ФБТ БИ 2курс / Лекції

5,09,14

Література:Моніторинг та інженерні методи охорони довкілля

Тема:Екологія як наука

План:

1. Вступ

2. Завдання і мета екології

3. Короткі історичні відомості розвитку екології

4. Зв'язок екології з іншими науками

5. Охорона навколишнього природного середовища як розділ екології

6. Екологічний стан України, проблеми сучасності

1. Термін екологія вперше був введений в науку видатним німецьким вченим Ернстом Геккелем. Це вчений хоолог з Йенського університиту у 1866 він відзначив екологію як загальну науку, яка вивчає взаємовідносини організмів з навколишнім середовищем. Слово екологія з грецької: coikos i logos, домівка і наука відповідно. В давні часи наші пращури використовували знання і навички про умови життя та звички тварин для своїх цілей (в мисливстві,рибальстві), аналогічно з рослинами. Більш пізні і частково систематизовані екологічні знання дійшли до нас у вигляді праць Арістотеля (384-322 рр до н.е.). Він у своїй праці систематизував близько 500 видів тварин за умовами їх проживання, умовами пересування. Також були древньоримські, Пліній Старший (23-79рр н.е.), праця "Природнича історія". В час середньовіччя Антоні Левенгук (17-18ст.) вперше відмітив тропічні рівні, зв'язки між ними. Карл Ліней вніс поняття " підтримування рівноваги" в природі, воно забезпечується розмноженням організмів і їх руйнуванням, яке в свою чергу забезпечує існування інших організмів.

...

19,09,14

Еволюція біосфери та антропогенної діяльності

Літосфера - зовнішня тверда оболонка земної кулі, складається з осадових, метаморфічних порід. Товщина 25-200км. Земля має 3 оболонки. Верхня - кора, 40-50км, під океаном 5-10. Температура може змінюватись від 100 до -80°. Під океанами є два прошарки - осадові і базальти. Атмосфера - газова оболонка Землі. Завдяки ній ми маємо стабільну температуру. Товщина 100км. Поділяють на тропосферу, стратосферу, мезосферу, іоносферу і екзосферу. На екваторі висота тропосфери 16-18км. На полюсах 8км. У цьоиу шарі міститься водяна пара, пил дим. Стратосфера знаходиться над тропосферою, висота 50-55км. Міститься озоновий шар (25-40км). Мезосфера - шар атмосфери, верхня межа якогт сягає висоти 80км. В мезосфері температура зрижується до -90°С. Іоносфера - розміщуєтбся на висоті понад 80км. Гази перебувають в іонізованому стані. Має властивості відбивати електромагнітні хвилі. Гідросфера - відносяться всі води Землі. На частку світового ок ану припадає приблизно 71% земної кори. Температура може коливатися від +35° до -2°С.

Об'єм води в річках 0.001 всього запасу.

Біосфера

Це уявна оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами. Нижня межа життя - 2-3км у літосфері, Тропосфери - 20-22км. Це залежить від сили гравітації і космічного випромінювання. У гідросфері живі організми можуть бути на максимальній глибині. Перші уявлення про біосферу належать Ламарку (1802). Термін був запропонований у 1875 геологом Зюссом. Наукове обґрунтування було утворено Вернадським у 1926. Він довів, що живі організми мають вирішальний вплив на всі процеси, хім.склад атмосфери, та ін. Основні х-ки живої речовини (за Вернадським): біомаса, хім.склад та енергія. Основні компононенти біосфери:

1. Жива речовина

2. Біогенна речовина (створене живими організмами впродовж геологічної історії).

3. Нежива (косна) речовина (гірські породи неорганічного походження і вода, які є субстратом для проживання живих організмів).

4. Біокосна речовина (результат синтезу живої та неживої речовини).

5. Радіоактивне, електромагнітне та ін.випромінювання.

Закон фізико-хімічної єдності речовини.

До унікальних особливостей живої речовини, які зумовлюють високу перетворювальну здатність належать:

1. Здатність швидко освоювати вільний простір.

2. Рух не тільки пасивний, а й активний.

3. Стійкість за життя і швидке розкладання після смерті.

4. Висока здатність до пристосування до різних умов.

5. Величина швидкості перебігу реакцій.

6. Висока швидкість оновлення живої речовини (для біосфери бл.8 років, для суші бл.14, для океану - 33дні).

Діяльність живої речовини має функції:

1. Енергетична (фотосинтез).

2. Газова.

3. Окисно-відновна.

4. Концентраційна.

5. Деструктивна.

7. Транспортна.

8. Утворення середовища.

9. Споживально-відтворювальна (швидкість процесів життя живої речовини).

10. Розсіювальна.

11. Інформаційна.

Біосфера є відкритою системою для надходження енергії. Також вона є саморегульована.

Закон Ешбі: різноманіття в біосфері забезпечує стійкість біосфери.

Середовище - це всі тіла, явища, з якими організм має прямі чи опосередковані взаємозв'язки. Типи:

1. абіотичне (тіла і явища неживої природи).

2. Біотичне (сукупність живих організмів).

3. Антропогенне (прямо або опосередковане, змінене внаслідок діяльності людини).

4. Соціальне (сукупність матеріальних, суспільних і духовних факторів існування і діяльності людини).

27,09,14

Природні ресурси

1. Класифікація

2. Атмосфера, вода, повітря, сировина, грунти

3. Клімат, простір, для життя

4. Продовольство

5. Генетичний фонд та надбання людського інтелекту

1. Найважливіші компоненти навколишнього природного середлвища, які використовуються для задовлення матеріальних і культурних потнеб людини - Природні ресурси. До потреб належать біологічні, психологічні, економічні, трудові. До біологічних належать потреби, що забезпечують виживання людини та збереження її здоров'я. Фізіологічні - збалансована енергетично-цінна їжа, повітря, вода. Психологічні: потреби, які зумовлюють душевний спокій людини з урахуванням усіх зовнішніх факторів. Трудові: забезпечують еколого-соціально-економічну адаптацію людини до умов природного і соціального середовища з урахуваням індивідуальних уподобань. Економічні: група потреб людини для матеріального забезпечення її існування. Природні ресурси поділяють на невичерпні (сонячна енергія, вітер, припливи води, течія) та вичерпні, які поділяють на відновні (чисте повітря, прісна вода, рослини, тварини) та невідновні (викопне паливо, металічна та неметалічна мінеральна сировина).

2. Вода - головна складова частина гідросфери. Вона є середовищем для проживання організмів, буд.матеріалом. Людина має споживати щодоби 2-2.5л води. Проте ми споживаємо бл.300л води щодоби. У виробничій та господарській діяльності воду використовують як теплоносій, сировину, зрошення, приготування їжі та ін. В залежності від вмісту солей воду поділяють на прісну, слабосолону, солону та розсіл. 1-10г/дм^3 це слабкосолона... Маса прісної води на Землі становитьь 31млн км^3. Підземні води становлять лише 4% від загального запасу води на Землі. Основні джерела водопостачання - річки та підземні води. Найбільший стік - Амазонка. Найбільший запас прісної води зосереджені в озері Байкал. Середньорічні водні ресурси України становлять 87.1км^3, розподілені нерівномірно. Головний постачальник води - Дніпро. Загальна величина прогнозованих запасів підземних вод 57.2млНайбільша проблема з водопостачанням у південних районах. Було збудовано Південноукраїнський канал. Також було побудовано канал Дніпро-Кривий Ріг та Сіверський Донець-Донбас. Ці райони споживають найбільше води через виробництва, що там розташовані. Атмосферне повітря забезпечує нас життєво необхідними газами, створює захист від космічногл опромінення. Використовують як теплоносій, для спалення паливо, для добування зріджених газів. Наразі використовуються для виробництв 10-20млрд тонн кисню щороку. Скоро ця величина має зрости до 50млрд тонн. Енергія: джерелом є сонячне випромінювання, кінетична енергія обертання землі. Вона виявляється в морських припливах, в надрах підьримується розпадом урану і торію. Рослини поглинають 5000мДж/м^2 за рік. До відновних первинних джерел відносяться деревина, торф, термоядерна енергія, сонячна, невідновних - всі викопні ресурси. До вторинних належать проміжні прлдукти збагачення і сортування вугілля, мазут та інші залишкові продукти переробки нафти, тріски, пеньки, горючі гази, теплота від вхідних газів, гаряча вода із систем опалення та ін. Запаси газу оцінюють в 300-500 трильоїнів м^3. Найбільші запаси знаходяться в Іраку, Саудівській Аравії, Алжирі, Лівії. В Україні 4100млрд м^3. Використання невіновних джерел енергії призводить до нагрівання навколишнього середовища. Атомна енергія складає 20%. В деяких країнах ця цифра більша. В Україні бл.40%. За прогнозами до 2030р відновлювані джерела енергії замінять бл.2.5 млрд тонн умовного палива. До нетрадиційних джерел можна віднести всі, окрім рослин і торфу. Зараз починають будувати термоелектричні установки. Розвивають відновлювану енергію. Геотермальні теплові електростанції розвиваються в США та Мексиці. Також використовують біомасу як енергоносій. Океани використовують для отриманні енергії. Енергопотенціал приплив оцінюють в 750млн кВ. В Канаді найпотужніша станція дає 20мВт. За прогнозами, гіжроенергетика може зберегти 3% загальної енергії. Вторинні енергетичні ресурси не є обов'язковими для основного енергетичного процесу. Їх поділяють на дві основні групи. Потенційна енергія, випарів, тиску. Викор.дял отримання механічної горючі вторинніиенергетичні ресурси це горбчі гази і відходи які можуть бути застосовані у виді палива іншого виробництва. Доменні гази, тверді рідкі відходи з плиноо виробництва. Це фізична ... Основної та побічної продукції виробництва. Гаряча вода і пар. Вторинні енергетичні ресурси иожна використовувати для отримання теплоти .

сировина. Природні ресурси які використ.у виробництві . напівфпбрикат - зпзнавав переробки. За походженням сироаину поділяют на мінеральну вторинну. 70% з міенральних копалень. Тверда руда, рідка нафта, та природні гази. Рудна нерудна і горюча - тверда сировина. Рудна - гурські породи. Вони можуть містити метали. Домішки які не використ. - пуста попорода. Нерудна - уся неорганічна сировина, яка використовується для матеріалі. Горюча мінеральна сировина використ як паливо та хім сировина. Рудний резерв - мінеральний матеріал придатний для обробки в даний час. Показником виснаження ресурсів є показник виснаження. Індекс використання коеф аитрати резервівна рік. Запаси золота олова і свинця - 20 років. 2млрд тон - баланси руд на україні. Також для отримання природних ресурсів можна використати природний океан. Морська вода для добування калію магнію йоду молі. Срібло в червоному морі. Золото з морської води.

Грунти. Належать до біокостного скелету біосфери. Основна маса органівзмів хосередженна в гпунтах. Забезпечені водою та поживними речовинами. Грунт має високу енергоємність. Меєанізми самоочищення. У грунті можна виділити такі шари як гумусовий ілювальний материнська гірська порода і незмінена матпорода. Степові грунти мустять до 12к тонн гумусу на гектар, а лісові -100к. Процес переробки - гуміфікація. В результаті - виділь.йони фосфору нітрогену і калію. Макро елемннти і мікроелементи. Гумус визначає родючість. Чорнозем - 8%. За співвднош.поділяють на піщані, глинисті, супіщані суглинкові і щебенисті. Грунтові породи містять воду і повітря. Слід зазначити що склад повітря відрізняється від повітря. Підвищений вміст углекислого газу. За рахунок води відбув. транспортування. Товщина гумусу в укр може сягати 150см, і займають приблизно 10%. Земельний фонд - 60.3млн гектара.

Клімат статичний багаторісний режим погоди, який е характеристикою місцевості. Радіація циркуляція і характер поверхні. Координати рослини водне середовище - фактори впливу. Також спостеріг.циклічність клімату. Процес ж проявом автоколивання.

Простір для життя. 61.7 мнлквдркм гори, 46 ліси. Існує проьлема нестачі простору. 99_роцв - 6млрд людей. Щодня - +200тис. Середня густота - 240 людей на квдркм.

Продовольство -98% виробництво на суходолі. Для сільського - 134млнквдрткм

60% зернові. З цих основна - рис і пшениця. Злакові - 50%білка в раціоні. 230 млн тонн - риба щороку. 2 відстотки.. Наприкінці 20 століття - поповнення ресурсів.

Генетичний фонд . сукупність видів рослинний світ утфорює фітосферу до якої входить 500тис видів рослин. До складу фауни входить 1.5 млн видів, з них - 1 млн комах, 6к інфузорій, 20к видів риб. 8к птахи 4ссавці, з них до червоної книги 463 тварин. 684 рослин.

10,10,14

17,10,14

Діапазон умов при яких живе та відтворює себе популяція

Критерії ніш: просторова (місце проживання), тропічна (характеризує особливості живлення і роль організмів у співтоваристві), багатовимірна (сонячне світло, клімат). Принцип Гаусса: два види не можуть займати одну й ту ж екологічну нішу. Спостерігається конкуренція між видами. Це є потужним екологічним фактором, який призводить до розподілу ніш і виникнення видового різноманіття. Явище перерозподілу ніш в результаті міжвидової конкуренції наз.екологічною диверсифікацією.

Сукцесія - послідовна зміна процесів, що спадкоємно виникають на одній і тій же території внаслідок антропогенних факторів. Вона відбувається внаслідок зміни середовища. Розрізняють первинні сукцесії (на субстратах формування фітоценозів, ґрунту, у водоймах) та вторинні (відбуваються на місці порушення природних біоценозів внаслідок пожеж лісів, ерозії ґрунту, виверження вулканів та ін.).

В процесах еволюційного розвитку в екосистемах утворюються ланцюги живлення, які наз.тропічними. Тропічний ланцюг - послідовність груп організмів, кожна ланка яких є поживою для наступних, тобто поєднані ланки зв'язками "хижак->жертва". На основі ланцюга живлення складаються екологічні піраміди. В ланйюг входять продуценти, консументи і редуценти.

Перший рівень екологічної піраміди складають продуценти. До них відносяться рослини, вищі рослини, водорості. Вони становлять основу піраміди і їх кількість найбільша.

Другий рівень складають консументи. Консументи 2 і подальших рівнів - хижаки. Кількість організмів зменшується зі збільшенням піраміди.

Останній рівень складають редуценти. Вони розкладають відмерлі організми, перетворюючи їх на мінеральні речовини та гази.

1 рівень продуценти

2 безхребетні

3 рачки

Біоконвеєр (фото з малюнком 1)

Біомаса - загальна маса організмів популяції біоценозів в будь-який момент часу. Виражається в одиницях маси сирої або сухої речовини на одиницю поверхні.

Біопродуктивність - швидкість продукування біомаси на певній площі за одиницю часу. Біопродуктивність є первинна (тропічні ліси) і вторинна (та, яку продукують консументи). Кругообіг речовин - повторюваний процес взаємопов'язаного перетворення, який має циклічний характер і відбувається за обов'язковою участю живих організмів. Розрізняють малий кругообіг (біологічний) і великий (геологічний, включає океан, континенти, атмосферу). Основними є: Карбон, оксиген, гідроген, водень, фосфор, сульфур. Використовується для утворення клітин тіла або споживається автотропами.

Вернадський сформулював закон біогенної міграції: міграція відбувається на земній поверхні та в біосфері.

31,10,14

Колообіг азоту у водоймах (знайти табличку)

Норми скиду очищених стічних вод за вмістом сполук азоту (таблиця)

Азотфіксація - засвоєння азоту азотфіксаторами. До них відносяться бактерії родів азотовахтер, ціанобактерії та ін. Процес включає розщеплення азоту на два атоми. Амоніфікація - розклад азотвмісних органічних сполук за участю мікроорганізмів.

Нітрифікація - відновленбіосфері

Природні та антропогенні забруднення в біосфері

1. Забруднення та їх класифікація

2. Забруднення біосфери - природне та антропогенне

3. Фізичні забруднення біосфери

4. Нормування і методи визначення забруднень

5. Екологічний моніторинг і якість природного середовища

1. Забруднення - це внесення у навколишнє середовище або виникнення в ньому нехарактерних хімічних і біологічних речовин, які шкідливо діють на природні екосистеми та людину. Забруднення призводить до змін біоценозу, спричинює біологічні кризи. Екологічна криза - це ситуація, яка виникає в природних екосистемахв результаті порушення їх рівноваги під дією природних явищ або антропогенних факторів. Екологічна катастрофа - це зміна необоротного характеру.

Забруднюючі речовини:Антропогенні механічні - тверді частинки різного розміру, Хімічні речовини, фізичні, теплові, иадіаційні, шуми.

Природне забруднення: сонячна активність.

Антропогенне забруднення біосфери: антропогенне забруднення атмосфери

Фізичні забруднення.

4. В основі нормування лежать гранично допустимі концентрації в атмсфері, ґрунті і водоймах. ГДК забруднюючої речовини - це такий її максимальний вміст в природному середовищі, який не зменшує працездатності та не погіршує самопочуття людини, не шкодить здоров'ю при постійному контакті та не впливає на нащадків. Фото 7 (формула). Гранично допустимі скиди - це концентрація забруднюючої речовини в місці скиду.

14,11,14

Екологічна безпека гідросфери

1. Водоспоживання та водокористування.

2. Забруднення природних вод

3. Водовідведення

4. Самоочищення води у водних об'єктах

5. Очищення стічних вод

1. Галузі водного господарства по відношенню до водних ресурсів ділять на 2 групи: водоспоживачі і водокористувачі. Водоспоживачі забирать воду із природних джерел, використовують її у промисловості або для задоволення побутових потреб і знову повертають в довкілля в меншій кількості і із зміненими якісними характеристиками.

Водокористувачі не забирають воду із природних джерел, а використовують як середовище. Це водний транспорт, рибальство, спорт, або як джерело енергії. Водокористування розрізняють: господарсько-питне, комунальне, сільськогосподарське, промислове, транспортне. Системи очищення бувають оборотні і прямоточні. Оборотні повертають відпрацьовані води у виробництво. Прямоточні очищають відпрацьовані води і скидають назад у природне середовище. Оь'ем води для комунально побутових потреб становить 300дм^3/добу.

2. Забруднючі речовини у водойми надходять із стічними водами з міст, промислових і сіьськогосподарських підприємств, з дощовими і талими водами, від водного транспорту і з атмосферними опадами. Забруднення води - це спричинена господарською діяльністю зміна якості води порівняно з її природним станом та нормами якості в залежності від видів водокористування.

...Біологічні забрудники - патогенні бактерії та віруси. Розрізняють три види забруднення - хімічне(неорганічними та органічними речовинами), фізичне(теплове) і біологічне(хвороботворні бактерії).

3. ЦЕ система для транспортування і очищення стічних вод, які утворюються при господарсько побутовій і виробничій діяльності людини. Стічні Води розділяють на господарсько побутові, виробничі і атмосферні. Забруднюючі речовини бувають мінеральні, механічні, біологічні. Вони можуть потрапляти у різних станах: суспензії, колоїдні, розчинені. За показниками виділяють завислі речовини (65г/люд/добу) органічні речовини (хімічне споживання кисню, визн.кількістю кисню, необхідною для перетворення органічних речовин на вуглекислий газ, воду та ін.та біохімічне споживання кисню, визн.необхідною кількістю кисню для споживання мікроорганізмами в аеробних умовах). 5. Сукупність біодинамічних, біологічних, фізични та хімічних процесів які ведуть до зменшення концентрації шкідивих речовин у водоймі наз.самоочищенням.

6. Очищення стічних вод відбувається хімічними, біологічними та ін.способами у спорудах за участю активного мулу(асоціація мікроорганізмів, аеробів які в процесі життєдіяльності споживають органічну речовину як джерело карбону).

28,11,14

Екологічна безпека атмосфери

1. Забруднення атмосфери

2. Характеристика забруднюючих речовин та їх вплив на навколишнє середовище

3. Основні джерела забруднення атмосферного повітря

4. Нормування концентрації заьруднюючих речовин у повітрі та їх визначення в атмосфері.

5. Очищення промислових викидів і конструкція очисних споруд

1. Під забрудненням атмосфери розуміють гази, пари, тверді частинки і рідкі речовини природного і артропогенного походження, які надходять в атмосферу внаслідок побутової і промислової діяльності людей, життєдіяльності тварин, та змінюють фізико-хімічні властивості повітря, його склад, що призводить до пригнічення біосистеми. Це може відбуватись внаслідок природніх забрудників(виверження вулканів, взаємодії повітря з водою і мінералами, в результаті біохімічних реакцій обміру газами з живими організмаии) та антропогенних (кислоти в туманах, 80% сконцентровано над промисловими районами, 10-20% над містами). Виділяється 5 основних забруднювачів: тверді частинки (пил, попіл, сажа), оксиди сірки, оксиди азоту, оксиди вуглецю, вуглеводні.

3. Найбільші забруднення дають ТЕС і паливно-енергетичні комплекси. Далі йде чорна металургія, автомобільний транспорт, нафтодобування і нафтохімія, хімічна промисловість. Типи забруднюючих речовин діляться на джерела виділення (утворення) шкідливих речовин (апарати, котли, установки, при рьботі яких виділяються шкідливі речовини) і джерела викидів (технологічне обладнання, вентиляційні шахти, викиди з яких викидаються в атмосферне повітря). При проектуванні промислових підприємств слід дотримуватись норм викидів, для чого визначають максимальну приземну концентрацію забруднюючих речовин. Метою очищення є вилучення із газів завислих і рідких домішок. В залежності віб агрегатного стану, установки пожіляюють на газоочисні та пиловловлюючі. Методи очищення - механічні, фізико-хімічні, хімічні. В залежності від методів очищення установки поділяють на такі види: апарати сухого інерційного очищення газів від пилу, апарати очищення газів від пилу та інших домішок, апарати електричного очищення, апарати термічної і термокаталітичної очистки.

12,12,14

Літосфера

1. Забруднення літосфери

2. Характеристика забруднюючих речовин та їх вплив на здоров'я людини

3. Збереження надр і земної поверхні

4. Контроль і управління якістю грунтів

5. Охорона ландшафтів

1. До слкаду літосфери входить суходіл (29% поверхні Землі), і включає грунти різної категорії та корисні копалини на поверєні і в надрах Землі, 10% - льодовики, сільскогосподарськими угіддями зайняти 33% поверхні Землі, лісами 30% та решта (гори, тундра, болота, пустелі, міста, села, промислові об'єкти). Забруднення літосфери відбувається як природним шляхом, так і антропогенним. Природні процеси: падіння метеоритів, землетруси, повені, буревії, пожежі. Аньропогенна діяльність: відходи (промислові, сільськогосподарські і побутові) найбільшу частку становлять промислові відходи (гірнича, металургійна, хімічна, лісова деревообробна, теплоенергетична, легка текстильна промисловості та ін.). Особливо великі кількості відходів утворюються при видобутку руд, при переробці. Багато відходів знаходиться в нафтоереробному, коксохімічному, пластмасовому виробрицтвах та ін.

До забруднень відносяться побутове сміття, харчові відходи і т.д.

Забруднення внаслідок механічних дій. Ерозію поділяють на берегову, промислоуу та ін. Вона призводить до зниження родючості грунту, і в кінцевому результаті - до повного знищення. Виділяють геологічну і прискорену ерозію. Геологічна здійснюється в процесі еволцюції впродовж тисячоліть, на неї пливають природні умови, та не впливає на родючість, тоді як прискорена ерозія спричинюється вирубуванням лісів, розорюванням схилів. В Україні розореність земель становить 26%.

2. Забрудники

Ксенобіотики - це чужорідні для живих організмів сполуки, промислові забруднення, препарати побутової хімії, лікарські засоби та ін.

Діоксини можуть спричинити ракові захворювання.

В результаті надходження хімічних добрив відбувається цвітіння водойм.

Забруднення грунтів хвоороботворнрми мікроорганізмами: кишкові інфекції.

3. Надра - верхня частина земної кони від нижньої границі гумусового шару грунту до рівня, де здійснюється видобуток корисних копалин. З надр Землі видобувають вугілля, нафту, газ та корисні копалини. В Україні є 90 видів корисних копалин (8000 родовищ), з них половина експлуатується. Родовища корисних копалин характеризують резервами і запасами. Резерви - обсяги корисних копалин, які можуть бути ефективно вирджені за допомогою сучасних технологій. Запаси - загальний обсяг корисних копалин на Землі.

Моніторинг грунтів. В даний час встановлені граничні концентрації забруднюючих речовин, за ними визначають якість грунтів.

Ландшафти належать до геосистем локального і регіонального рівнів. Для них характерні єдине походження, клімат, однакові грунти і біоценози. Бувають ландшафти природні і антропогенні. Ландшафти поділяють на змінені, порушені і перетворені.