Конспект лекций по Экологии Лекция 1

Вид материала

Конспект

Содержание Первый этап На втором Биологические пруды Загрязнение вод. Минерально-сырьевые ресурсы. Минерально-сырьевые ресурсы Распределение и запасы минерального сырья в мире и в россии Запасы алюминия Минерально-сырьевые ресурсы России. Нефть и газ Цветные и редкие металлы Охрана недр 2. Охрана почв

Подобный материал:

• Предлагаемый конспект опорных лекций отражает традиционный набор тем и проблем курса, 1047.31kb.
• Конспект лекций 2008 г. Батычко В. Т. Административное право. Конспект лекций. 2008, 1389.57kb.
• Конспект лекций 2010 г. Батычко Вл. Т. Муниципальное право. Конспект лекций. 2010, 2365.6kb.
• Конспект лекций 2011 г. Батычко В. Т. Семейное право. Конспект лекций. 2011, 1718.16kb.
• Конспект лекций 2011 г. Батычко Вл. Т. Конституционное право зарубежных стран. Конспект, 2667.54kb.
• Конспект лекций 2010 г. Батычко В. Т. Уголовное право. Общая часть. Конспект лекций., 3144.81kb.
• Конспект лекций для студентов по специальностям 190302 «Вагоны», 783.17kb.
• Конспект лекций бурлачков в. К., д э. н., проф. Москва, 1213.67kb.
• Конспект лекций по курсу «Основы права» Кафедра экологии, 1252.59kb.
• Конспект лекций для студентов специальности 080504 Государственное и муниципальное, 962.37kb.

Аэротенк





Сточная вода




Аэротенк относится к гомогенным биореакторам. Типовая кон­струкция биореактора представляет собой железобетонный герме­тичный сосуд прямоугольного сечения, связанный с отстойником Аэротенк разделяется продольными перегородками на несколько коридоров, обычно 3-4.

Процесс биоочистки в аэротенке состоит из двух этапов.

Первый этап заключается во взаимо­действии отстоянных сточных вод, содержащих около 150-200 _мг/л взвешенных частиц и до 200-300 мг/л органических веществ, с воздухом и частицами активного ила в аэротенке в течение неко­торого времени (от 4 до 24 ч и больше в зависимости от типа сто­ков, требований к глубине очистки и пр.).

На втором — происходит разделение вод и частиц активного ила во вторичном отстойнике. Биохимическое окисление органических веществ стоков в аэротенке на первом этапе реализуется в две стадии: на первой микроорга­низмы активного ила адсорбируют загрязняющие вещества стоков, на второй — окисляют их и восстанавливают свою окислительную способность.

Подача воздуха в «коридоры» аэротенка осуществляется через пористые железобетонные плиты или через систему пористых кера­мических труб. Про­стейшие потребляют бактерии и снижают мутность стоков, наибольщее значение среди них имеют инфузории (Vorticella, Opercularia).

Активный ил является совокупностью микроорганизмов и простейших, обладающих набором ферментов для удаления загрязнений из стоков Активный ил имеет также поверхность с сильной адсорбционной способностью. Концентрация активного ила в аэротенке обычно составляет 1.5-5.0 г/л.

Биологические пруды

Биологические (очистные) пруды используются в качестве само-

тельного очистного сооружения или конечного пункта очистки стоков.

Чистные пруды функционируют как самостоятельные системы водоочистки, сточные воды перед поступлением в них разбавляются трёх-, пятикратными объёмами технической или хозяйственно-питьевой воды. Средняя глубина прудов составляет от 0.5 до 1.0 м. Срок «созревания» прудов в зонах умеренного климата — не менее одного месяца.


10. Загрязнение поверхностных и грунтовых вод в г. Омске

В переводе с тюркского слово «Иртыш» означает «землерой». Протяженность Иртыша от истоков до слияния с рекой Обь -4248 км, на территории Омска - 1192 км. Иртыш в нашем регионе типичная равнинная река; правый берег - высокий, крутой, нередко изрезанный оврагами, левый - пологий, переходит в равнину. Глубина реки на плесах (участок русла реки более глубокий по сравнению с ниже и выше расположенными) 6-15 м, на перекатах - 2-3 м, скорость течения от 0,5 до 1,5 м /сек.

Чем вредны плотины и водохранилища:

• уменьшение стока воды (водности) в результате изъятия вод для выработки
  электроэнергии и орошения. Как следствие - потери экономические: уменьшается
  провозная способность судов пароходства: в маловодные годы уровень Иртыша с 3-5 м.
  отметки падает до 130-195 см при грузовой осадке большинства судов 260-280 см;
  
• не затапливается пойма реки, в результате снижается площадь заливных лугов, и
  как следствие недосбор кормов для сельскохозяйственных животных;
  
• снижается продуктивность рыбы из-за обмеления и не затопления пойм (многие
  виды рыб, обитающие в Иртыше выходили на прогретое солнцем мелководье проток,
  стариц через травостой пойм чтобы отметать икру и дать жизнь новому потомству.
  

Иртыш ежегодно поставляет жителям Омска более 360-ти -370-ти миллионов куб.м., большая часть которой расходуется на жилищно-коммунальное хозяйство (64%), на работу тепловых электростанций - электроэнергетика (17%), химическая и нефтехимическая (5-6%), машиностроение (4,6%), нефтеперерабатывающая (4,3%), пищевая промышленность и транспорт (1%). Каждый житель города в среднем использует 340-360 литров питьевой воды в сутки (в мире расход на 1 жителя = 100-150 литров в сутки).

Загрязнение вод. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному и органолептическому, вода считается загрязненной. Различают химические (нефть, нефтепродукты, СПАВ, пестициды, тяжелые металлы, диоксины), физические (радиоактивные вещества: стронций-90, уран, радий-226, цезий; тепло, механическое загрязнение: попадание песка, шлама, ила; засорение твердыми отходами, лесосплав) и биологические (вирусы и др. болезнетворные микроорганизмы, простейшие, грибы) загрязнители.

По объему сброса загрязненных сточных вод город Омск стоит на 9 месте по России. В водные объекты области в зависимости от объема производства поступает от 238 до 269 млн. куб.м. загрязненных сточных вод, в том числе в городе Омске - 200-230 млн.куб.м. (97,5%), из них 86% - неочищенных или недостаточно очищенных. Со сточными водами в водные объекты поступает около 100 тыс. тонн загрязняющих веществ. Основной вклад в загрязнение Иртыша вносит ЖКХ- 86%, химическая и нефтехимическая промышленность - 2,4%, электроэнергетика и машиностроение . Электроэнергетика, машиностроение поставляет еще и тяжелые металлы: соединения меди, железа, цинка, марганца (до 30ПДК).

Характерными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, фенолы, соединения меди, цинка, марганца и железа.

Коммунально-бытовые сточные воды содержат различные органические вещества, а так же микроорганизмы, что может вызвать бактериальное загрязнение. Преобладающими компонентами в сточных водах химической промышленности можно назвать фенолы,

нефтепродукты, СПАВ, ароматические углеводороды, неорганика;

нефтеперерабатывающей - нефтепродукты, СПАВ, фенолы, аммонийные соли, сульфиды.


Лекция 4

МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ.

ОХРАНА ЗЕМЕЛЬНОГО ФОНДА.


1. МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ


Недра (в узком смысле слова) - это верхняя часть земной коры, в которой при современном уровне развития техники добываются по­лезные ископаемые. Иногда в природоохранной литературе исполь­зуют термин «геологическая среда», что почти совпадает с понятием «недра».

Минерально-сырьевые ресурсы - полезные ископаемые, найден­ные в недрах Земли в результате геолого-разведочных работ и доступные для промышленной разработки. Полезные ископаемые подразделяются на горючие, металлические и неметаллические.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ЗАПАСЫ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ В МИРЕ И В РОССИИ

Крупные запасы основных полезных ископаемых распределе­ны по странам следующим образом:

1. нефть - Саудовская Аравия, Кувейт, Ирак:

2. природный газ - Россия, Иран, Объединенные Араб­ские Эмираты;

3. каменный уголь - Китай, США, Россия;

4. железная руда - Бразилия. Россия. Китай:

5. медные руды - Чили. США, Заир;

Разведанные запасы железа на Земле оцениваются в 100 млрд т. Основные запасы железа сосредоточены в Америке (47,8%), Аф­рике (15,9%), Австралии и Океании (15,7%).

Разведанные запасы фосфоритов, оценивающиеся в 40-50 млрд т, размещены в Афри­ке (62%), Америке (29,1%) и Азии (5,9%).

Запасы алюминия оцени­ваются в 20-25 млрд т. они размещены в Африке (59,4%), Амери­ке (19%), Австралии и Океании (11,6%).

Мировые запасы нефти и газа составляют соответственно 136094 млн т и 141026 млрд м³. Основные запасы нефти сосредо­точены на Ближнем Востоке (65,7%). в Америке (16,2%, в том числе в США 3,3%) и Африке (6,1%); запасы газа - в Восточной Европе (40,2%, в том числе в России 39,2%), в Америке (10%) и Африке (6,9%).


Минерально-сырьевые ресурсы России.

Минерально-сырье­вую базу отечественной промышленности (энергетики, топлив­ной, химической, строительной, черной и цветной металлургии) составляют месторождения, запасы которых разведаны и оцене­ны с достаточной точностью.

В России открыто и разведано около 20 тыс. месторождений полезных ископаемых, из которых примерно 37% введены в про­мышленное освоение. Месторождения России содержат свыше 10% мировых разведанных запасов нефти, примерно одну треть мировых запасов газа, 12% угля, 28% железных руд, значитель­ную часть разведанных запасов цветных и редких металлов. По количеству разведанных запасов золота, платиноидов и платины Россия занимает второе место в мире, алмазов и серебра - первое.

Добыча нефти (с конденсатом) в России составляет около 460 млн т в год, из них в Западной Сибири добывается 330, в Урало-Поволжском регионе - 110, в зоне материкового шельфа -0.03 млн т в год. Увеличивается объем добываемой нефти с боль­шой глубины. Только в 1997 г. открыто 50 новых месторождений нефти. На одном месторождении в среднем добывается 2,1 млн т нефти и 1,7 млн т газа.

Полученные в результате их добычи и последующей перера­ботки минеральное сырье и минерально-сырьевые продукты со­ставляют основную статью российского экспорта. Экспорт мине­рального сырья в конце 1990-х гг. обеспечил 67-70% валютных поступлений в Россию, примерно половину из них дали топливно-энергетические ресурсы.

Обеспеченность РФ запасами полезных ископаемых:

Нефть -35 л., природный газ – 80, уголь – 60-180, железная руда – 42, медь – 40, свинец – 15, золото – 37.

Полезные ископаемые Омской области

В течение XX в. на территории Омской области выявлено 361 месторождение, 95 проявлений и 311 перспективных площадей . 23 видов полезных ископаемых.

Нефть и газ

Перспективные в нефтепоисковом отношении территории тяготеют к северным районам Омской области. В настоящее время открыто 5 месторождений углеводородного сырья: 4 нефтяных. Предполагаемые запасы нефти - 43,7 млн. т, газа - 640 м³/тыс. т.

Цветные и редкие металлы

Циркон-ильменитовые россыпи (минералы циркония и ти­тана) в области известны с 1959 г. В настоящее время наиболее крупными и геологически изученными является Тарская россыпь, расположенная в Тарском районе, Общие запасы россыпей оцениваются в 250 млн.


ОХРАНА НЕДР

Под охраной недр понимаются научно обоснованное рацио­нальное и бережное использование полезных ископаемых, макси­мально полное, технически доступное и экономически целесооб­разное их извлечение, утилизация отходов, ликвидация урона, на­несенною естественным природным ландшафтам.

1 - Значительны потери полезных ископаемых и ущерб окружаю­щей среде при разработке месторождений подземным способом. При этом потери угля (остается в недрах) составляют 20-45%, руд цветных и черных металлов 15-25%. горно-химического сырья 20-60%. При открытом способе разработки полезных ископае­мых потери снижаются до 12%.

2 - Чрезвычайно велики потери полезных ископаемых из-за несо­вершенства технологии извлечения. Сейчас доля извлеченной нефти по отношению к разведанным запасам составляет 50-60%. Потери же попутного газа - 20 млрд т в год (он сжигается в факе­лах) просто потрясают воображение.

3 - Часто в месторождениях полезных ископаемых кроме основно­го компонента содержится целый ряд попутных включений. Цен­ные компоненты могут оказаться в отвалах и представлять опас­ность как потенциальные источники загрязнения окружающей среды. Поэтому в мероприятия по охране недр входит комплекс­ное использование ресурсов, оно предусматривает при добыче одного полезного ископаемого более полное извлечение сопутст­вующих компонентов,

4 - Неполнота геохимической изученности месторождений также приводит к тому, что из месторождения не извлекают все возмож­ные компоненты.

5 - Ликвидация системы валовой выемки, своевременное разделе­ние руд, их сортировка во время добычи позволяют сохранить цен­ные компоненты сырья, что дает большой экономический -эффект.

6 - Значительные потери полезных ископаемых происходят при их транспортировке к местам переработки и использованию. На тер­ритории России эксплуатируется 350 тыс. км промысловых тру­бопроводов, на которых ежегодно случается свыше 50 тыс. про­рывов. В Западной Сибири свыше 100 тыс. км промысловых трубо­проводов с 30-летним стажем работы нуждаются в замене. В результате за год разливается 2650 т нефти из магистральных труб и 1438 т нефтепродуктов. Транспортировка твердых полезных иско­паемых связана с меньшими потерями, например, при перевозке угля. Это потери не только самого продукта - с ними связано за­грязнение окружающей среды.

7 - Потери минеральных ресурсов происходят и при извлечении металлов из уже обогащенных руд. Гак, при переработке концен­тратов меди потери металлов достигают: меди 6%, никеля 15%, кобальта 52%.

8- Комплексное, наиболее полное извлечение и использование хи­мических элементов позволяет сохранить месторождение, не тра­тить дополнительные средства на переработку отходящих газов, пыли и промышленных стоков.

9 - Пыль, задержанная фильтрами, представляет собой высокока­чественное сырье; нефть и масла, собираемые в отстойниках неф­теперерабатывающих заводов, на ремонтных, транспортных и других предприятиях, рафинируются и используются в народном хозяйстве.

10- Вторичная переработка. Вторичное сырье может дать почти половину объема выплав­ляемой стали. Вторичная переработка лома цветных металлов потенциально может давать ежегодно 1/5 мировой продукции ме­ди, более 1/3 олова, 1/3 алюминия, около 1/5 цинка.

Е11. ще одним резервом сбережения, использование которого со­хранит недра, является применение искусственных заменителей дефицитного минерального сырья. Металл может быть с успехом заменен пластмассами, деревом и даже камнем. Судя по темпам производства пластмасс, полимеры в скором времени превзойдут металлы. В недалеком прошлом трудно было представить чайник из тефлона, а телевизор - без электронных ламп накаливания.

2. ОХРАНА ПОЧВ

2.1 ПОЧВА, ЕЕ СОСТАВ И СТРОЕНИЕ

Площадь суши 15 млрд. га, т.е. около трети поверхности земного шара. Из них леса занимают 28%, пустыни, ледники, населенные пункты и другие участки со слабо выраженным почвенным по­кровом - 45, пастбища - 17, обрабатываемые земли - 10%, при­мерно столько же земли пригодно для обработки, но использование ее в земледелии экономически невыгодно. Таким образом, питание людей обеспечивает в основном 1450 млн га возделываемых почв, и в силу этого они 1аслуживают бережного использования и тща­тельной охраны.

Почва - это поверхностный слои земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растительности, животных, микроорганизмов, материнской породы и является самостоятельным природным образованием.

Основателем научного почвоведения является русский учёный В.В.Докучаев (1846-1903), который впервые дал определение понятиям: "почва" и "почвенный профиль", выявил главные отличительные свойства и раскрыл сущность почвообразовательного процесса. К пяти факторам почвообразования, установленным В.В.Докучаевым: материнской породе, климату, рельефу и времени, растительным и животным организмам - позже была добавлена вода (почвенная и грунтовая) и хозяйственная деятельность человека.

Любую почву можно рассматривать как гетерогенную систему, состоящую из трех фаз: твердой (минеральный скелет, органические и биологические компоненты), жидкой (почвенный раствор) и газообразной (почвенный воздух).

Твердая фаза почвы содержит основной запас питательных ве­ществ для растений. Она состоит на 90 % и более из сложных минера­лов и примерно на 10 % и менее из органических веществ, которые иг­рают очень важную роль в плодородии почвы. Почти половина твердой фазы почвы приходится на связанный кислород, одна треть - на крем­ний, более 10 % - на алюминий и железо, и только 7 % - на остальные элементы.

Совокупность мелкораздробленных (коллоидных) частиц почвы и органических веществ составляет почвенно-поглощающий комплекс (ППК). Суммарный заряд ППК большинства почв отрицательный, и тем самым он удерживает на своей поверхности в поглощенном состоянии в основном положительно заряженные ионы - катионы.

Почвенный раствор - наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой растения непосредственно усваивают питательные вещества. Элементы питания, находящиеся в почвенном растворе, наиболее досту­пны для растений.

Почвенный воздух служит основным источником кислорода для дыхания корней растений. Он отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа и несколько меньшим – кислорода.

Строение почв характеризуют сочетанием генетических горизонтов. Генетическими называют те горизонты, которые образовались в результате общего почвообразовательного процесса, так что формирование каждого из присутствующих в почве горизонтов тесно связано (или даже обусловлено) формированием других горизонтов. Это проще всего проиллюстрировать на примере строения некоторых почв. Если заложить почвенный разрез (выкопать яму) с вертикальной передней стенкой, то на последней станет отчетливо видна последовательность генетических горизонтов.

В результате перемещения и превращения веществ почва расчленяется на отдельные слои, или горизонты, сочетание которых составляет профиль почвы.

П
оверхностный горизонт, подстилка или дернина, состоит большей частью из свежеопавших и частично разложившихся листьев, веток, останков животных, грибов и других органических веществ. Окрашен обычно в темный цвет - коричневый или черный. Лежащий под ним гумусовый горизонт А1, как правило, представляет собой пористую смесь частично разложившегося органического вещества (гумуса), живых организмов и некоторых неорганических частиц. Обычно он более темный и рыхлый, чем нижние горизонты. В этих двух верхних горизонтах сконцентрирована основная часть органического вещества почвы и корни растений. О почвенном плодородии многое может сказать ее цвет. Например, темно-коричневый или черный гумусовый горизонт богат органическими веществами и азотом. В серых, желтых или красных почвах органического вещества мало, и для повышения их урожайности требуются азотные удобрения.

В лесных почвах под горизонтом А1 залегает малоплодородный подзолистый горизонт А2, имеющий светлый оттенок и непрочную структуру. В черноземных, темно-каштановых, каштановых и других типах почв этот горизонт отсутствует. Еще глубже во многих типах почв расположен горизонт В-иллювиальный, или горизонт вмывания. В него вымываются и в нем накапливаются минеральные и органические вещества из вышележащих горизонтов. Чаще всего он окрашен в бурый цвет и имеет большую плотность. Еще ниже залегает материнская горная порода С, на которой формируется почва.

Все горизонты почвы представляют собой смесь органических и минеральных элементов. Свыше 50 % минерального состава почвы составляет кремнезем (SiO₂), остальную часть могут составлять глинозем, оксиды железа, магния, калия, фосфора, кальция. Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, включают углеводы, белки, жиры, смолы, дубильные вещества. Органические остатки в почве минерализуются с образованием более простых веществ (вода, диоксид углерода, аммиак и др.) или превращаются в перегной, или гумус.

Посредством почвы - важнейшего компонента биосферы - осуществляются эко-логические связи живых организмов с литосферй, педосферой, атмосферой.

Важнейшим свойством почвы является плодородие. Плодородие почвы - это совокупность свойств почвы, обеспечивающая высокую урожайность сельскохозяйственных растений, а также биологическую продуктивность естественных фитоценозов. Плодородие почвы зависит от оптимального содержания в ней питательных веществ (азота, фосфора, калия, микроэлементов), степени увлажненности, правильных методов агротехники, отсутствия вторичного засоления, процессов эрозии и др. Плодородие почвы определяют по наличию в ней гумуса.

Гумус - высокомолекулярные темно-окрашенные органические вещества почвы. Состоит из гуминовых кислот, образуется в результате биохимического разложения растительных и животных остатков. Содержит элементы питания растений, которые после разложения гумуса переходят в доступную для них форму. От его качества зависит плодородие почвы.

Различают плодородие естественное и искусственное, естественное определяется, в основном природными факторами, а искусственное осуществляется внесением удобрений и проведением; комплекса агротехнических мероприятий (мелиорация, севообороты, снегозадержание, водосберегающие технологии полива и др.).

По наличию типов почв территория Омской области делится на три зоны: южная таёжно-лесная, лесостепная и степная,

Таёжно-лесная зона имеет наиболее ограниченную площадь сельскохозяйственных угодий, около 600 тыс. га, и пашни - 294 тыс. га или 14%. Эта зона наиболее понижена и заболочена, длительно переувлажнена, грунтовые воды залегают на глубине 1-3 м. Основной земельный фонд представлен подзолистыми, болотными и луговыми почвами. Как правило, кислые, маломощные, с низким запасом гумуса, азота и фосфора. Количество гумуса в почве не превышает 2,5-3,0%. Каждый гектар пашни требует известкования, комплексного окультуривания. Наиболее пригодные под земледелие массивы почвы располагаются по приречьям и на водоразделах. Поля сложной конфигурации имеют вкрапления мелких контуров леса, разобщены оврагами, болотами и лесными массивами. Зона слабо освоена.

Лесостепная зона занимает наибольшую часть территории области (51,3%), сложная по рельефу, характеристике залегания грунтовых вод, почвенным образующим породам, по сочетанию, зональных и интразональных факторов, приводящих к формированию исключительно комплексного почвенного покрова. В почвенном покрове зоны господствуют сочетания, образованные лугово-чернозёмными. чернозёмно-луговыми и луговыми почвами, а также комплексами солонцов. Среднее содержание гумуса в почвенном покрове колеблется в пределах 4,0-5,0%.

Степная зона занимает всего 8,6% территории области, но она наиболее освоена в сельскохозяйственном отношении и распахана. Распашка земли в отдельных хозяйствах достигает 95%. Целинная залежь юга области была освоена в 1954 году в девяти степных районах (Таврическом, Черлакском, Щербакульском, Нововаршавском, Одесском, Оконешниковском, Павлогорадском, Полтавском, Русско-Полянском). Омская целина - это 1400 тыс. га, введенных в пашню целинных и залежных земель.