установленному порядку проведения государственной экологической экспертизы и при наличии в составе представляемых материалов:

- документации, подлежащей государственной экологической экспертизе в соответствии со статьями 11 и 12 Федерального закона «Об экологической экспертизе», в объеме, который определен в установленном порядке, и содержащей материалы оценки воздействия на окружающую природную среду хозяйственной и иной деятельности, которая подлежит государственной экологической экспертизе;

- положительных заключений и (или) документов согласований органов федерального надзора и контроля и органов местного самоуправления, получаемых в установленном законодательством Российской Федерации порядке;

- 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.

2)  Государственная экологическая экспертиза проводится при условии ее предварительной оплаты заказчиком , документации, подлежащей государственной экологической экспертизе, в полном объеме и в порядке, установленными федеральным органом исполнительной власти в области экологической экспертизы.

3)  Начало срока проведения государственной экологической экспертизы устанавливается не позднее чем через один месяц после ее оплаты и приемки комплекта необходимых материалов и документов в полном объеме и в количестве.

4) Срок проведения государственной экологической экспертизы определяется сложностью объекта государственной экологической экспертизы, устанавливаемой в соответствии с нормативными документами федерального органа исполнительной власти в области экологической экспертизы, но не должен превышать 6 месяцев.

5) Государственная экологическая экспертиза проводится экспертной комиссией, образованной федеральным органом исполнительной власти в области экологической экспертизы для проведения экологической экспертизы конкретного объекта.

6) Результатом проведения государственной экологической экспертизы является заключение государственной экологической экспертизы.

 

 

Задачи.

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

Варианты решения  задачи (номер варианта определяется двумя последними цифрами пароля по таблице 1)

Вариант	Ри, кВт	τ, μс	F, Гц	G	S, м
4	350	2	350	15 000	500

 

Решение:

 

1.Вычисляем среднюю мощность  излучения по формуле: 

 

 

2. Вычисляем размер санитарно-защитной  зоны по формуле, т.е. определяем  радиус r, учитывая, что допустимое значение ППЭ=1,0 Вт/м²: это расстояние равно  540 м. 

 

3. Определим значение  ППЭ на дачных участках.

Для этого по формуле  вычислим ППЭ для расстояния 0,54 км: ППЭ = 0,099 Вт/м², что не превышает допустимую величину. 

 

4. Определим, сколько  времени можно находиться на  этих садовых участках: получается 20 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 не превышает допустимый  уровень. 

 

 

Анализ промышленного  загрязнения озера

Цель: познакомиться с понятием предельно допустимой концентрации в окружающей среде.

Защита окружающей среды  от загрязнения регламентируется ПДК  вредных веществ.

ПДК (предельно допустимая концентрация) - это максимальная концентрация (количество вредных веществ в  единице объёма: мг/мл, мг/кг, мг/м3), которая  при воздействии на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом  вредного воздействия, включая отдалённые последствия.  
Это можно выразить формулой:

Сi ≤ ПДКi, (1)

 

где Сi - фактическая концентрация вредного вещества; 
ПДКi - предельно допустимая концентрация этого вредного вещества. 
    При совместном действии нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать 1: 
С₁/ПДК₁ + C ₂/ПДК₂ +...+ Ci /ПДКi ≤ 1 (2)

 

Контрольные вопросы:

1. Каковы источники ЭМП?

 Среди основных источников ЭМИ можно перечислить:

- Электротранспорт (трамваи, троллейбусы, поезда,…)

- Линии электропередач (городского освещения, высоковольтные,…)

- Электропроводка (внутри зданий, телекоммуникации,…)

- Бытовые электроприборы

- Теле- и радиостанции (транслирующие антенны)

- Спутниковая и сотовая связь (транслирующие антенны)

- Радары

- Персональные компьютеры

 

 

 

2. 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.Действие электромагнитного излучения может вызвать функциональные нарушения эндокринной системы, в том числе снижение секреции гормонов роста. Выявляются нарушения со стороны системы крови – лейкоцитоз, повышение уровня эритроцитов и гемоглобина. Воздействие ЭМП способно привести к изменению функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушению обменных процессов. Ослабляется иммунитет. Длительное воздействие ЭМП со временем способно вызвать в организме человека выраженную патологию с различными проявлениями: вялость, разбитость, угнетенность настроения, апатия, ухудшение памяти, чувство тяжести, головная боль, боли в области сердца, расстройство сна. Органические нарушения выявляются в сердце – нарушение внутрисердечной проводимости, дистрофические изменения в миокарде. Под воздействием ЭМП возможны нарушения коронарного кровообращения. Также возможны дискинезия кишечника, нарушения функции печени. Наиболее выраженные изменения наблюдаются при воздействии микроволн, особенно сантиметрового диапазона, затем УКВ и КВ.

3. 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)

Эта формула действительна  для случая распространения радиоволн  в свободном пространстве, в частности, в воздухе. Реальная воздушная среда, в которой возможно облучение  людей радиоволнами, всегда отличается от свободного пространства тем, что  на некоторых конечных расстояниях  от передающей антенны находятся: земля, ограждающие конструкции производственных помещений, различное оборудование, приборы и сами люди. Все эти  предметы, обладая свойствами, отличными  от свойств воздуха, определенным образом  влияют на распространение радиоволн  в нем, отражая, преломляя и поглощая их. При диффузном отражении от негладкой поверхности земли (травяной покров, неровность, шероховатость  и т. д.) отражение непосредственно  в направлении на точку приема (точку наблюдения) невелико, и условия  распространения радиоволн приближаются к условиям в свободном пространстве. Тогда с большой точностью  можно пользоваться формулой (1). Подобные условия встречаются очень часто.

 

Из этого соотношения  можно определить значение допустимой энергетической нагрузки при любом  времени нахождения человека в ЭМП:

 

 ППЭ=W/T (3)

Допустимое значение ППЭ  для территории жилой застройки  и мест массового отдыха, т. е. при  пребывании человека в ЭМП весь день составляет 0,10 Вт/м² (10 мкВт/см²), при  облучении от вращающихся и сканирующих  антенн – 1, 0 Вт/м2.

 

 

4. Что такое “санитарно-защитная зона”?

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. В данном случае допустимое значение ППЭ=0,10 Вт/м² (или 1,0 Вт/м2). Размер (радиус) санитарно-защитной зоны определяется расстоянием r между антенной и точкой, в которой ППЭ=0,10Вт/м² (1,0 Вт/м2),

 

5. Как определяется допустимое время нахождения в зоне влияния ЭМП?

Допустимое время T пребывания человека в зоне облучения ЭМП  определяется по формуле: T=W/ППЭ

 

 

                                                     ЗАДАЧА 2

   На берегу озера  площадью  S км²  и средней глубиной  H м расположено промышленное предприятие, использующее воду озера для технических нужд и затем сбрасывающее загрязненную воду в озеро.

Цикл работы предприятия  непрерывный (круглосуточный).

Объём сброса сточной воды – L л/сек.

Рассчитать, каким будет  загрязнение озера через  1 год.

   Сделать выводы  о промышленном загрязнении водоемов  и дать рекомендации по сохранению  озера.

Исходные данные к заданию 

№ варианта	S, км2	H, м	L, л/сек	Концентрация ВВ в сточной воде, мг/л
				мышьяк	ртуть	свинец
4	5,2	2,5	10	0,20	0,90	0,10

 

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ (ВВ), сбрасываемых в озеро:

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 = Σ Сi / ПДКi     

где Сi- фактическое загрязнение воды ВВ.

 

ПДКi - ПДК этого ВВ

Безразмерная суммарная  концентрация ВВ не должна превышать 1.

 

Решение

задачи следует выполнять  в следующем порядке:

- вычислить объем сточной  воды, поступающей в озеро за 1год;

- определить количество  вредных веществ, поступивших  в озеро со сточной водой,  пользуясь данными таблицы исходных  данных;

- вычислить фактическое  загрязнение воды в озере каждым  ВВ

по формуле: С₁ = кол-во ВВ в озере / объем воды в озере (мг/л).

 

Определяем общее загрязнение  озера предприятием:

 

- в год   10 ∙ 365 ∙ 24 ∙ 60 ∙ 60 = 315 360 000 литров

 

Определяем количество вредных  веществ:

 

- в год (365 дней)

мышьяк - 0,20мг/л ∙ 315 360 000 л = 63072000 мг

ртуть -      0,090 мг/л ∙ 315 360 000 л = 28382400 мг

свинец -   0,10 мг/л ∙  315 360 000 л = 31536000 мг

 

Вычислим фактическое  загрязнение воды в озере каждым ВВ, для этого вычислим объем воды в озере:

V = 5,2 км² ∙ 2,5м = 5 200 000 м² ∙ 2,5м =13 000 000 м³ = 13 000 000 000 л

 

Считаем фактическое загрязнение  воды (Сi) в озере по формуле:

 

Сi = кол-во ВВ в озере / объем воды в озере (мг/л)

 

За год:

СAs = 63 072 000 / 13 000 000 000 л = 0,004851690 мг/л;

СHg = 28 382 400 / 13 000 000 000 л = 0,002183261 мг/л;

СPb = 31 536 000 / 13 000 000 000 л = 0,002425846  мг/л.

 

Определим общее загрязнение  озера предприятия по формуле

С = С₁ / ПДК₁ + С₂ / ПДК₂ + С₃ / ПДК₃ = Σ Сi / ПДКi,

где Сi - фактическое загрязнение воды ВВ, ПДКi - ПДК этого ВВ.

 

За год:

С = 0,00485169 мг/л / 0,05 мг/л + 0,002183261 мг/л / 0,005 мг/л + 0,002425846 мг/л / 0,1 мг/л = 0,0970338 + 0,4366522 + 0,02425846 = 0,55794446.

 

Вывод:

Таким образом, через год  озеро не «пострадает» от выброса  предприятием вредных веществ, т.к. концентрация их не превышает допустимое значение.

Более года, чтобы сохранить  данный водоем как природный объект, предприятию нужно:

· Снизить потребление  чистой воды (создать замкнутые схемы  промышленного водопотребления);

· Сократить сброс сточных  вод по объему и количеству загрязняющих веществ в водоемы;

· Установить на территории предприятия очистные сооружения с  установками для механической, физико-химической и биологической очистки.

 

Контрольные вопросы:

1. Что такое ПДК?

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — утверждённый в законодательном  порядке санитарно-гигиенический  норматив. Под ПДК понимается такая  концентрация химических элементов  и их соединений в окружающей среде, которая при повседневном влиянии  в течение длительного времени  на организм человека не вызывает патологических изменений или заболеваний, устанавливаемых  современными методами исследований в  любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

 

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.