Контрольная работа по "Экологии". 116

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине

«Экология» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

студент 3 курса

Косыгин Владимир Анатольевич

Шифр:

0930 -п/АТС - 0526 

Проверил:

Халилов Ш.А.

Вопрос 5: Экологические пирамиды численности, биомассы, энергии. 

Изучение экологических пирамид позволяет лучше понять взаимодействие организмов в -экосистемах и дает направление для решения проблемы производства продовольствия. Пирамиды численности

Для изучения взаимоотношений между организмами в экосистеме и трофического представления этих взаимоотношений удобнее использовать не схемы пищевых сетей, а экологические пирамиды. При этом сначала подсчитывают число различных организмов на данной территории, сгруппировав их по трофическим уровням. После таких подсчетов становится очевидным, что численность животных прогрессивно уменьшается при переходе от второго трофического уровня к последующим. Численность растений первого трофического уровня тоже нередко превосходит численность животных, составляющих второй уровень. Это можно отобразить в виде пирамиды численности.

Для удобства количество организмов на данном трофическом уровне можно представить в виде прямоугольника, длина (или площадь) которого пропорциональна числу организмов, обитающих на данной площади (или в данном объеме, если это водная экосистема). На рис. 1 показаны три типа пирамид численности, отображающих реальные ситуации в природе. Хищники, расположенные на высшем трофическом уровне, называются конечными хищниками.

Существует ряд неудобств, связанных с использованием этих пирамид. Из этих неудобств наиболее важны следующие:

1. Продуценты сильно отличаются по размерам, а между тем один экземпляр злака или водоросли имеет тот же статус, что и одно дерево. Поэтому истинно пирамидальной формы часто не получается. Цепи питания паразитов тоже могут давать перевернутые пирамиды.
2. Диапазон численности разных видов настолько широк, что часто трудно соблюсти масштаб при изображении пирамиды.

Пирамиды биомассы

Неудобств, связанных с использованием пирамид численности, можно избежать путем построения пирамид биомассы, в которых учитывается суммарная масса организмов (биомасса) каждого трофического уровня. Определение биомассы включает не только учет численности, но и взвешивание отдельных особей, так что этот процесс более

трудоемкий и требует специального оборудования. В идеале нужно бы сравнивать сухую массу, которая может быть или вычислена из общей массы или прямо определена после удаления воды. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тип а. наиболее распространен. Тип б. относится к перевернутым пирамидам. Цифры обозначают продукцию, выраженную в граммах сухой массы, приходящуюся на 1 м² Таким образом, прямоугольники в пирамидах биомассы отображают массу организмов каждого трофического уровня, отнесенную к единице площади или объема экологической системы. На рис.2, а показана типичная пирамида биомассы на каждом следующем трофическом уровне.

При отборе образцов всегда определяется биомасса на корню. Эта величина не содержит информации о скорости образования биомассы (продуктивности) или скорости ее потребления. В этой связи использование пирамид биомассы может привести к ошибкам при изучении экосистем по двум причинам.

1.Если скорость потребления биомассы (потеря вследствие поедания) примерно соответствует скорости ее образования, то урожай на корню не обязательно свидетельствует о продуктивности экосистемы, т.е. о количестве энергии и вещества, переходящих с одного трофического уровня на другой за определенный период времени (как правило, за год). Например, на плодородном и интенсивно используемом пастбище, урожай трав на корню может быть ниже, а продуктивность пастбища будет выше, чем на менее плодородном, но практически не используемом для выпаса. 2. Продуцентам небольших размеров, таким, как водоросли, свойственна высокая скорость роста и размножения, уравновешенная скоростью потребления их в пищу другими организмами и естественной гибелью. Таким образом, хотя их биомасса на корню может быть малой по сравнению с крупными продуцентами (такими, как деревья), но продуктивность при этом может

быть не меньшей, так как скорость накопления биомассы деревьями значительно ниже, чем водорослей. Иными словами, фитопланктон с такой же продуктивностью, как у дерева, будет иметь намного меньшую биомассу на корню.

Вообще популяции крупных и долговечных растений и животных обладают меньшей скоростью обновления по сравнению с короткоживущими и аккумулируют вещество и энергию в течение более длительного времени. Одно из возможных следствий этого показано на рис.5.2, б, где перевернутая пирамида биомассы описывает сообщество Ла-Манша во время весеннего "цветения" воды, когда биомасса зоопланктона превышает биомассу фитопланктона, которым он питается (в другие периоды возможно обратное, т.е. "нормальное", соотношение).

Подобных кажущихся аномалий можно избежать, применяя пирамиды энергии. Пирамиды энергии

Наиболее фундаментальным и. в определенном смысле, идеальным способом отображения связей между организмами на разных трофических уровнях служит пирамида энергии, обладающая рядом преимуществ.

Она отражает скорость образования биомассы в отличие от пирамид численности и биомассы, описывающих состояние экосистемы в фиксированный момент времени. Другими словами, пирамиды энергии характеризуют поток энергии (количество энергии, на единицу площади или объема, прошедшей через определенный трофический уровень за определенный период времени).

При одинаковой биомассе два вида совсем не обязательно содержат одинаковое количество энергии. Поэтому сравнение, основанное на биомассе, может дать неверный результат.

Пирамиды энергии позволяют сравнивать не только различные экосистемы, но и относительную значимость популяций внутри экосистемы, не получая при этом перевернутых пирамид. 

К основанию пирамиды энергии можно добавить еще один прямоугольник, отображающий поступление солнечной энергии. На рис.3 показана пирамида энергии водной экосистемы.

Хотя пирамиды энергии наиболее точно из трех типов экологических пирамид характеризуют взаимоотношения между организмами в экосистеме, получить данные для их построения труднее всего, так как при этом требуется больше измерений, чем при построении пирамид биомассы.. В частности требуется информация об энергетической стоимости данных масс организмов. На практике пирамиды энергии иногда могут быть построены с достаточной достоверностью на основе пирамид биомассы путем пересчета основанного на проведенных ранее экспериментах. Обычно в экосистемах насчитывают не более трех-четырех трофических уровней. Такой вывод вытекает из простых наблюдений. Общую массу организмов (их биомассу) на каждом трофическом уровне можно измерить путем сбора (или отлова) и последующего взвешивания. Определено, что на каждом трофическом уровне биомасса на 90 - 99 % меньше, чем на предыдущем. Очевидно, что существование большого числа трофических уровней невозможно из-за быстрого приближения биомассы к нулю. Причина резкого снижения биомассы при повышении трофического уровня заключается главным образом в том, что большая часть потребляемой пиши используется организмами для получения энергии, а на формирование тел консументов ее идет относительно мало.

Вопрос № 20: Источники загрязнения воды на объектах железнодорожного транспорта . Показатели качества волы. Контроль качества воды.

Вещества, вызывающие нарушение качества воды, называются загрязняющими. Наряду с физическими и химическими загрязнителями, имеет место тепловое и микробное загрязнение вод. 

Таблица 1. Объем сточных вод. сбрасываемых предприятиями железнодорожного транспорта, тыс. м³/год 

Таблица 2. Примерная классификация сточных вод предприятий железнодорожного транспорта 
 

Ежегодный объем отведения сточных вод в России составляет около 76 318 млн. м~, в том числе сброс в поверхностные водоемы -- 73 813 млн. м ; в накопители и на поля фильтрации -- 2494 млн. м . Около 6366 млн. м загрязненных стоков сбрасывается без очистки и 16 957 млн. м -- недостаточно очищенными. В табл. 1. приведены данные При этом следует чистой воды.

Объем сточных производственных вод предприятий железнодорожного транспорта, передаваемых в коммунальные системы канализации, в 1993 г. составлял 190 млн. м . Около 300 предприятий железных дорог имеют самостоятельные стоки в водоемы. Для очистки сточных вод на железных дорогах созданы и эксплуатируются очистные сооружения общей мощностью 1 18 млн. м . Однако часть из них уже морально устарела.

Сточные воды котельных содержат умягчители, продукты коррозии. Сточные воды от мойки подвижного состава содержат, мг/л: взвешенные вещества-- 20 ООО--30 000; синтетически поверхностно активные вещества (СПАВ) -- 2500--6000; нефтепродукты в эмульгированном состоянии -- 6000--12 000. Наличие на повер--хности воды масел и нефти ухудшает обменные процессы, снижает содержание кислорода в воде, что приводит к гибели рыб, например 1 л нефти загрязняет до 12 м поверхности воды водоема. Если содержание нефтепродуктов составляет более 200 мг/м , нарушается зоологическое равновесие водных объектов. Синтетические поверхностно активные вещества пагубно сказываются на развитии фитопланктона. Свинец, ртуть, кадмий, никель, цинк, марганец, попав в воду, делают ее токсичной, что приводит не только к гибели зоопланктона, но и наносит вред здоровью людей. Стоки гальванических участков по металлам превышают ПДК в 2000--5000 раз. Пестициды, попадающие в воду при обработке лесопосадок, садов и огородов, отрицательно влияют на живые организмы и людей, потребляющих такую воду (табл. 2). Большой вред водным объектам наносит строительство мостов и других сооружений на реках.

Хозяйственно-бытовые стоки приводят к биологическим загрязнениям воды, что может вызвать кишечно-желудочные заболевания (холеру, тиф) и заболевания печени (гепатит). Особенно опасны сточные воды пунктов санитарной обработки белья и спецодежды, стоки от больниц, бытовые стоки, которые, попадая в воду, могут     

Таблица 3. Последствия от употребления человеком загрязненной воды 

приводить к различным глистным заболеваниям (аскаридоз, эхиноккоз и т. п.). Органические загрязнения часто приводят к не предугадываемым процессам -- связыванию кислорода в воде, гибели живых организмов и фитопланктона. Избытки фосфора и азота в воде приводят к ее цветению и нарушению биологического равновесия в водоемах (табл. 3).

Радиоактивные вещества, попадая в воду, вызывают ее ионизацию, что неблагоприятно сказывается на развитии живых организмов. Более того, фитопланктон и рыбы способны усваивать большое количество радиоактивных веществ и накапливать их в своем организме до значительных концентраций. Потребление такой рыбы для пищи опасно для здоровья людей.

Водные объекты с допустимой степенью загрязнения могут использоваться для всех видов водопользования без ограничений; с умеренной степенью загрязнения используется только для культурно-бытового водопользования; с высокой степенью загрязнения опасны для любого вида водопользования. Водные объекты с чрезвычайно высокой степенью загрязнения абсолютно непригодны для всех видов водопользования.

Степень экологической безопасности водных объектов Р_эб может быть выражена следующим образом:

где Пф -- фактическое значение показателей качества воды; Пн-- нормируемые значения показателей качества воды.

Снизить загрязненность водных бассейнов можно путем создания маловодной или безотходной технологии с замкнутыми водооборотными циклами, включающими в себя промежуточную очистку и охлаждение воды, а также утилизацию загрязнений; путем совершенствования технологии и оборудования с целью снижения водопотребления и уменьшения загрязнения воды; благодаря использованию устройств для очистки воды от тепловых, биологических, химических, физических загрязнений, уменьшению загрязненности от использования пестицидов в сельском хозяйстве путем замены их биологическими способами.

Предельно допустимые сбросы (ПДС) веществ в водные объекты характеризуются максимально допустимой массой веществ, которые могут быть отведены в установленном режиме в данном пункте в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС устанавливается с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования и водоотведения, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения 1 массы сбрасываемых веществ между водопользователями приводить к различным глистным заболеваниям (аскаридоз, эхиноккоз и т. п.). Органические загрязнения часто приводят к не предугадываемым процессам -- связыванию кислорода в воде, гибели живых организмов и фитопланктона. Избытки фосфора и азота в воде приводят к ее цветению и нарушению биологического равновесия в водоемах (табл. 3).

ПДС устанавливают в соответствии с Инструкцией по нормированию выбросов загрязняющих веществ в водные объекты и Инструкцией о порядке согласования и выдачи разрешений на специальное водопользование.

Значение ПДС определяется для всех категорий водопользования по основным вредным веществам: 

ПДС_i=V_общС_стi;

У _общ = (V_np+ V_хб)- V_БB, 

где V_пр -- объем водопотребления для произвола венных нужд; V_хб -- объем водопотребления для хозяйственно-бытовых нужд; Где V_БB -- объем безвозвратною потребления воды: С_cтi. -- концентрация вредного вещества в стоке.

Предприятия должны согласовывать объемы спросов в водоемы с органами охраны природы на местах. Администрация предприятия направляет в органы охраны природы письмо-ходатайство, проект нормативов предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ, сведения о предприятии, характеристику водного объекта, список мероприятий по достижению предельно допустимых стоков, данные о порядке контроля за соблюдением предельно допустимых стоков. После рассмотрения проекта нормативов предельно допустимых к сбросу в водоемы загрязняющих веществ по всем загрязняющим ингредиентам, отдел согласования нормативов и выдачи разрешений областного (городского) комитета охраны окружающей среды выдает разрешение и утверждает ПДС или ВСС с указанием перечня и количества загрязняющих веществ, которые допускается сбрасывать в водоемы, а также утверждает свойства сточных вод и срок действия разрешения (3--5 лет).

При сбросе сточных вод в канализацию предприятие заключает договор с органами водного хозяйства на водопотребление и водоотведение. В договоре оговариваются объем водопотребления и водоотведения. права и обязанности сторон, особые условия по водопользованию и водоотведению, порядок изменения и расторжения договора, порядок расчётов завода пользование и водоотведение.

Помимо производственных и хозяйственно-бытовых стоков, существуют ливневые стоки, которые отводятся с территории предприятия периодически. Их объём 

V_ПС=V_VбFt

где V_Vб, удельное количество осадков на единицу площади территории предприятии в единицу времени; F -площадь предприятия: t - время выпадения осадков.

Каждое предприятие должно иметь очистные сооружения, водохозяйственные системы, под которыми понимается комплекс водных объектов и гидротехнических сооружений, предназначенных для рационального водопользования и охраны вод. Водоохранные комплексы призваны обеспечить поддержание требуемого количества и качества воды в водных объектах, расположенных вблизи предприятия.

Для обеспечения санитарных требований к воде водопользователи обязаны:

проводить технологические, санитарно-технические, организационно-хозяйственные мероприятия, обеспечивающие бесперебойную работу очистных сооружений и соблюдение гигиенических нормативов качества воды водных объектов;

согласовывать с органами Госкомприроды и санитарного надзора изменения в технологии производства, увеличение производственной мощности, величину предельно допустимых сбросов;

обеспечивать систематический лабораторный контроль за работой очистных сооружений, составом и величиной сбросов сточных вод. качеством воды;

иметь планы ликвидации аварий и разрабатывать режимы водопользования в случае аварийного загрязнения водного объекта. 

Контроль качества воды

Вода характеризуется составом и свойствами, которые определяют ее пригодность для конкретных видов водопользования. Оценка качества воды проводится по признакам, которые выбираются и нормируются в зависимости от вида водопользования. Один из признаков воды считается лимитирующим. В качестве лимитирующего принимается признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде. Обобщенная числовая оценка качества воды осуществляется по индексу, который является совокупностью основных показателей по видам водопользования. Качество, состав и свойства воды в водоемах регламентируются гигиеническими требованиями и санитарными нормами.

Для гигиенической оценки воды используют следующие показатели: количество взвешенных веществ, количество плавающих веществ, окраска, температура, водородный показатель рН, минеральный состав, растворенный кислород, биологически полное потребление кислорода (БПКполное)_ч химическое потребление кислорода (ХПК), наличие возбудителей заболеваний, количество лак-тозоположительных кишечных палочек (ЛКП), количество калифагов в бляшкообразующих единицах, наличие жизнеспособных яиц гельминтов и простейших кишечных, количество химических веществ (табл. 4). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Табл.4 Гигиенические требования к составу и свойствам воды 

Для санитарной оценки воды используются показатели: предельно допустимые концентрации веществ в воде, ориентировочно допустимые уровни веществ в воде (ОДУ), лимитирующие признаки вредности (санитарно-токсикологический. общесанитарный, органолептический с расшифровкой его свойств: запаха, влияния на окраску, образование пены, образование пленки, придание привкуса), класс опасности веществ.

Химические вещества в воде подразделяются на классы опасности: I класс -- чрезвычайно опасные; II класс -- высокоопасные; III класс -- опасные; IV класс -- умеренно опасные.

Отнесение вредных веществ к классу опасности зависит от их токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные эффекты, вида лимитирующего показателя вредности (табл. 5).

В России действует государственный водный кадастр, предусматривающий систематизированный учет вод по количественным и качественным показателям, регистрацию водопользования. Наряду с единичным контролем, применяется автоматизированный контроль качества воды с системой предупреждения о нарушениях норм ее качества. Государственный контроль за использованием и охраной вод осуществляется органами Гидромета, Санитарного надзора, органами охраны природы в соответствии с Положением о государственном контроле за использованием и охраной вод.

Качество воды проверяется не реже одного раза в месяц. Пробы берутся в зависимости от источника водопотребления и типа водозабора. В каждом случае составляется протокол исследования качества воды, в котором указывается наименование источника, место взятия пробы, кем взята проба, время взятия пробы и доставки ее в  

Таблица 5. Предельно допустимые концентрации вредных вешеств в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользовании