Экология

Масса нефтепродуктов, извлекаемых из 1 м3 сточной воды: m1 = 1000 · 6930 = 6,93 · 106 мг = 6,93 кг.

Масса нефтепродуктов, извлекаемых из сточных вод установкой за год, составляет:

m2 = 2,628 · 106 (м3) · 6,93 (кг/м3) = 18,212 · 106 (кг) = 18212 тонн.

Задача 2. Рассчитайте кратность начального разбавления при выпуске сточных вод на среднюю глубину водоема.

№	V, м/с	Нср, м	q, м3/ч
варианта
1	5	3,2	1000
2	6	4,5	1100
3	7	5,3	1200
4	8	6,9	1300
5	10	7,0	1400
6	12	8,1	1500
7	14	9,8	1600
8	16	10,5	1700
9	10	5,5	900
10	8	7,1	1000
11	9	9,3	1050
12	11	10,1	1100
13	14	3,7	1250
14	5	6,1	1200
15	3	5,4	1350
16	2	6,1	1050
17	7	7,9	950
18	8	3,5	1000
19	9	4,2	1250
20	12	9,2	1400

Расчёт произведите по формуле

=	,	∙	∙	ср	,
	,	∙	∙	ср

где V – скорость ветра над водой в месте выпуска сточных вод, м/с; Нср – средняя глубина водоёма вблизи выпуска, м;

q – максимальный часовой расход сточных вод, м3/ч.

71

Задача 3. Запасы воды в ледниках составляют 68,7 % от общих запасов пресной воды на Земле. На сколько метров повысится уровень Мирового океана, если произойдет таяние льда? Какие причины могут способствовать этому и к чему это может привести?

Задача 4. В выработанной шахте было захоронено 2800 тонн известковой суспензии, содержащей 10 % мышьяка (As). В последующем 5,6 % мышьяка перешло из суспензии в грунтовые воды, объем которых в районе расположения свалки составляет 3 млн м3. Оценить степень опасности использования для питья воды из колодцев, если безопасная недельная доза для человека составляет 0,5 мг As. При разовом поступлении 1,5–2 мг мышьяка на 1 кг веса человека наступает смерть. Дать токсикологическую характеристику мышьяка.

ТЕМА 6. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №8. МЕТОД РАСЧЁТА ВОЗМОЖНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ЭКОСИСТЕМ ПО БИОКЛИМАТИЧЕСКОМУ ПОТЕНЦИАЛУ

Биоклиматический потенциал имеет очень большое значение для продуктивности растительных ценозов. Те или иные условия, складывающиеся в основных зонах производства растительной продукции, влияют на обеспеченность промышленности сырьем, животноводства – кормами, население страны – продуктами питания.

Задание

Выполните расчёт возможной продуктивности экосистем по биоклиматическому потенциалу (табл. 15).

Таблица 15

Исходные данные

№	Регион	Культура		Кр	Кп
варианта
			2200
1	Архангельский	Кукуруза		1,20	0,60
2	Ленинградский	Озимая пшеница	1450	1,20	0,60
3	Ивановский	Озимая рожь	1350	1,10	0,55
4	Владимирский	Овес	1400	1,12	0,56
5	Костромской	Ячмень	1350	1,18	0,59
6	Московский	Яровая пшеница	1450	0,99	0,53

72

Окончание табл. 15

№	Регион	Культура		Кр	Кп
варианта
7	Ярославский	Горох	1250	1,00	0,45
8	Волгоградский	Гречиха	1300	0,95	0,40
9	Псковский	Люпин	1700	1,08	0,55
10	Новгородский	Огурец	1200	0,96	0,40
11	Тульский	Томат	1500	0,96	0,45
12	Омский	Капустные	1100	0,94	0,39
13	Смоленский	Свекла	1400	0,96	0,41
14	Кировский	Морковь	1500	1,20	0,60
15	Курский	Репа	1000	1,04	0,53
16	Воронежский	Картофель	1250	1,18	0,60
17	Краснодарский	Яровая пшеница	1550	0,83	0,35
18	Саратовский	Озимая пшеница	1500	0,96	0,43
19	Рязанский	Огурец	1250	1,04	0,42
20	Липецкий	Морковь	1450	0,82	0,35

Продуктивность экосистем по биоклиматическому потенциалу определяется по следующей формуле:

			БКП =	∙	∑	> 10	,
где БПК – биологический потенциал продуктивности1000								экосистем, баллы;
ний	∑	> 10	– сумма среднесуточных активных температур воздуха за лет-
	период, превышающих + 10 °С;
	Кр	– коэффициент биологической				продуктивности, который зависит

от влагообеспеченности растений и представляет собой отношение максимальной продуктивности в условиях достаточного увлажнения к продуктивности при недостатке влаги;

1000 °С – сумма температур на северной границе полевого земледелия, которая показывает качественную и количественную оценку биологической продуктивности климата.

Величину потенциальной биологической продуктивности пересчитывают на продуктивность той или иной культуры по следующей формуле:

= п ∙10∙БКП,

где m – продуктивность, ц/га;

Кп – коэффициент продуктивности культур (т. е. количество урожая на каждые 100° сумм температур).

73

Форма отчета о выполненной работе

Содержание отчета включает исходное задание, формулы и результат расчета определения продуктивности экосистемы по биоклиматическому потенциалу и продуктивность той или иной культуры (в зависимости от варианта).

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №9. ПРОБЛЕМА НАКОПЛЕНИЯ НИТРАТОВ В РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ

Современное земледелие, связанное с интенсивным использованием удобрений, способствует избыточному накоплению нитратов (NO3) в продуктах растительного происхождения: картофеле, овощах, фруктах.

В растениях нитраты, преобразуясь в другие формы азота, входят в состав белков, нуклеиновых кислот, т. е. играют важную роль в структуре и обмене веществ растений.

При избыточном поступлении нитратов в растения они не успевают усваиваться и накапливаться в них, не причиняя вреда. Попадая с растительной продукцией в организм человека, нитраты включаются в состав крови, аминокислот. При избытке нитраты восстанавливаются до нитритов и нарушают транспортную функцию крови, взаимодействуют с другими азотными соединениями и образуют вещества, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами.

Особенно опасно высокое содержание нитратов, попадающих в организм с питьевой водой. Предельно допустимая концентрация нитратов в питьевой воде в нашей стране составляет 10 мг/л. В организм взрослого человека без вреда для здоровья может поступать до 325 мг нитратов в сутки.

Главный источник нитратов в пище человека – овощи, картофель, фрукты. На их долю приходится более 80 % нитратного азота, поступающего в человеческий организм, остальной нитратный азот попадает с питьевой водой, мясом и др.

Задание 1. По данным таблицы определите урожайность культур и содержание в них нитратов. Сделайте вывод об опасности продуктов, сравнив содержание нитратов в них с ПДК. (Пустые ячейки заполняются студентами самостоятельно.)

74

	Культура	Урожай		ПДК NO3 в	Вынос нитратов	Содержание
				продукции,	овощами и
		%	т			NO3, мг/кг
				мг/кг	картофелем, кг
	Капуста	8		500	1302
	Морковь	26		250	2451
	Лук	0,001		80	0,03
	репчатый
	зеленый	0,0001		600	0,03
	Огурец	2,5		150	171,4
	Редис	0,1		1100	36,9
	Свекла	0,9		1400	377,9
	Томаты	0,4		150	30,9
	Картофель			250	4257,5
	Всего	100	42850	–	–	–

Задание 2. В организм взрослого человека может поступать не более 325 мг нитратов в сутки без ухудшения его здоровья. В меню человека входили следующие продукты с определенным содержанием нитратов (в скобках):

	№	Продукты	Вес продукта, г
	варианта		(содержание NO3 в сырой массе, мг/кг)
		Картофель	520		(150)
	1	Морковь	350		(180)
		Лук зеленый	120		(220)
		Свекла	240	(1070)
	2	Редис	100	(1000)
		Картофель	450		(180)
		Картофель	500		(130)
	3	Томаты	500 (60)
		Огурец	250		(140)
		Свекла	240	(1050)
	4	Виноград	300 (50)
		Укроп	20	(920)
		Томаты	450 (85)
	5	Огурец	200		(150)
		Салат	90	(850)
		Огурец	250		(160)
	6	Лук репчатый	25		(60)
		Капуста белокочанная	340		(180)
		Картофель	500		(145)
	7	Петрушка	40 (1100)
		Перец сладкий	120		(150)

75

	№	Продукты	Вес продукта, г
	варианта		(содержание NO3 в сырой массе, мг/кг)
		Морковь	300 (200)
	8	Укроп	25 (950)
		Картофель	600 (170)
		Щавель	80 (1800)
	9	Салат	70 (800)
		Томаты	300 (45)
		Томаты	400 (75)
	10	Огурец	300 (230)
		Картофель	100 (50)

Необходимо учесть, что картофель и свеклу использовали в вареном виде, остальные овощи и фрукты – в сыром. Содержание нитратов в продукте меняется в зависимости от используемой в пищу части растения и вида обработки (табл. 16).

			Таблица 16
Количественное содержание нитратов в различных культурах
Культура		Содержание нитратов
	Пониженное	Среднее	Повышенное
Картофель	Мякоть клубней	Ботва, глазки	Корни, кожура клуб-
	(на 20 %)	клубней	ней (на 20 %)
Капуста	Листья без кроющих		Кочерыга, кроющие
		Черешки листьев	зеленые листья (на 20
белокочанная	(на 20 %)		%)
Морковь	Мякоть корнеплода	Розетки листьев	Корни (на 20 %)
	(на 20 %)
Огурец	Мякоть плода	Листья	Стебли, корни, осно-
	(на 20 %)		вание плода (на 20 %)
Свекла	Средняя часть кор-	Верхняя и ниж-	Корни, верхушка
	неплода (на 18 %)	няя часть корне-	корнеплода
		плода	(на 18 %)
Укроп	Листья (на 10 %)	Стебли, черешки	Корни (на 10 %)
		листьев
Лук зеленый	Зеленые листья	Основание ли-	Донце луковицы
	(на 10 %)	стьев	(на 10 %)
	Средняя часть кор-	Верхняя и ниж-
Редис	неплода (на 20 %)	няя часть корне-	Корни (на 20 %)
		плода

76

Таблица 17

Количественное содержание нитратов в различных культурах после проведения соответствующей обработки

	Способы обработки продукции	Уменьшение содержания
		нитратов в продукции
	Намачивание кочанов капусты, огурцов, томатов, кор-
	неплодов, картофеля в подсоленной (1,0–1,5 %-ный	В 1,5 раза
	раствор поваренной соли) холодной воде в течение
	двух часов
	Варка очищенных от кожуры корнеплодов с после-	В 2 раза
	дующим удалением отвара
	Обработка овощей горячей водой и их сушка, блан-	До 60 %
	ширование паром

Ежедневно употреблялось: 2 л воды с содержанием NO3 5 мг/л, мясные продукты (потребление нитратов – 30 мг/сутки). Возможно ли применение такого количества продуктов в сутки без нанесения вреда здоровью?

Форма отчета о выполненной работе

Содержание отчета включает исходное задание и результаты расчетов. Результаты включают:

1)определение урожайности культур и содержания в них нитратов;

2)вывод об опасности продуктов по содержанию нитратов.

ЗАДАЧИ

Задача 1. В завезенной на склад партии картофеля содержание нитратов составляет 20 мг/кг. При варке картофеля разрушается 50 % нитратов. Опасно ли ежедневное потребление в пищу 0,5 кг картофеля из этой партии, если допустимая недельная доза для человека 150 мг нитратов, а отравление наступает при разовом потреблении 300 мг. Дайте токсикологическую характеристику нитратов.

Задача 2. Селен (Se) – микроэлемент, его недостаток – менее 10 мг/кг веса человека – вызывает заболевание сердечно-сосудистой системы и способствует развитию онкологических заболеваний, избыток – более 100 мг/кг – вызывает болезнь суставов. Королем селеносодержащих растений является чеснок, в 1 кг которого содержится 140 мг селена. Сколько требуется человеку съесть чеснока, чтобы устрнить ежедневный селеновый дефицит – 100 мкг/кг веса человека? Дайте токсикологическую характеристику селена.

Задача 3. Оцените степень опасности употребления в пищу моркови, выращенной на почве, содержащей 100 мг/кг бора, если в морковь переходит 3 % бора, а урожай моркови 300 ц/га. При содержании бора менее 1 мг/кг веса человека в организме ощущается дефицит бора, а при 190 мг/г наблюдается токсиче-

77

ское действие. Ежедневная норма поступления бора в организм – 10 мг/кг. Принять ежедневное потребление моркови – 300 г; плотность почвы – 1,4 кг/дм3, глубина пахотного слоя почвы – 40 см. Дайте токсикологическую характеристику бора.

Задача 4. Определите содержание гигроскопической воды в почве, если известна масса навеска воздушно-сухой почвы до и после высушивания.

№	Масса навески, г
варианта
	воздушно-сухой почвы, г	после высушивания, г
1	1,5267	1,4890
2	2,6589	1,3659
3	3,2525	2,3565
4	2,1459	2,1045
5	1,3658	1,2356
6	1,3652	1,0578
7	1,9520	0,9852
8	2,4589	1,9875
9	3,4523	3,2587
10	1,9510	1,5689
11	1,6954	1,0268
12	1,2587	0,9585
13	3,2356	3,1578
14	4,5689	4,3298
15	2,4545	2,4058
16	1,7812	1,3275
17	3,2520	3,1536
18	4,2010	4,1589
19	3,9850	2,5287
20	2,7898	2,6521

Решение.

№	Масса навески, г
варианта	воздушно-сухой почвы	после высушивания
1	1,5267	1,4890

Гигроскопической называют ту воду, которая поглощена почвой из воздуха и выделяется из неё в процессе высушивания при температуре 100– 105 оС. Гигроскопическая вода находится в равновесии с парообразной водой атмосферы и характеризует влажность воздушно-сухой почвы.

78

Содержание гигроскопической воды в почве рассчитайте по формуле

=		=		∙в	,
	,	,	∙	= 2,53 % ,

где Х – содержание гигроскопической воды, %; а – потеря массы после высушивания, г; в – масса почвы, высушенной при 100–105 оС.

а = навеска воздушно-сухой почвы – масса почвы после высушивания = 1,5267 г – 1,4890 г = 0,0377 г.

Задача 5. Определите, сколько жителей останется в регионе через 5 и 10 лет при коэффициенте естественной убыли населения 1,13 (по регионам он принимает значения от 0,88 до 1,5 %, т. е. общий коэффициент смертности (ОКС) составляет 9–15 умерших на одну тысячу человек населения региона в год).

Рассчитайте, сколько было бы жителей в регионе при общем коэффициенте рождаемости (ОКР), равном 2,15, в эти же промежутки времени, при коэффициенте естественной убыли 0,5. Количество женщин детородного возраста (18– 45 лет), способных к воспроизводству потомства, составляет примерно 55–65 % от общего населения.

Определите время удвоения численности населения региона.

Решение.

Количество родившихся детей в год составит:

Крд = (Кждв – Кнрд) ∙ Кр,

где Крд – количество родившихся детей; Кждв – количество женщин детородного возраста;

Кнрд – количество женщин, не способных родить детей по тем или иным причинам;

Кр – коэффициент рождаемости.

Количество умершего населения рассчитывают следующим образом:

=∙(1 − Докс) ,

где Докс – количество смертей на 1000 чел./год; t – период расчёта.

79

Время удвоения численности населения определяется следующим образом:

= (ОКР ОКС)∙ , ,

где ОКР – общий коэффициент рождаемости; ОКС – общий коэффициент смертности.

Темпы роста (убыли) населения, рассчитываются в процентах по выражению:

ТР = ОКР ОКС.

10

ТЕМА 7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №10. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

Цель: сформировать понятие об экологических факторах, прямо или опосредованно влияющих на живые организмы.

Экологические факторы – свойства среды обитания, оказывающие какоелибо воздействие на организм.

Индифферентные элементы среды, например инертные газы, экологическими факторами не являются.

Экологические факторы отличаются значительной изменчивостью во времени и пространстве. Например, температура сильно варьирует на поверхности суши, но почти постоянна на дне океана или в глубине пещер.

Один и тот же фактор среды имеет разное значение в жизни совместно обитающих организмов. Например, солевой режим почвы играет первостепенную роль при минеральном питании растений, но безразличен для большинства наземных животных.

Интенсивность освещения и спектральный состав света исключительно важны в жизни фототрофных организмов (большинство растений и фотосинтезирующие бактерии), а на жизнедеятельность гетеротрофных организмов (грибы, животные, значительная часть микроорганизмов) свет не оказывает заметного влияния.

Классификации экологических факторов

1. По характеру воздействия:

• прямодействующие – непосредственно влияющие на организм, главным образом на обмен веществ;

80