Файл: Методические указания по изучению дисциплины Для студентов заочной формы обучения направления подготовки 140400. 62 Электроэнергетика и электротехника, квалификации бакалавр Казань 2013.pdf

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОЛОГИЯ Программа, методические указания по изучению дисциплины Для студентов заочной формы обучения направления подготовки 140400.62 Электроэнергетика и электротехника, квалификации – бакалавр Казань 2013

УДК 574
ББК 20.1 Э Э Экология Программа, методические указания по изучению дисциплины / Сост Р.Я. Дыганова, Р.Р. Ситдикова. − Казань Казан. гос. энерг. унт, 2013.– 48 с.
Представлены общие рекомендации, программа и учебный план дисциплины, для самостоятельного изучения предложена программа основных разделов с указанием списка обязательной литературы и перечнем вопросов для самопроверки. Сформулировано содержание контрольных заданий, правила выполнения и оформления контрольных работ. Предназначены для студентов заочной формы обучения направления подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника».
УДК 574
ББК 20.1
© Казанский Государственный Энергетический Университет, 2013

3 ВВЕДЕНИЕ Экология – биологическая дисциплина. Однако экологические и природоохранные задачи в настоящее время решаются преимущественно инженерными и химико-технологическими методами. Поэтому экология представляет собой не только научную базу охраны природы, но и становится неотъемлемой частью технологических дисциплин. Дисциплина Экология является одной из базовых в цикле естественнонаучных дисциплин при подготовке специалистов различных специальностей, служит общетехнической подготовке студентов и создает теоретическую базу для изучения последующих специальных дисциплин. Целью дисциплины является изучение основных понятий для выработки представлений о биосфере и ее роли в выживании человечества знакомство с проблемами экологии, источниками загрязнения и основными методами их предупреждения получение основных сведений об экологических проблемах энергетики приобретение определенных навыков по узловым вопросам, решаемым в практической деятельности оценке воздействия на окружающую среду, экологической экспертизе, охране окружающей среды на предприятии, экономическими правовым основам природопользования. В современном обществе резко возрастает роль промышленной экологии, призванной на основе оценки степени вреда, приносимого природе индустриализацией, разрабатывать и совершенствовать инженерно- технические средства защиты окружающей среды, всемерно развивать основы создания замкнутых, безотходных и малоотходных технологических циклов и производств. В связи с этим важное место в деле охраны окружающей среды отводится экологическому образованию и воспитанию инженерно-технических специалистов. Приобретение знаний по экологии для студентов технических вузов, не получающих общебиологической подготовки, в методическом отношении
– достаточно трудная задача. В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС) высшего профессионального образования курс Экология знакомит студентов с основными проблемами и направлениями современной экологии способствует развитию экологического мышления студентов. В экологической подготовке студентов технических вузов основное внимание уделяется формированию экологического мировоззрения, вопросам взаимодействия природы и общества, охраны окружающей среды, методами средствам, позволяющим обеспечивать высокие экологические показатели технологий, машин и материалов, как на стадии промышленной эксплуатации, таки при проектировании.

4
1. ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ НАД ДИСЦИПЛИНОЙ ЭКОЛОГИЯ Работа студента над курсом экологии слагается из следующих моментов самостоятельное изучение разделов и тем курса по учебниками учебным пособиям с последующей самопроверкой по контрольным вопросам индивидуальные консультации (очные и письменные посещение установочных и обзорных лекций, а также практических занятий выполнение контрольной работы сдача зачета по всему курсу. Самостоятельная работа с книгой Изучение курса следует начинать с рассмотрения предложенной программы, с последующим изучением отдельных тем. При чтении материала необходимо ведение записей с кратким конспектом основных понятий, принципиальных положений и законов, уравнений химических реакций в биогеохимических циклах, процессов окисления газов и образования токсичных для человека соединений, формул определения экономических ущербов. В связи с большим количеством новой терминологии, желательно ведение словаря экологических терминов в порядке их появления по разделам. Переходить к изучению новой темы следует только после полного усвоения предыдущего раздела и ответов на контрольные вопросы. Самопроверка Закончив изучение каждой темы, ответьте на контрольные вопросы. Содержание контрольных вопросов раскрыто в литературе к каждой из тем, с указанием соответствующих глав. Ответы на контрольные вопросы внесите в конспекты, они помогут при повторении материла в период подготовки к сдаче итогового зачета. Контрольное задание В процессе изучения курса экологии студент должен выполнить контрольную работу, которая включает решение задач по индивидуальному заданию, тестирование. Перечень индивидуальных заданий и таблица вариантов, методики решения задач, предварительные Примеры тестов и контрольных вопросов для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации приведены в конце настоящего пособия

5 Консультации В случае возникновения сложностей при проработке теоретического материала, следует четко сформулировать вопросы, ответы на которые можно будет получить входе индивидуальных письменных и устных консультаций или после обзорных лекций по соответствующим темам. Практические занятия Учебным планом по дисциплине Экология предусмотрены два практических занятия, входе выполнения которых студенты знакомятся с методикой расчета объемов сбросов загрязняющих веществ вводный объекта также знакомятся с экологическими нормативами и рассчитывают экономическую эффективность природоохранных мероприятий по улучшению качества окружающей среды. Лекции Входе обзорных лекций по глобальным проблемам современности рассматриваются вопросы атмосферы, гидросферы и литосферы, анализируются современные проблемы природной среды, а также раскрываются основные проблемы и негативные последствия воздействия на окружающую среду, решаются вопросы рационального природопользования и охраны окружающей среды, предлагается наиболее эффективные и рациональное использование природных ресурсов. Зачет К дифференцированному зачету по экологии допускаются студенты, прослушавшие обзорные лекции и имеющие выполненные контрольные и практические работы. Для сдачи зачета необходимо знание теоретического материала в пределах предложенной программы.
2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ЭКОЛОГИЯ
2.1. Цели и задачи освоения дисциплины Целью дисциплины «Экология»являетсяобеспечение понимания основных принципов функционирования живых организмов и взаимодействии их с окружающей средой. Ее задачами являются получение студентами научно-теоретических знаний о живых системах и

6 закономерностях, присущих жизни основных понятиях и закономерностях экологии о взаимоотношениях живых организмов, человека, его хозяйственной деятельности и общества со средой обитания механизмах воздействия человека на компоненты биосферы основных глобальных и региональных проблемах современности способах ограничения антропогенного воздействия на природу принципах рационального использования природных ресурсов и защиты окружающей среды, а также обеспечение органической связи экологического образования с профессиональной подготовкой. Задачи дисциплины (со стороны преподавателя
– привить обучающимся культуру безопасности и рискориентированное мышление, при котором вопросы безопасности и сохранения окружающей среды рассматриваются в качестве важнейших приоритетов в жизни и деятельности повышение экологической грамотности формирование у студентов экологического мировоззрения и воспитания способности оценки своей профессиональной деятельности сточки зрения охраны биосферы.
Задачи дисциплины (со стороны студентов
– знать законы функционирования биологических систем, проблемы взаимодействия мировой цивилизации с природой и пути их разумного решения
– знать основные принципы охраны окружающей среды и методы рационального природопользования.
2.2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла Б и опирается на знания и компетенции, полученные в результате освоения дисциплин Физика, Химия и Информатика. Обучающийся должен уметь логически и аргументировано строить свою письменную речь, работать на ПЭВМ и владеть навыками логического мышления и поиска информации в глобальной компьютерной сети Интернет.
2.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие компетенции

7
– Способность и готовность владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер, как средство работы с информацией (ОК – 11).
– Способность демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовность использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретические иэкспериментальные исследования
(ПК-2);
– Готовность выявить естественнонаучную сущность проблемы, возникающую входе профессиональной деятельности, и способность привлечь для их решения соотвествующий физико-математический аппарат
(ПК-3);
– Способность и готовность использовать нормативные правовые документы в своей деятеьности (ПК-4);
– Готовность обосновывать технические решения при разработке технологических процессов и выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения (ПК-21);
– Готовность контролировать соблюдение требований безопасности жизнедеятельности (ПК-36); В результате освоения дисциплины Экология обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования
1) Знать
– Основные естественнонаучные дисциплины и основные методы математического анализа и моделирования (ПК-2) требования безопасности жизнедеятельности (ПК-36)
2) Уметь
– применять методы математического анализа и моделирования (ПК-2);
– выявлять естественнонаучную сущность проблемы, возникающую входе профессиональной деятельности, и привлекать для их решения соотвествующий физико-математический аппарат (ПК-3);
– использовать нормативные правовые документы в своей деятеьности
(ПК-4);
– использовать компьютер, как средство работы с информацией (ОК – 11).
– обосновывать технические решения при разработке технологических процессов и выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применения (ПК-21);
– контролировать соблюдение требований безопасности жизнедеятельности (ПК-36);

8
3) Владеть
– основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК – 11).
2.4. Структура и содержание дисциплины Экология Общая трудоемкость дисциплин составляет 3 зачетные единицы,
108 часов.
2.4.1 Структура дисциплины Вид учебной работы Всего часов из них, проводимых в интерактивной форме Семестры
1 2
3 4 ОБЩАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ
108
–
– 108 – – АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
8
–
–
8
– – Лекции (Лк)
4
–
–
4
– – Практические (семинарские) занятия (ПЗ)
4
–
–
4
– – САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 100
–
– 100 – – Расчетные задания
22
–
–
22
– – Другие виды самостоятельной работы
78
–
–
78
– – ВИД ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ З – зачет, Э – экзамен) З
–
– З
– –

9
2.4.2 Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п Раздел дисциплины Всего часов на раздел СеместрНед еля семестра Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость в часах) Формы текущего контроля успеваемости по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации по семестрам)
лк Пр сам.
1 Введение предмет и задачи дисциплины Экология. Структура современной экологии.
8 2 – – –
8 Тест – структура экологии
2 Основные закономерности организации живых систем.
6 2 –
– –
6 Тест закономерности организации живых систем
3 Окружающая среда и человек
32 2 – – –
32 Тест – окружающая среда и человек
4 Глобальные и региональные экологические проблемы современности
20 2 – 2 2 16 Тест – глобальные экологические проблемы
5 Антропогенная экологическая нагрузка на окружающую среду.
16 2 – – –
16 Тест – антропогенная нагрузка на окружающую среду
6 Основные направления рационального природопользования и охраны окружающей среды
26 – – 2 2 22 Тест – рациональное природопользование и охрана окружающей среды
Зачет
– 2 – – –
– Письменный
Итого
108 – – 4 4 100

10
2.4.3. Содержание основных тем дисциплины
1. Введение предмет и задачи дисциплины Экология. Структура современной экологии Предмет, методы, цели и задачи дисциплины Экология. Структура экологии, основные разделы и их содержание. Задачи экологии в техническом вузе. Основные задачи инженерной экологии.
2. Основные закономерности организации живых систем Основные понятия экологии. Классификация и основные свойства экологических систем. Общие свойства живых систем.
3. Окружающая среда и человек Среда обитания.Экологические факторы их классификация и действие. Основные среды обитания организмов на Земле. Биотические факторы. Понятие о лимитирующем факторе. Закон минимума, закон толерантности. Понятие о жизненной форме. Адаптация живых организмов к экологическим факторам. Популяция, ее структура и динамика.Основные количественные характеристики популяций численность и плотность популяций, рождаемость, смертность. Рост популяции и кривые роста. Колебания численности. Сообщества. Понятие об экосистеме и биогеоценозе. Видовая структура биоценоза. Классификация экосистем. Взаимодействие живого и неживого вещества в экосистемах. Трофическая структура экосистем. Трофические цепи. Продуктивность, биомасса, численность продуцентов и консументов в экосистемах. Правило экологических пирамид. Сукцессия. Природные и природно-антропогенные экосистемы. Биосфера – глобальная экосистема Земли. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Место человека в биосфере. Свойства биосферы. Строение и функции биосферы. Эволюция биосферы. Ноосфера. Техносфера. Ресурсы биосферы и их современное состояние. Экология человека. Экология человека как раздел общей экологии, изучающей взаимодействие человека с окружающей природной средой. Окружающая человека природная среда как среда его обитания и производственной деятельности. Природа как материальная основа природопользования. Законы природы
Коммонера, их сущность и содержание.

11
4. Глобальные и региональные экологические проблемы современности Экология атмосферы Состав и атмосферы понятие о тропосфере, стратосфере, ионосфере и экзосфере; циркуляция воздушных масс в тропосфере. Химические и биохимические процессы, протекающие в атмосфере. Озоновый слой. Природные источники загрязнения атмосферы. Воздух как один из важнейших природных ресурсов. Парниковый эффект. Кислотные дожди. Затопление густонаселенных территорий. Разрушение озонового слоя Земли. Истощение материальных и природных ресурсов. Ухудшение качества воздуха и состояния атмосферы. Экология гидросферы Строение и состав гидросферы. Вода в биосфере как важнейший природный ресурс. Истощение и загрязнение водных ресурсов. Деградация земель. Снижение видового разнообразия флоры и фауны. Причины возникновения глобальных экологических проблем и динамика их развития. Экология литосферы Почвы и недра. Процесс формирования почв. Почвы и недра как важнейшие природные ресурсы. Жизнь в почве. Динамика процессов почвообразования и эрозии почв. Почвы и недра как важнейшие природные ресурсы. Жизнь в почве. Динамика процессов почвообразования и эрозии почв.
5. Антропогенная экологическая нагрузка на окружающую среду
Экономика и правовые основы природопользования. Критерии поддержания экологического равновесия. Организационно-правовые основы экологии. Закон РФ Об охране окружающей природной среды как экологический кодекс России. Нормативы качества окружающей природной среды как научно-обоснованная мера сочетания экологических, социальных и экономических интересов общества. Постепенный переход от санитарно- гигиенических нормативов к экологическим.
6. Основные направления рационального природопользования и охраны окружающей среды Значение природных ресурсов для жизни и хозяйственной деятельности человека. Основные классификации природных ресурсов. Понятие о рациональном и нерациональном природопользовании. Основные принципы рационального использования природных ресурсов в условиях научно-технического прогресса. Основные направления охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. Охрана атмосферного воздуха, вод, недр, земель (почв, растительного и животного мира, лесов и других биологических ресурсов. Системы экологического мониторинга.

12 Инженерная защита окружающей среды. Инженерные методы предотвращения загрязнения окружающей природной среды атмосферными выбросами, сбросами загрязненных стоков в поверхностные и подземные воды, твердыми бытовыми и производственными отходами, энергетическими загрязнениями. Градостроительные мероприятия по защите от шума и вибрации. Меры защиты населения от ионизирующих излучений и электромагнитных полей. Перспективные направления защиты окружающей природной среды. Широкое внедрение биотехнологий. Определение экологического ущерба от загрязнения окружающей среды и эффективности природоохранных мероприятий. Международное сотрудничество в области охраны природы и рационального использования природных ресурсов.
2.4.4 Содержание обзорных лекций
1. Глобальные проблемы современности Экология атмосферы. Состав и строение атмосферы. Озоновый слой. Природные источники загрязнения атмосферы. Воздух как один из важнейших природных ресурсов. Озоновый слой. Природные источники загрязнения атмосферы. Парниковый эффект. Затопление густонаселенных территорий. Разрушение озонового слоя Земли. Истощение материальных и природных ресурсов. Ухудшение качества воздуха и состояния атмосферы. Экология гидросферы. Строение и состав гидросферы. Природные источники загрязнения водных объектов. Химические и биохимические процессы вводе. Основные типы организмов, обитающих в гидросфере. Экология литосферы. Строение и состав литосферы. Почвы и недра. Процесс формирования почв. Почвы и недра как важнейшие природные ресурсы. Жизнь в почве. Динамика процессов почвообразования и эрозии почв. Состояние экологических проблем гидросферы, атмосферы, литосферы.

№ вар. Примесь ПДК, мг/м
3
С
ф, мг/м
3
Н, М Т выброса, С
F
M n
Q, гс, вот
ПДВ Т воздуха, С
D трубы, м
ω
0
, мс
1
CO
3 2
40 125 1,0 1,18 1,0 20%
8 1,4 7,0 2
NO
2 0,085 0,03 30 100 1,0 1,11 1,02 20%
5 1,3 6,5 3
SO
2 0,5 0,2 40 120 1,0 1,05 1,0 15%
10 1,3 6,5 4
V
2
O
5 0,02 0,005 35 110 2,5 1,12 1,01 20%
7 1,1 6,5 5 Зола
0,5 0,1 37 115 3,0 1,2 1,02 12%
5 1,2 7,5 6
CO
3 2
37 100 2,5 1,0 1,02 7%
18 1,4 7,0 7
NO
2 0,085 0,03 38 105 1,0 1,0 1,0 8%
16 1,0 7,0 8
SO
2 0,5 0,2 25 110 1,0 1,7 1,0 10%
13 1,1 6,5 9
V
2
O
5 0,02 0,005 40 110 1,0 1,7 1,0 15%
15 1,0 6,5 10 Сажа
0,5 0,1 20 125 2,0 1,11 1,02 14%
15 1,4 6,5 1
V
2
O
5 0,02 0,005 45 110 3,0 1,12 1,02 14%
7 1,2 6,5 2 Зола
0,5 0,1 25 115 2,5 1,2 1,0 15%
5 1,4 6,5 3
CO
3 2
38 100 1,0 1,0 1,0 16%
18 1,0 6,5 4
NO
2 0,085 0,03 38 105 2,5 1,0 1,0 8%
16 1,1 7,5 5
SO
2 0,5 0,2 45 110 3,0 1,7 1,02 12%
13 1,0 7,0 6
V
2
O
5 0,02 0,005 40 110 1,0 1,7 1,0 18%
15 1,4 7,0 7 Сажа
0,5 0,1 37 125 2,0 1,11 1,01 20%
15 1,3 6,5 8
CO
3 2
45 135 1,0 1,18 1,02 14%
8 1,3 6,5 9
NO
2 0,085 0,03 40 115 1,0 1,11 1,02 15%
5 1,1 6,5

36 Методические указания к выполнению задания Загрязнение воздушного бассейна связано с поступлением загрязняющих веществ от организованных и неорганизованных источников выбросов. Для обеспечения необходимой чистоты воздушного бассейна промышленные выбросы в атмосферу подлежат нормированию по каждому ингредиенту и для каждого источника выброса. Нормирование ведется путем установления предельно допустимых выбросов (ПДВ).
Предельно-допустимый выброс (ПДВ) – количество вредных веществ, выбрасываемых в единицу времени, которое в сумме с выбросами от всех источников загрязнения не создает приземной концентрации примесей, превышающей ее ПДК. Если по объективным причинам предприятие не соблюдает нормативы
ПДВ, то для него устанавливаются нормативы временно согласованных выбросов (ВСВ) и утверждается программа поэтапного снижения выбросов до уровня ПДВ. Расчет ПДВ и ВСВ проводится для неблагоприятных метеоусловий. Таким образом, ПДВ и ВСВ принимаются равными мощности выброса, если максимальная концентрация от источника удовлетворяет условию
i
ПДК
фi
C
i
С


max
, (1) где С i – максимальная концентрация примеси от источника выброса, мг/м
3
; ф i – фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/м
3
При множественных источниках загрязнения или для неорганизованных источников устанавливается суммарный показатель ПДВ. Величина
ПДВ определяется из условия
1


i
ПДК
i
ф
C
i
C
, (2) где С – концентрация вещества в воздухе, мг/м
3
Расчет величины ПДВ (гс) для одиночного источника (с круглым устьем) в соответствии с Методикой расчета концентраций в атмосферном