Файл: Практическая работа Демографическая емкость территорий Тема Основные положения классической экологии.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.11.2023

Просмотров: 523

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Практическая работа № 1. Демографическая емкость территорий

Практическая работа № 2. Загрязнение почвенного покрова

Практическая работа № 3. Методика расчета рассеивания выбросов в атмосферу

Статья 22 ФЗ от 04.05.1999 № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» (ред. от 29.07.2018)

Практическая работа № 4. Методы и сооружения очистки сточных вод

Процеживание реализуют в решетках и волокноуловителях. В вертикальных или наклонных решеткахширина прозоров обычно составляет 15–20 мм. Для удаления осадка веществ с входной поверхности решеток используют ручную или механическую очистку. Песколовкииспользуют для очистки сточных вод от частиц металла и песка размером более 0,25 мм. Песколовки защищают отстойники от загрязнения минеральными примесями. В зависимости от направления движения сточной воды применяют горизонтальные песколовки с прямолинейным и круговым движением воды, вертикальные и аэрируемые.Отстойникииспользуют для очистки сточных вод от механических частиц размером более 0,1 мм, а также от частиц нефтепродуктов. В зависимости от направления движения потока сточной воды применяют горизонтальные, радиальные или комбинированные отстойники. Очистку сточных вод в поле действия центробежных сил осуществляют в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах. Открытые гидроциклоныприменяют для выделения из сточной воды крупных твердых примесей со скоростью осаждения более 0,02 м/с. Такие гидроциклоны имеют большую производительность при малых потерях напора, не превышающих 0,5 м. Эффективность очистки сточных вод от твердых частиц в гидроциклонах зависит от состава примесей (материала, размера, формы частиц и др.), а также от конструктивных и геометрических характеристик гидроциклона. Фильтрование применяют для очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей с малой их концентрацией. Его используют как на начальной стадии очистки сточных вод, так и после некоторых методов физико-химической или биологической очистки. Для очистки сточных вод фильтрованием применяют в основном два типа фильтров: зернистые, в которых очищаемую сточную воду пропускают через насадки несвязанных пористых материалов, и микрофильтры, фильтр-элементы которых изготовляют из связанных пористых материалов (сеток, натуральных и синтетических тканей, спеченных металлических порошков и т. п.). Фильтрацию сточных вод при помощи данного метода можно организовать двумя различными способами: либо под действием силы тяжести – при отстаивании сточных вод, либо под действием центробежной силы. Установки, очищающие сточные воды такими способами, как правило, могут удалять нерастворимые взвеси размером более нескольких долей миллиметра. В некоторых случаях применяются также магнитные фильтры.Твердые фракции, такие как песок, волокна, металл и другие материалы, накопившиеся на ситах, решетках, в песколовках, в отстойниках, периодически вывозятся на полигоны утилизации как твердые отходы.Промышленный обратный осмос – это технология очистки воды, на которую сделали ставку практически во всех отраслях промышленности. Промышленная система обратного осмоса применяется при подготовке питьевой, котловой, технологической и другой воды, где необходима высокая степень очистки от растворённых в ней ионов. Также данная технология используется при обессоливании морской воды. Зачастую промышленные системы обратного осмоса называют мембранными опреснителями воды, т. к. внутри этого оборудования происходит обратноосмотическое обессоливание воды, или деминерализация. Промышленная установка обратноосмотического опреснения включает обычно следующее оборудование: фильтр тонкой очистки воды, систему реагентной подготовки, насос высокого давления, блок фильтрующих модулей, датчики и приборы управления. Основной элемент установки обратного осмоса – полупроницаемая обратноосмотическая мембрана, помещённая в корпус. В неё поступает исходная вода, а отводятся два потока – очищенная и обессоленная, которые называются пермеатом, и вода с концентрированными примесями, называемая концентратом, которая сливается. Продавливание воды через мембрану ведётся при высоком давлении, которое создает насос, обычно центробежный многоступенчатый или роторный. Для замедления образования нежелательных отложений на мембранах применяется дозирование ингибитора осадкообразования. Для снятия осадков с поверхности мембран используется система химпромывки. Для контроля качества очистки и рН – проточные измерители солесодержания и рН-метры. Для контроля расхода пермеата и концентрата – проточные расходомеры2. Физико-химические методы очисткиВ настоящее время в связи с использованием оборотных систем водоснабжения существенно увеличивается применение физико-химических методов очистки сточных вод, основными из которых являются флотация, экстракция, нейтрализация, сорбция, ионообменная и электрохимическая очистка, гиперфильтрация, эвапорация, выпаривание, испарение и кристаллизация. Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Многие методы физико-химической очистки требуют предварительного глубокого выделения из сточной воды взвешенных веществ, для чего широко используют процесс коагуляции. Коагулянты, или коагулирующие агенты (от лат. coagulo – вызываю свертывание, сгущение), – вещества, введение которых в жидкую среду, содержащую мелкие частицы какого-либо тела, вызывает слипание этих частиц. Под действием коагулянтов образуются крупные слипшиеся частицы, выпадающие в виде хлопьев или комков в осадок (коагулят). Эффективными коагулянтами для систем с водной дисперсионной средой являются соли поливалентных металлов (алюминия, железа и др.). В качестве коагулянтов используют также водорастворимые органические высокомолекулярные соединения (полимеры), особенно полиэлектролиты. В отличие от неорганических коагулянтов их иногда называют флокулянтами. Коагулянты применяют для выделения ценных промышленных продуктов из отходов производства в различных технологических процессах, а также при очистке воды от природных и бытовых загрязнений. Для очистки сточных вод на предприятиях используют и другие вещества в зависимости от вида загрязнения. Так, если в отработанной воде присутствует большое количество различных масел, то для очистки рекомендуется использовать соли магния (сульфат магния, хлорид магния); в химической промышленности используют алюмосиликатный раствор; сточные воды, насыщенные щелочью, очищают неорганическим коагулянтом, полученным из красного шлама (красный шлам содержит примеси оксидов металлов и представляет собой одну из самых важных проблем с утилизацией при производстве алюминия; красный цвет вызван присутствием оксида железа); для повышения экологической безопасности сточных вод используется активированный кальций-алюминат; на теплоэлектростанциях в последнее время применяют новейший коагулянт – минеральный полиреагентный гель-сорбент.Флотацияпредназначена для интенсификации процесса всплывания маслопродуктов при обволакивании их частиц пузырьками газа, подаваемого в сточную воду. В основе этого процесса имеет место молекулярное слипание частиц масла и пузырьков тонкодиспергированного в воде газа. Образование агрегатов «частица – пузырьки газа» зависит от интенсивности их столкновения друг с другом, химического взаимодействия содержащихся в воде веществ, избыточного давления газа в сточной воде и т. п. В зависимости от способа образования пузырьков газа различают следующие виды флотации: напорную, пневматическую, пенную, химическую, вибрационную, биологическую, электрофлотацию и др. Сточные воды, содержащие мелкую фракцию взвешенных веществ высокой концентрации (зооглеи активного ила) пропускают через флотационные установки или центрифуги.В настоящее время на станциях очистки широко используют электрофлотацию, так как протекающие при этом электрохимические процессы обеспечивают дополнительное обеззараживание сточных вод. Кроме того, применение для электрофлотации алюминиевых или стальных электродов обусловливает переход ионов алюминия или железа в раствор, что способствует коагулированию мельчайших частиц механических примесей сточной воды. Нейтрализация сточных вод. Сточные воды, содержащие минеральные кислоты или щелочи, перед сбросом их в водоемы или перед использованием в технологических процессах нейтрализуют. Практически нейтральными считаются воды, имеющие pH 6,5–8,5. Нейтрализацию можно проводить различными путями: смешением кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием кислых вод через нейтрализующие материалы, абсорбцией кислых газов щелочными водами или абсорбцией аммиака кислыми водами. В процессе нейтрализации могут образовываться осадки.Нейтрализация сточных вод предназначена для выделения из сточных вод кислот (H2SО4, НСl, HNO3, Н3РО4), щелочей (NaOH и КОН), а такжесолей металлов на основе указанных кислот и щелочей. Процесс нейтрализации основан на объединении ионов водорода и гидроксильной группы в молекулу воды, в результате чего сточная вода приобретает значение рН

Практическая работа № 5. Отходы производства и потребления

Практическая работа № 6. Санитарно-защитные зоны предприятий и иных объектов

Практическая работа № 7. Оценка здоровья населения как показатель экологического состояния в городах

Практическая работа № 8. Оценка экологического состояния водоемов по микробиологическим показателям

Практическая работа № 9. Экология региона

ВОПРОСЫ ДЛЯ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



Специфическими закономерностями региональной экологии следует считать особенности вертикального (меридионального) изменения экосистем, связанные с поясностью растительности. Региональная экология как раздел общей экологии имеет свой объект исследования, свою концептуально-теоретическую базу и специфические методы исследования. Главный объект изучения – экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания, территориально составляющие регион.

Более широкое распространение получило социально-экономическое или технократическое понимание региональной экологии. В этом плане региональную экологию можно определить как раздел прикладной экологии, изучающий антропогенные изменения среды обитания и биоты в пределах крупной географической территории, связанные со спецификой ее социально-экономического развития, определяющейся в первую очередь наличием, добычей и переработкой природных ресурсов [Розенберг, Краснощеков, 1996].

При региональном подходе к решению проблем первоочередным является выделение региона как некоего единства. Необходимы организация регионального координирующего органа с представительством основных составляющих инфраструктуры (законодательной, властной, контролирующей, научно-коммерческой и т. п.), подготовка концепции экологического развития региона с определением приоритетных направлений работ и их проведение по территориальному и «отраслевому» признакам.

Цельюрегиональной экологии является разработка сценариев развития экологической обстановки при различных вариантах социально-экономического развития региона для принятия управленческих решений по оптимизации системы «человек – природа». Методически эта цель достигается общепринятым в экологии путем – созданием информационных баз данных, прогнозных моделей, информационно-моделирующих и экспертных систем [Розенберг, Мозговой, 1992]. Методики ориентированы на системный анализ информации. База данных представляет собой совокупность данных, отражающую состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области. В контексте экологической базы имеется в виду в первую очередь ее содержание. Задачи, которые приходится решать в рамках региональных экологических проблем (в самом общем плане), могут быть условно отнесены к одному из следующих направлений:


  • охрана природы;

  • рациональное природопользование;

  • экологическая экспертиза.

Экологическая информационная система (ЭИС)

Для решения ряда экологических задач успешно применяется экспертная система REGION, разработанная в Институте экологии Волжского бассейна РАН [Розенберг и др., 1991].

Экологическая информационная система (ЭИС) оценки качества окружающей среды крупного региона (в том числе и бассейна крупной реки) предназначена для изучения пространственного распределения ее параметров, характеризующих состояние различных абиотических и биотических составляющих и степень воздействия на них хозяйственной деятельности человека (антропогенной нагрузки).

Краткая физико-географическая характеристика Волжского бассейна

Площадь Волжского бассейна – 1 358 740 км2, что составляет 62 % европейской части Российской Федерации, 8 % от всей площади страны и почти 13% территории всей Европы. Длина реки Волга от истока до устья составляет 3 531 км. Территория бассейна Волги расположена в пределах Русской равнины между 45° и 62° северной широты и 61° и 30° градусами восточной долготы. Протяженность территории с севера на юг – 2,5 тыс. км и с запада на восток – около 2,3 тыс. км.

Большая часть бассейна реки Волга находится в пределах Восточно-Европейской равнины. Вдоль Волги проходит один из крупнейших тектонических «швов» Русской платформы. Территория бассейна характеризуется чередованием низменных равнин и возвышенностей.

Волга пересекает с севера на юг несколько растительных зон: южно-таежную и хвойно-широколиственную подзоны таежной зоны, зоны широколиственных лесов, лесостепей, степей, полупустынь и пустынь.

В основном территория бассейна расположена в умеренно-континентальной климатической зоне, находящейся большую часть года под влиянием западного переноса воздуха с Атлантического океана.

Речная сеть реки Волги объединяет около 151 тыс. рек, речек и ручьев. В пределах бассейна насчитывается более 10 тыс. озер с общей площадью зеркала воды 620 тыс. км2. Самыми крупными водохранилищами всего бас­сейна являются Волгоградское, Куйбышевское, Кутулукское, Николаевское, Пугачевское, Саратовское, Северное, Сулакское.



Эколого-экономическое районирование территории Волжского бассейна

Одной из задач эколого-экономического районирования является выделение зон экологической конфликтности.

В соответствии с методикой оценки степени устойчивого развития выделено три достаточно контрастных кластера (группы, объединенные на основе схожести признаков) территорий [Розенберг, 2009]. На рисунке 1 представлено обобщенное эколого-экономическое районирование территории Волжского бассейна.


Рисунок 1. Обобщенное районирование территории Волжского бассейна по данным на 1991–2008 гг.

Обозначения: 1 – экономически и социально неудовлетворительные территории, но сравнительно благополучные по параметрам окружающей среды; 2 – «переходные» территории; 3 – экономически и социально более или менее благополучные, но неудовлетворительные территории по качеству окружающей среды
В кластер «экономически и социально более или менее благополучный, но неудовлетворительный по качеству окружающей среды» входят республики Башкортостан и Татарстан, а также области Волгоградская, Ленинградская, Липецкая, Московская, Нижегородская, Пермская, Рязанская, Самарская, Свердловская, Тульская и Челябинская.

Кластер «экономически и социально неудовлетворительный, но сравнительно благополучный по параметрам окружающей среды» представлен республиками Марий Эл, Мордовия, Удмуртия и Чувашия; областями Астраханской, Брянской, Калужской, Кировской, Костромской, Курской, Орловской, Пензенской, Смоленской и Тверской.

Кластер «переходный» включает республики Калмыкия (Хальмг Тангч) и Коми; области Владимирскую, Волгоградскую, Ивановскую, Новгородскую, Оренбургскую, Саратовскую, Тамбовскую, Ульяновскую и Ярославскую.

По результатам обобщенного многолетнего эколого-экономического районирования по данным 1991–2008 гг. (рис. 1) выделяются территории повышенной антропогенной нагрузки – Тульская, Московская, Самарская, Нижегородская, Рязанская области и республика Татарстан. Заметно лучше по состоянию окружающей среды обстоят дела в Тверской, Кировской и Костромской областях, республиках Марий Эл, Мордовия и Чувашия.


Индексы антропогенной нагрузки и экологической емкости

Эти индексы дают общее представление о соотношении относительной интенсивности хозяйственного воздействия регионов на окружающую природную среду.

Индекс антропогенной нагрузкипоказывает, во сколько раз плотность антропогенной нагрузки в отдельном регионе превышает допустимую для биосферы плотность. Под антропогенной нагрузкой понимается степень прямого или косвенного воздействия человека и его хозяйствования на окружающую природу или на ее отдельные экологические компоненты и элементы.

Экологическаяемкостьтерритории – уровень антропогенной нагрузки, который могут выдержать естественные экосистемы без необратимых нарушений выполняемых ими функций.

В данной практической работе определяется суммарная антропогенная нагрузка на воду и на воздух, а также экологическая емкость по показателям водообеспеченности и лесистости.
Практическая часть

Алгоритм выполнения проверяемого задания по региональной экологии

  1. Выбрать вариант задания из таблицы 1.

  2. Найти суммарную антропогенную нагрузку – сумму А (на воду + на воздух). Результаты внести в таблицу 2.

  3. Найти суммарную экологическую ёмкость – сумму Э (водообеспеченность + лесистость). Результаты внести в таблицу 2.

  4. Вычислить индексы соотношения антропогенной нагрузки и экологической емкости (G) по формуле G = Э – А. Результаты внести в таблицу 2.

  5. Определить степень суммарной антропогенной нагрузки на территорию (минимальная при сумме А менее 3 баллов, максимальная – при сумме А выше 9 баллов). Результаты занести в таблицу 2.

  6. Определить уровень суммарной экологической ёмкости территорий (минимальная при сумме Э ниже 4 баллов, максимальная – при сумме Э выше 9 баллов). Результаты зафиксировать в таблице 2.

  7. По индексу G сделать вывод о соотношении антропогенной нагрузки и экологической емкости субъекта Волжского региона. Антропогенная нагрузка не превышает экологической емкости территории, если значение G более 0. Вывод записать в таблицу 2.

  8. Согласно эколого-экономическому районированию территории Волжского бассейна (рис. 1) определить кластер, к которому относится выбранный Вами регион. Вывод записать в таблицу 2.

  9. Оформить отчет (таблица 2).

  10. Ответить на контрольные вопросы.



Пример расчета

Вариант 1. Республика Башкортостан

1) Определяем сумму А антропогенной нагрузки: 1 + 4 = 5.

2) Вычисляем сумму Э экологической емкости: 1 + 7 = 8.

3) Определяем индексG: 8 – 5 = 3

Вывод: в республике Башкортостан уровень антропогенной нагрузки не превышает экологической емкости территории, так как индекс G > 0.

4) Определяем кластер: республика Башкортостан относится к кластеру «экономически и социально более или менее благополучный, но неудовлетворительный по качеству окружающей среды».
Таблица 1. Индекс соотношения антропогенной нагрузки и экологической емкости (G) в 2000 г.

№ вар-та

Территории Волжского бассейна

Антропогенная нагрузка

Экологическая емкость

G = Э – А

на воду

на воздух

сумма

А

водо-обеспе-ченность

лесис-тость

сумма Э

1

Республика Башкортостан

1

4




1

7







2

Республика Татарстан

1

4




9

3







3

Нижегородская область

2

4




9

7







4

Пермская область

2

3




1

8







5

Московская область

10

8




2

5







6

Рязанская область

2

5




2

4







7

Тульская область

1

10




2

2







8

Республика Мордовия

1

2




10

4







9

Пензенская область

1

1




6

4







10

Республика Чувашия

1

4




10

6







11

Республика Марий Эл

1

1




10

9







12

Саратовская область

1

2




9

1







13

Волгоградская область

1

2




9

1







14

Астраханская область

2

2




9

1







15

Самарская область

2

7




9

2







16

Удмуртская республика

2

4




6

4







17

Ульяновская область

1

3




7

6







18

Костромская область

2

7




6

6