Контрольная работа по «Экология». 8

     Министерство  образования и науки Российской Федерации

     Пермский  институт (филиал)

     государственного  образовательного учреждения высшего  профессионального образования

     «Российский государственный торгово-экономический  университет» 
 
 
 

     Контрольная работа

     по  дисциплине «Экология» 
 
 
 
 

                                                                 Выполнила:

                                                                 студентка группы ЭЗ-13

                                                                 Каменских Т.А.

                                                                 Проверила:

                                                                 № зачетной книжки: 2164

                                                                 Преподаватель:

                                                                 Москвитинова Т.Б.

                                                                 Дата проверки _______

                                                                 Оценка _____________

                                                                 Подпись ____________

     Пермь 2011

1. Обоснование необходимости глобального  перехода на ресурсосберегающие технологии.

     Очевидно, что мировые природные ресурсы  нашей планеты не безграничны. Человек  и общество в целом на протяжении всего периода своего существования активно потребляют мировые запасы природных ресурсов планеты. Чем выше становится уровень развития общества, тем больше ресурсов задействовано в функционировании мирового хозяйства. Это и природные ресурсы, и трудовые ресурсы, и экономические ресурсы. Очевидно, что самым главным богатством нашей планеты являются Жители планеты Земля. Но, если трудовые и экономические ресурсы в значительной степени контролируются человеком с точки зрения их восполнения и управления ими, то природные ресурсы – это то богатство, которым одарила нас планета Земля, и которое является одним из важнейших факторов развития общества. 

     1.1. Природные ресурсы нашей планеты весьма многообразны. Это земельные и почвенные ресурсы, водные и лесные ресурсы, растительный и животный мир, минеральные ресурсы и т.д. Мировые запасы природных ресурсов различны в разных частях земного шара. Потребление же тех или иных мировых запасов природных ресурсов увеличивается или уменьшается по мере их востребованности в различные периоды развития общества. Эта потребность, в свою очередь, может удовлетворяться только по мере развития технического прогресса в освоении мировых природных ресурсов. Так например, нефть, открытую не одно столетие назад, в качестве топлива в промышленных масштабах стали использовать только с середины 19 века, то есть тогда, когда появились технические возможности по активной добыче и переработке этого природного ресурса. 

     1.2. Мировые запасы: земельные, водные, лесные.

     Такие мировые природные ресурсы, как земельные, водные, лесные, - человечество использует фактически с момента своего зарождения. Земельные природные ресурсы составляют примерно треть всей площади поверхности Земли. Из общей площади поверхности земного шара 510 млн кв км суша занимает 149 млн кв км, остальное приходится на водные ресурсы: моря и океаны. Если из общей площади суши вычесть ледники Арктики и Антарктиды, то общая площадь земельного фонда планеты окажется равной 134 млн кв км. Из них только 40 млн кв км покрыто лесом и относится к лесным природным ресурсам Земли. Общие запасы воды на нашей планете оцениваются количеством в 138 млн куб км, но пресной воды, находящейся в распоряжении человека – только 0,3% от общего количества воды на Земле. Остальное – это соленые воды Мирового океана, полярные льды и соленые подземные воды.

     При этом потребление мировых запасов  земных, лесных, водных природных ресурсов постоянно растет. На планете замечается «истощение» или «деградация» земельных  природных ресурсов, которые происходят вследствие эрозии, заболачивания, опустынивания земель, использования их для промышленного строительства. Несмотря на кажущиеся огромными, лесные природные ресурсы Земли уже оказались близкими к исчерпанию. И поддержание их хотя бы на текущем уровне возможно лишь при переходе к новым ресурсосберегающим технологиям, способствующим охране природы и восстановлению мировых запасов леса. Аналогично, мировое потребление воды выросло за последние 50 лет примерно в 4 раза и приблизилось к цифре 5000 куб км в год. Здесь также вопрос ресурсосбережения мировых запасов воды и рационального использования природных ресурсов с каждым годом становится все более и более актуальным.

     Добавим также, что именно деятельность человека, связанная с потреблением природных  ресурсов, не только истощает их мировые запасы, но и может нанести непоправимый вред всей планете. Примером тому служит проблема глобального потепления, активно обсуждаемая в последние годы.

     1.3. Мировые запасы сырьевых ресурсов.

     Кроме уже перечисленных мировых природных  ресурсов, важнейшими в условиях современной цивилизации оказываются не только земельные, лесные и водные мировые запасы, а также сырьевые или минеральные природные ресурсы, к которым относятся нефть, уголь, природный газ, металлические руды и т.д. Именно мировые запасы минерального сырья и топлива стали в последнее столетие основой для развития всей мировой экономики.

     Из  всех топливно-энергетических мировых  запасов самая большая доля (порядка 60%) приходится на уголь. Разведанные  мировые запасы каменного и бурого угля составляют порядка 5 трлн. т, из них доказанные запасы – менее 2 трлн. т. Доказанные мировые запасы нефти составляют сейчас порядка 140 млрд т. Наибольшая часть из них сосредоточена на Ближнем и Среднем Востоке – на их долю приходится около 64% всех мировых запасов нефти. Разведанные мировые запасы природного газа выросли за последние десятилетия в 1,5 раза и приблизились к цифре в 150 трлн. куб км.

     Один  из самых важных вопросов, связанный  с мировыми запасами природных ресурсов – это: на сколько лет хватит человечеству мировых запасов нефти, газа и других полезных ископаемых. К сожалению, точный ответ на этот вопрос никто дать не может. Самые пессимистические прогнозы называют цифру порядка 20 лет для нефти, чуть больше для газа и 200 лет для угля, исходя из разведанных ресурсов и постоянно растущего потребления. Оптимистические прогнозы нацеливают нас еще на несколько десятилетий – до 50 лет для нефти, 70 лет для газа, и до 400 лет для угля, надеясь на еще неразведанные месторождения.

     Однако, какими бы не были эти цифры, существенным является то, что очень многие мировые природные ресурсы (в том числе нефть, газ, уголь) являются невосполняемыми. Но даже и восполняемые ресурсы (лес, вода, почва и т.д.) тоже не могут эксплуатироваться бесконечно. Именно поэтому, задача сохранения и рационального использования природных ресурсов нашей планеты – одна из приоритетных в развитии современного мирового хозяйства. И как бы не были глубоки наши самые большие озера, как бы не были огромны наши леса и поля, всё это нужно беречь, сохраняя природу планеты Земля. 

      1.4. Направления перехода к экологически чистым и ресурсосберегающим технологиям

     Для любых видов деятельности существует несколько принципиально возможных направлений перехода к экологически чистым, ресурсосберегающим безотходным технологиям. Повышение культуры труда. Одной из наиболее частых причин неблагоприятных воздействий на природу является низкая культура производства и нарушение норм эксплуатации и технологической дисциплины. За счет нормального, скрупулезного ведения любой деятельности можно было бы уменьшить на 30-50% и более. При это на 10-20% уменьшается расход сырья и энергии, количества твердых отходов, улучшается качество продукции. Повышение культуры труда имеет превосходное значение и для осуществления более существенного изменения деятельности людей при использовании принципиально новых экологически чистых технологий. 

     1.5. Рециркуляции продуктов и сред и утилизация отходов. Воздействие на окружающую среду уменьшается, если в технологическом процессе замкнуты в цикле вода, воздух, технологические продукты, теплота. При этом сокращается потребление ресурсов и непосредственное воздействие на окружающую среду. При утилизации отходов отпадает необходимость в их уничтожении или захоронении, удешевляется основная продукция, уменьшается потребность в первичном сырье. Утилизация отходов требует тщательного анализа их состава и установление оптимальных направлений их использования. При этом важны подготовка отходов к переработке, и их тщательная классификация, и раздельный сбор, и создание экономических стимулов для применения.  

     1.6. Создание и применение новых ресурсосберегающих безотходных процессов. Особенностью этих технологий является то, что в результате применения нестандартных инженерных решений, основанных на глубоком анализе существа технологического процесса вскрытий и разрешений противоречий, препятствующих достижению оптимального с экономических и экологических позиций результата, удается сократить потребление ресурсов и существенно уменьшить образование отходов, выбросов, побочных продуктов.

     При этом улучшается качество продукции, сокращаются  затраты, экологический эффект оказывается бесплатным приложением к большому экономическому эффекту, достигающемуся за счет использования более совершенных технологий.

     Дело  в том, что в большинстве традиционных процессов сырье может превращаться в различные вещества, а не только в целевой продукт. Чтобы количество примесей не было слишком большим, оставляют определенное количество не прореагировавшего сырья. В результате стоимость блока разделения обычно в несколько раз больше стоимости блока синтеза, а энергетические затраты блока разделения больше в десятки раз. Обычно с целью охраны природы изыскивают пути утилизации побочных продуктов или их безопасного хранения. Однако наиболее эффективный путь сокращения расхода ресурсов,  удешевления производства и многократного уменьшения количества отходов – это применение высокоактивны и селективных катализаторов. В этом случае катализаторы увеличивают скорость только нужной реакции и часто даже замедляют побочные процессы. В этом случае в продуктах реакции оказывается только целевой продукт и затраты на его выделение и очистку многократно сокращаются, а значит сокращаются расход сырья и воздействия на природу. 

      1.7. Производство экологически эффективной продукции. Это направление предполагает выпуск продукции, производство которой требует расходования меньшего количества сырья, применение которой требует меньшего расхода ресурсов и связанно с малыми воздействиями на продукт, к этой же группе относятся долговечные материалы, отличающиеся высокими эксплуатационными характеристиками. Во всех случаях применения экологически чистых технологий необходим глубокий и всесторонний анализ ситуации, выяснение действительных причин экологических затруднений и степени экологического риска, поиск новых решений с учетом их возможных долгосрочных последствий, с учетом их экономической, экологической и социальной значимости. Охрани природы исключительно выгодна, если ориентироваться на использование ресурсосберегающих безотходных процессов, где экологический эффект оказывается бесплатным приложением к большому экономическому эффекту, достигаемому в результате использования более совершенных технологий и видов деятельности. 

2. Атмосферы, причины ее загрязнения, последствия для биосферы  и человека.

       В основном существуют три  основных источника загрязнения  атмосферы: промышленность, бытовые  котельные, транспорт. Доля каждого  из этих источников в общем  загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. 

       2.1 Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются   следующие:

       а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.  

       б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.  

       в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 1 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.  

       г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.  

       д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.  

       е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.  

       ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг. сернистого газа и 4,5 кг. пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода. 

              2.2.   Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК) Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО - Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (окислы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной. 

              2.3. Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений  от вредителей, болезней и сорняков. Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате недозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. Пестициды, с одной стороны, спасают урожай, защищают сады, поля, леса от вредителей и болезней, уничтожают сорную растительность, освобождают человека от кровососущих насекомых и переносчиков опаснейших болезней (малярия, клещевой энцефалит и др.), с другой стороны – разрушают естественные экосистемы, являются причиной гибели многих полезных организмов, отрицательно влияют на здоровье людей. Пестициды обладают рядом свойств, усиливающих их отрицательное влияние на окружающую среду. Технология применения определяет прямое попадание на объекты окружающей среды, где они передаются по цепям питания, долгое время циркулируют по внешней среде, попадай из почвы в воду, из воды в планктон, затем в организм рыбы и человека или из воздуха и почвы в растения, организм травоядных животных и человека.

     Вместе  с навозом в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека. 

3. Понятие о тяжелых и  токсичных элементах.

     Роль  металлов в развитии и становлении  технической культуры человечества исключительно велика. Твердость, пластичность, ковкость сделали их незаменимым материалом для изготовления орудий труда и производства. Исторически сложившиеся названия “Бронзовый век”, “Железный век “ говорят о сильном влиянии металлов и их сплавов на все направления развития производства.

     И в нашей повседневной практике мы ежеминутно сталкиваемся с металлами. Выглянув на улицу, мы видим сотни  автомашин, каждая из которых сделана  из металлов. Мы видим металлические  тросы, мосты, рельсы, трамваи, поезда и, наконец, самолеты, в конструкции которых использованы алюминий, железо, медь, хром, ванадий, титан.…

     И в нас самих есть металлы. Они  используются для осуществления  различных процессов в организме. Но не всегда металлы являются необходимыми. Многие из них даже являются для организма опасными. Так, например, свинец – металл, который при контактах с кожей и при попадании в организм вызывает наибольшее количество тяжелейших заболеваний.  

     3.1. Тяжелые металлы.

     Тяжелые металлы - это элементы периодической  системы с относительной молекулярной массой больше 40. Так сложилось, что термины "тяжелые металлы" и "токсичные металлы" стали синонимами.

     На  сегодняшний день безоговорочно  к числу токсичных относят  кадмий, ртуть, свинец, сурьму. Деятельность значительной части остальных в живых организмах можно оценить только на "отлично". Действительно, металлы в ионной форме входят в состав витаминов, гормонов, регулируют активность ферментов. Установлено, что для белкового, углеводного и жирового обмена веществ необходимы Mo, Fe, V, Co, W, B, Mn, Zn; в синтезе белков участвуют Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, Co; в кроветворении - Co, Cu, Mn, Ni, Zn; в дыхании - Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, Co. Справедливо утверждение о том, что нет вредных веществ, есть вредные концентрации. Поэтому ионы меди, кобальта или даже хрома, если их содержание в живом организме не превышает естественного, можно именовать микроэлементами, если же они генеалогически связаны с заводской трубой, то это уже тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть,  свинец,  кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных  и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах,  поэтому, несмотря  на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов  в промышленных  сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений  поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть,  свинец и кадмий.  Ртуть переносится в   океан с материковым стоком и через атмосферу.

     Согласно  одной классификации, к группе тяжелых металлов принадлежит более 40 элементов с высокой относительной атомной массой и относительной плотностью больше 6. По другой классификации, в эту группу включают цветные металлы с плотностью большей, чем у железа (свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, олово, сурьма, висмут, ртуть).

     Число же опасных загрязнителей, если учитывать  токсичность, стойкость и способность  накапливаться во внешней среде, а также масштабы распространения  указанных металлов, значительно  меньше.

     Прежде всего представляют интерес те металлы, которые наиболее широко и в значительных объемах используются в производственной деятельности и в результате накопления во внешней среде представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и токсических свойств. К ним относят свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден и мышьяк.  

     4. Перспективы развития  цивилизации, путь  к устойчивому  развитию. 

     4.1. Устойчивое развитие – развитие человечества, при котором удовлетворение потребностей настоящих поколений осуществляется без ущерба для будущих поколений; управляемое сбалансированное развитие общества, не разрушающего своей природной основы и обеспечивающее непрерывный прогресс цивилизации.

     Понятие «устойчивое развитие» должно определяться с помощью двух своих основных признаков антропоцентрического и  биосфероцентрического. Под антропоцентрическим  признаком в широком смысле понимается выживание человечества (страны) и  способность (возможность) его дальнейшего непрекращающегося (устойчивого), непрерывно долгого развития, чтобы наши потомки имели бы не меньше возможностей по сравнению с настоящим поколением по удовлетворению своих потребностей в природных условиях и экологических условиях Земли и Космоса.

     Биосфероцентрический (в общем случае   экологический) признак понятия связан с сохранением  биосферы как естественной основы всей жизни на Земле, ее устойчивости и  естественной эволюции, с тем чтобы  дальнейшее развитие человечества не происходило бы в экофобной форме.

     Формулирование  новой стратегии развития означает постепенное соединение в единую самоорганизующую систему экономической, экологической и социальной сфер деятельности. В этом смысле устойчивое развитие должно характеризоваться  (как минимум) экономической эффективностью, биосферосовместимостью и социальной справедливостью при общем снижении антропогенного пресса на биосферу.

     Формирование  хозяйственной деятельности, не разрушающей  биосферу, а ее сохраняющей, т.е. экологодопустимой, не выходящей за пределы несущей (экологической) емкости экосистем   одна из центральных задач становления будущего «устойчивого» общества. Биосфера с этой точки зрения должна рассматриваться уже не только как кладовая и поставщик ресурсов, а как фундамент жизни, сохранение которого должно быть обязательным условием функционирования социально-экономической системы и ее отдельных элементов.

     Пока  не существует достаточно научно обоснованного  решения создания полностью биосферосовместимого хозяйства. Возросшая мощь хозяйственной деятельности XX в., ориентированная на быстрые темпы экономического роста, стала разрушительной силой для человека и биосферы. Биосферосовместимая экономика пока выглядит как очередная утопия и неясны пути и механизмы ее формирования, которые устроили бы современную и будущую цивилизацию. Разрешение этого эколого-экономического противоречия видится в создании новой модели хозяйствования, «равновесной» или «устойчивой» экономики, базирующейся на принципах всесторонней и полной интенсификации и экологизации.