ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ №1
ВВЕДЕНИЕ
Наша планета существует уже 4,5 млрд. лет. За этот огромный интервал времени на ее поверхности постоянно происходили сложные физико-химические процессы, возникла жизнь, сформировалась атмосфера, содержащая кислород, развились сложно организованные животные и растения.
Все эти изменения происходили очень медленно, растягиваясь на сотни миллионов лет. За прошедшие тысячелетия цивилизация и технологии сделали заметный скачок в своём развитии.
Изменился вид человеческих поселений, канули в Лету языки древности, сам внешний облик «человека разумного» изменился до неузнаваемости.
Но одно в жизни человека осталось неизменным: все, что цивилизация способна собрать в своих амбарах, складировать за высокими заборами специальных баз, распихать по полкам домашних шкафов и холодильников - все это взято из окружающей среды.
И весь ритм жизни человечества, как в прошедшие эпохи, так и сегодня, определялся одним - возможностью доступа к тем или иным природным ресурсам. За годы такого сосуществования с природой запасы природных ресурсов заметно сократились.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЛЕМАХ
1.1 Загрязнение атмосферы и её экологические последствия
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами - от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние, и в результате гомеостатические механизмы не срабатывают [7].
Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных.
Пыль, содержащая диоксид кремния (SiО2), вызывает тяжелое заболевание легких - силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, участвуют в образовании ядовитых туманов. Если они содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы, то возникает эффект синергизма, т.е. усиление токсичности всей газообразной массы.
1.2 «Парниковый эффект»
«Парниковый эффект», наряду с нарушением озонового слоя и кислотными дождями, вызван глобальным техногенным загрязнением атмосферы. Многие ученые рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности. Со второй половины XIX в. наблюдается постепенное повышение среднегодовой температуры, что связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода, метана, фреонов, озона, оксида азота и др.
Парниковые газы, и в первую очередь СО2, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли, и атмосфера, насыщенная ими, действует как крыша теплицы. Она, пропуская внутрь большую часть солнечного излучения, почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.
В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива (ежегодно более 9 млрд. т. условного топлива) концентрация С02 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов), метана, в меньшей степени - оксида азота.
1.3 «Озоновые дыры»
«Озоновые дыры» - это значительные пространства в озоновом слое атмосферы на высоте 20 -25 км с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено огромное пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. По данным Росгидромета, в феврале 1995 г. над всем Северным полушарием, а особенно над рядом районов Восточной Сибири и Урала, концентрация озона снизилась на рекордную величину - до 40 % и сохранялась в течение 25 суток. В декабре 1995 г. отклонение от климатических норм составило 15%.
Истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Оно ослабляет способность атмосферы защищать все живое от жесткого ультрафиолетового излучения («УФ-радиация»), энергии одного фотона которого достаточно, чтобы разрушить большинство органических молекул. Поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, увеличивается количество заболеваний раком кожи и т.д. По мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России, при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя, заболеют раком кожи дополнительно 6 млн. человек. Растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу [2].
1.4 «Кислотные дожди»
«Кислотные дожди» образуются при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). Максимальная зарегистрированная кислотность осадков в Западной Европе - рН=2,3, в Китае - рН=2,25. Фактически атмосферная влага с таким значением рН является кислотой. Окисление природной среды - одна из важнейших экологических проблем.
Суммарные мировые антропогенные выбросы S02 и NOx составляют ежегодно более 255 млн. т. (1994 г.). Закисление природной среды негативно отражается на состоянии экосистем. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только не только питательные вещества, но и токсичные металлы: свинец, кадмий, алюминий и др. Далее они сами или их токсичные соединения усваиваются растениями и почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям. В подкисленной воде существенно увеличивается растворимость соединений алюминия. Повышение содержания алюминия при попадании его в водоемы всего лишь до 0,2 мг/л. приводит к гибели рыб, к сокращению развития фитопланктона, так как фосфаты соединяются с алюминием.
1.5 Проблема утилизация отходов ЛКМ (лакокрасочные материалы)
Понятие утилизация промышленных отходов включает в себя целый комплекс сложнейших технологических процессов, которые требуют не только использование современного оборудования, но и специальных знаний, также требований законодательства, действующего в этой области. Самостоятельно решить вопрос утилизации отходов под силу только некоторым крупным промышленным предприятиям.
Побочным эффектом от деятельности любого завода, фабрики и индустрии в целом становятся жидкие, твердые, нефтесодержащие, гальванические отходы, утилизация которых не ограничивается только вывозом, но и требует незамедлительной переработки либо захоронения.
Одной из самых сложных задач, стоящих перед компаниями, специализирующимися на решении этого вопроса, является утилизация отходов ЛКМ (лакокрасочных материалов).
1.6 Возможные пути решения глобальных экологических проблем
Какие же необходимы меры для решения глобальных экологических проблем? Прежде всего следует перейти от потребительско-технократического подхода к природе к поиску гармонии с нею.
Для этого, в частности, необходим целый ряд целенаправленных мер по экологизации производства: природосберегающие технологии, обязательная экологическая экспертиза новых проектов, создание безотходных технологий замкнутого цикла.
Другой мерой, направленной на улучшение взаимоотношений человека и природы, является разумное самоограничение в расходовании природных ресурсов, особенно - энергетических источников (нефть, уголь), имеющих для жизни человечества важнейшее значение.
Подсчеты международных экспертов показывают, что если исходить из современного уровня потребления (конец XX в.), то запасов угля хватит еще на 430 лет, нефти - на 35 лет, природного газа - на 50 лет. Срок, особенно по запасам нефти, не такой уж и большой.
В связи с этим необходимы разумные структурные изменения в мировом энергобалансе в сторону расширения применения атомной энергии, а также поиск новых, эффективных, безопасных и максимально безвредных для природы источников энергии, включая космическую.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Стала совершенно очевидной пагубность потребительского отношения человека к природе лишь как к объекту получения определенных богатств и благ. Для человечества становится жизненно необходимым изменение самой философии отношения к природе. Все понимают, что природу нужно оберегать и не давать ухудшиться положению ещё больше, пока это не дойдет до необратимой катастрофы для Земли и, в особенности, для всего человечества. Но почему то всё так же мало предпринимается мер для предотвращения экологических проблем в мире.
Можно надеяться лишь на то, что вскоре, но не слишком поздно, люди и страны научаться рационально и эффективно использовать природные ресурсы, научаться жить с природой в согласии, и будут разработаны менее вредные и пагубные для планеты и человека способы утилизации отходов, получения энергии, топлива и прочее.
Можно сказать, что последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода.
К актуальным экологическим проблемам относят:
1. «Парниковый эффект», наряду с нарушением озонового слоя и кислотными дождями, вызван глобальным техногенным загрязнением атмосферы. Многие ученые рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности. Со второй половины XIX в. наблюдается постепенное повышение среднегодовой температуры, что связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода, метана, фреонов, озона, оксида азота и др.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ №2
Вопрос 1. Парниковый эффект
Парниковый или оранжерейный или тепличный эффект — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.
Механизм парникового эффекта впервые описал в 1827 году Жозеф Фурье.
Фурье предположил, что оптические свойства атмосферы Земли аналогичны свойствам стекла, прозрачность которого в инфракрасном диапазоне ниже, чем в оптическом.
Поглощая видимый свет, поверхность нагревается и испускает тепловые (инфракрасные) лучи, и поскольку для теплового излучения атмосфера менее прозрачна, то тепло у поверхности Земли накапливается.
Способность атмосферы не пропускать тепловое излучение вызвана наличием в ней парниковых газов.
Основные парниковые газы — это водяной пар, углекислый газ, метан и озон. В последние десятилетия концентрация парниковых газов в атмосфере существенно выросла. Считается, что причина этого роста — деятельность человека.
Вопрос 2. Озоновые дыры
Озоновая дыра — это сильное падение процента озона в определенных местах атмосферы. Само слова «дыра» нам дает понять это без лишних объяснений.
В стратосфере озон поглощает солнечную ультрафиолетовую радиацию. Нарушение слоя озона увеличивает радиационный поток, что губительно не только для здоровья людей, но и для животных и растений.
Под воздействием хлора и его соединений происходит разрушение озона. Например, фреон разрушается солнечной радиацией и освобождает хлор, который отрывает третий атом от молекулы озона. Хлор не вступает в соединения, но является катализатором. В результате один только атом хлора повреждает много озона.
Однако основным разрушителем озона признан хлорофлюорокарбон, который вступая в реакцию, отрывает от озона 2 атома кислорода, нарушая озоновый слой.
Технический прогресс и озоновые дыры тесно взаимосвязаны. Например, в двигателях реактивных самолетов образуются окислы азота, выброс которых возрастает с увеличением мощности турбореактивного двигателя.
Врачи считают что в результате уменьшения озона вырос процент заболевания раком кожи и слепоты из-за катаракты. Также падает иммунитет человека, что приводит к различным видам иных заболеваний. Больше всего страдают жители верхних слоев океанов. Это креветки, крабы, водоросли, планктон и т.д.
Вопрос 3. Назовите причины гибели лесов
На сегодняшний день проблема гибели леса это одна из глобальных проблем человечества. Проблема истребления лесов не нова. О ней уже очень много сказано, написано книг и статей, но все же эта проблема не потеряла свою значимость на данный момент. Губительное влияние на лесные угодья оказывают не только антропогенные факторы, влияющие на численность и качество леса, но и естественные. Например: различные вредные грибки и насекомые, пожары. Так же необходимо отметить такие факторы как радиационное облучение леса, вырубка лесов и даже такой фактор как туристические походы.
Гибель лесов вследствие сильного облучения отмечалась в районах Кыштымской и Чернобыльской радиационной аварии. В общей сложности площадь полностью погибших лесонасаждений составила около 10км2. Доля лесов погибших от радиационного поражения за всю историю атомной промышленности составляет 0,3-0,4%, даже не смотря на тока маленький процент в ближайшие столетия может даже не предвидится нового урожая лесных массивов на этих землях. Однако, одна из причин гибели лесов во многих регионах мира - это кислотные дожди, главными виновниками которых являются электростанции.
Вопрос 4. Что такое опустынивание?
Опустынивание — это деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека.
Опустынивание не означает расширение существующих пустынь. Опустынивание происходит потому, что экосистемы засушливых земель, которые составляют более одной трети площади суши в мире, чрезвычайно уязвимы для чрезмерной эксплуатации и нерационального землепользования. Нищета, политическая нестабильность, обезлесение, чрезмерный выпас скота и неправильные методы орошения — все это снижает продуктивность земли.
Вопрос 5. Основные экологические проблемы развитых стран
Особое место в системе глобальных проблем современности принадлежит экологическим проблемам, имеющим транснациональный и трансгосударственный характер.
Научно-технический прогресс поставил перед человечеством ряд новых, весьма сложных проблем, с которыми оно до этого не сталкивалось вовсе, или проблемы не были столь масштабными. Среди них особое место занимают отношения между человеком и окружающей средой. В прошлом столетии на природу легла нагрузка, вызванная 4-кратным ростом численности населения и 18-кратным увеличением объема мирового производства.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ № 4
Вопрос 1. Солнечная энергетика
Солнечная энергетика — активно развивающееся направление в энергоснабжении частных и общественных зданий. Солнечная выработка электроэнергии представляет собой чистую альтернативу электроэнергии из добываемого топлива, без загрязнения воздуха и воды, отсутствием глобального загрязнения окружающей среды и без каких-либо угроз для нашего общественного здравоохранения. Всего 18 солнечных дней на Земле содержит такое же количество энергии, какая хранится во всех запасах планеты угля, нефти и природного газа. За пределами атмосферы, солнечная энергия содержит около 1300 ватт на квадратный метр. После того, как она достигнет атмосферы, около одной трети этого света отражается обратно в космос, в то время как остальные продолжают следовать к поверхности Земли.
Усредненные по всей поверхности планеты, квадратный метр собирает 4,2 киловатт-часов энергии каждый день, или приблизительный энергетический эквивалент почти барреля нефти в год. Пустыни, с очень сухим воздухом и небольшим количеством облачности, могут получить более чем 6 киловатт-часов в день на квадратный метр в среднем в течение года.
Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.
Вопрос 2. Ветровая энергетика
Ветроэнергетика на сегодняшний день является одним из наиболее динамично развивающихся и перспективных видом источников возобновляемой энергетики и важным направлением в энергосбережении.
История использования энергии ветра начинается с изобретения ветряных мельниц в древней Персии (примерно в 200-м году до н. э.), в Европу же технология была принесена крестоносцами в XIII веке. На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Поэтому применение этих механизмов было различным: в качестве мукомольной мельницы, для обработки материалов в лесопилках и в качестве насосной или водоподъемной станции.
Первый ветрогенератор для выработки электроэнергии был разработан в конце XIX века. В Дании в 1890 году была построена первая ветроэлектростанция, а к 1908 году насчитывалось свыше 72 ветрогенераторов, мощностью от 5 до 25 кВт.
На сегодняшний день единичная мощность современного ветрогенератора достигает 8 МВт. Также ведутся разработки генераторов мощностью более 10 МВт.
Вопрос 3. Приливная энергетика
Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.
Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция. Также гидротурбины для выработки электроэнергии могут устанавливаться на морское судно (SR-2000).
По подсчетам мировых ассоциаций, энергия приливов может обеспечивать до 3.5% мирового потребления электроэнергии. Однако для достижения этой цели необходимо построить множество ПЭС по всему миру общей мощностью 150 ГВт. Учитывая, что мощность всех возобновляемых источников энергии по итогам 2006 года находилась на уровне 200 ГВт, эта цель кажется труднодостижимой.
Вопрос 4. Использование биогаза
Биогаз – общее название горючей газовой смеси, получаемой при разложении органичнеских субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).
Для эффективного производства биогаза из органического сырья создаются комфортные условия для жизнедеятельности нескольких видов бактерий при отсутствии доступа кислорода.
Биогаз широко применяется как горючее топливо в Германии, Дании, Китае, США и других развитых странах. Он подается в газораспределительные сети, используется в бытовых целях и в общественном транспорте. Сегодня начинается широкое внедрение биогазовых технологий на рынках СНГ и Прибалтики.
Вопрос 5. Достоинства и недостатки: АЭС, ТЭЦ, ГЭС
Преимущества тепло-электростанций
1. Используемое топливо достаточно дешево.
2. Требуют меньших капиталовложений по сравнению с другими электростанциями.
3. Могут быть построены в любом месте независимо от наличия топлива. Топливо может транспортироваться к месту расположения электростанции железнодорожным или автомобильным транспортом.
Недостатки тепло-электростанций
1. Загрязняют атмосферу, выбрасывая в воздух большое количество дыма и копоти.
2. Более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с гидроэлектростанциями.
Преимущества АЭС:
1. Низкий уровень сырьевого потребления (сырьем служит уран).
2. Это самые мощные по количеству выработанной электроэнергии станции. Одна АЭС обеспечивает большую территорию (часто - целый мегаполис).
Вопрос 6. Возобновимые и невозобновимые ресурсы
Природные ресурсы - важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевозможных материальных и культурных потребностей общества.
Возобновляемые ресурсы — природные ресурсы, запасы которых или восстанавливаются быстрее, чем используются, или не зависят от того, используются они или нет. Это довольно расплывчатое определение, и в понятие «возобновляемые ресурсы» в разных контекстах могут включаться разные виды ресурсов. Термин был введён в обращение как противопоставление понятию «невозобновляемые ресурсы» (ресурсы, запасы которых могут быть исчерпаны уже в ближайшее время при существующих темпах использования).
Многие ресурсы, которые относят к возобновляемым, на самом деле не восстанавливаются и когда-нибудь будут исчерпаны. В качестве примера можно привести солнечную энергию.
С другой стороны, при достаточном развитии технологии, многие ресурсы, которые традиционно считаются невозобновляемыми, могут быть восстановлены. Например, металлы можно использовать повторно. Ведутся исследования по переработке изделий из пластика.
