Методическая разработка

Министерство образования и науки Республики Башкортостан

государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

Башкирский колледж архитектуры строительства и коммунального хозяйства

МЕТОДИЧЕСКИЕУКАЗАНИЯ

по выполнению практических работ

дисциплина

ЕН.03 Экологические основы природопользования

для специальности

08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Утверждаю

Зам директора по УМР

Р.Н.Аслаева

"______" 2021

Согласовано:

Руководитель метод. службы

Рецензенты:

Содержание

Введение …………………………………………………………… 4

Введение

Настоящие методические указания разработаны в соответствии с рабочей программой по специальности СПО 08.02.01 Строительство и эксплуатация зданий и сооружений базовой подготовки.

В методическом пособии приведены краткие теоретические сведения по некоторым разделам курса «Экологические основы природопользования» и содержатся задания, касающиеся глобальных экологических проблем, рационального природопользования.

Актуальность представленной в методической разработке системы практических занятий определяется акцентом на особое значение, которое сейчас приобретают прикладные аспекты экологии, в том числе связанные с изучением окружающей среды, как среды жизни человека. Практические работы составлены с использованием новейших теоретических сведений.

Особое значение дисциплина имеет при формировании и развитии ОК03. Применять средства и методы познания окружающей среды для интеллектуального развития, повышения культурного уровня и профессиональной компетенции; применять современную научную профессиональную терминологию; определять и выстраивать траектории профессионального развития и экологического самообразования.

Задания различаются уровнем сложности, спецификой поиска решения. Ответы на многие из них требуют работы с источниками информации и их анализа, увязывания собственных результатов с литературными данными.

В пособии выдержан общий стиль подачи учебного материала. Студентам при оформлении отчетов по практическим работам рекомендуется руководствоваться общими требованиями:

- записать тему и цель практической работы

- задание

- решение, развернутый ответ, таблица, ответы на контрольные вопросы (в зависимости от задания)

- вывод по работе

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Определение роли человека в решении экологических проблем

Цель работы Сформировать знания о структуре биосферы, об эволюции Земли, о роли живого вещества на планете, о непрерывности развития биосферы.

Профессиональные компетенции: ПК 1.1,ПК1.2, ПК1.3, ПК1.4

Общие компетенции: ОК1, ОК2, ОК3, ОК4

Общие сведения

Вся история человеческого общества- это история взаимодействия его с природной средой обитания. В ходе этого взаимодействия, при котором активной силой выступает общество, между ними происходит постоянный “обмен веществ”, имеющий сложный противоречивый характер. В ХХ веке в этом взаимодействии наступил новый этап.

“Давление” общества на природу резко возросло. Общество стало изымать из природы все больше ее ресурсов и возвращать в природу все более многочисленные отходы своей деятельности. Уясните, что преобразование среды в интересах человека не означает игнорирования “интересов” самой природы. Сохранение естественных природных систем совпадает с целями человека, они часть единого диалектического целого.

Именно понимание динамической целостности этих процессов лежит в основе экологического мышления. Чем выше динамическое единство человека и среды, тем оптимальнее природная основа социально-экономического развития, тем лучше “качество” жизни, отражающееся на здоровье людей.

Взаимосвязь природы и общества - диалектическое единство человека и окружающей среды. Человек, как составная часть биомассы Земли, на протяжении всей эволюции находится в непосредственной зависимости от среды. С развитием высшей нервной деятельности человек сам становится мощным фактором среды (антропогенный фактор), поэтому влияние его на природу двояко-положительное и отрицательное.

Изучая вопрос антропогенного загрязнения, обратите внимание на оболочки, в которых возможно появление жизненных форм. Литосфера, атмосфера и гидросфера могут совпадать с биосферой, т.к. биологические формы распространены в каждой из них.

В земные геосферы поступает большое количество различных химических соединений, вызывающих загрязнение биосферы, подавляющих способность природы к саморегуляции. Проблема еще больше усугубляется резким ростом народонаселения планеты, увеличением потребностей человека, развитием промышленности, появлением все больших количеств не разлагающихся материалов. Человек становится мощной геологической силой, влияющей на все природные процессы (Рис.1.).

Рис 1. Виды воздействия человека на биосферу.

Все живые существа, в том числе и человечество, зависят от целостности биосферы. Вследствие слишком сильного изменения любой из составляющих биосферу элементов может полностью разрушиться. Возможно, при этом атмосфера, гидросфера и литосфера в каком-то виде сохранятся, но в их взаимоотношениях уже не будут участвовать живые существа. А может быть (например, в случае ядерной катастрофы), на Земле уцелеют спрятавшиеся под толщами воды какие-то из видов бактерий и грибов (плесеней), и они станут определять новые биогеохимические круговороты…

Угрожает ли человеческая цивилизация биосфере? Задумайтесь над фактами:

• Численность людей на Земле к 2000 г. превысила 6 млрд (а ведь каждому человеку необходимы для жизни ресурсы биосферы).

• Только за последние 10 лет XX столетия площадь лесов в мире сократилась на 94 млн га.

• По данным Всемирного союза охраны природы на 2003 г., 12 тыс. видов различных организмов находятся под угрозой исчезновения.

• К 2015 г. дефицит чистой пресной воды станет таким, что только Бразилия, Канада и Россия окажутся обеспеченными ею в достаточном количестве.

Только глубокие знания о живых и неживых компонентах биосферы, об их взаимодействиях, поддерживающих существование биосферы как единого целого позволят параллельно эволюционировать обществу и природе.

Задание 1: Изучите схему: виды воздействия человека на биосферу (рис.1) и прокомментируйте ее.

Задание 2 Определите понятия глоссария, перечисленные ниже, используя доступные информационные ресурсы.

Глоссарий: биосфера, атмосфера, гидросфера, литосфера, ноосфера,

биом, живое вещество, косное вещество, биогенное вещество, биокосное вещество, трофические уровни, биологическая продуктивность, первичная биомасса, круговорот.

Задание 3 Какие абиотические факторы влияют на организмы, живущие на суше, в воде и в почве? Впишите названия факторов в таблицу 2 и подчеркните важнейшие из них в каждой среде.

Таблица 1 Основные экологические факторы сред жизни

Задание 4 Обоснуйте границы биосферы в пределах атмосферы, гидросферы, литосферы. Отметьте границы биосферы (верхняя граница в атмосфере, нижняя граница в океане, нижняя граница в земной коре) на рис. 2.

Рис.2 Границы биосферы

Задание 5 Заполните таблицу используя теоретический материал и знания по химии, биологии

Таблица 2

Вопросы для самоконтроля

1 Атмосфера, гидросфера и литосфера связаны между собой и взаимодействуют через:

а) почву; б) вихри воздуха; в) потоки воды; г) биосферу.

2 Объясните, почему последствия взаимодействия общества и природы в ХХ в. приобрели глобальный характер?

3 Чем выделяется человек в ряду других биологических видов?

4 Почему в естественной экосистеме не происходит , а в городской происходит загрязнение?

5 Определите теоретически «границы» биосферы.

6 В чем особенность понятия «ноосфера»?

7 Назовите наиболее существенные причины экологического кризиса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Определение антропогенной нагрузки на природные экосистемы в
результате профессиональной деятельности и пути её снижения

Цель работы углубление знаний об экосистеме, об источниках загрязнения различных экосистем и их последствиях, рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Профессиональные компетенции: ПК 1.1, РК1.2, ПК1.3,ПК1.4

Общие компетенции : ОК1, ОК2, ОК3, ОК4

Общие сведения

Загрязнение биосферы - привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных, физико-химических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредные воздействия на природные экосистемы и человека. Выделяют: естественное загрязнение, возникшее в результате мощных природных процессов (извержение вулканов, лесные пожары, выветривание и др.); и антропогенное - являющееся результатом деятельности человека. Загрязнения подразделяются на три основных типа: физическое, химическое и биологическое (Рис.3.)

Физическое загрязнение связано с изменением температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. При рассмотрении вопроса следует уяснить источники теплового, шумового, электромагнитного, светового и радиационного загрязнения, а также их влияние на организм человека.

Химическое загрязнение - увеличение количества химических компонентов определенной среды, а также проникновение в нее химических веществ, не свойственных ей, или в концентрациях, превышающих норму. Наиболее опасным для экосистем и человека является именно химическое загрязнение, представленное различными токсикантами (аэрозоли, пестициды, пластмассы и др.). Многие их этих веществ обладают канцерогенными и мутагенными свойствами.

Учитывая опасность этой группы загрязнений, в ходе изучения следует ознакомиться с ними более подробно.

Биологическое загрязнение - случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые системы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов. Особенно загрязняют окружающую среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и др., т.е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. Загрязнение биосферы любого типа связано с воздействием человека на окружающую природную среду. Следует различать четыре типа таких воздействий: преднамеренное, непреднамеренное, прямое и косвенное (опосредованное).

Преднамеренное воздействие происходит в процессе материального производства с целью удовлетворения определенных потребностей общества. К ниму относятся: добыча полезных ископаемых, строительство гидротехнических сооружений, вырубка лесов для расширения земледельческих площадей.

Рис.3 Основные типы загрязнений окружающей среды.

Непреднамеренное воздействие возникает побочно с первым типом воздействия. Например, добыча полезных ископаемых открытым способом приводит к понижению уровня грунтовых вод, загрязнению воздушного бассейна и т.д.

Прямые воздействия имеют место в случае непосредственного влияния хозяйственной деятельности человека на среду, в частности ирригация (орошение) непосредственно воздействует на почву и изменяет все процессы, связанные с ней.

Косвенные воздействия происходят опосредованно через цепочки взаимосвязанных влияний. Так преднамеренные косвенные воздействия - это применение удобрений и непосредственно влияние на урожайность культур, а непреднамеренные - влияния аэрозолей на количество солнечной радиации. В качестве примера изучите схему воздействий горного производства на природную среду.Изучение вопроса, ”классификация загрязнителей” начните с уяснения понятия “загрязнитель”. Загрязнитель - любой физический агент, химическое вещество или биологический вид, поступающий в окружающую среду в количестве, вызывающем загрязнение среды. Они бывают: естественные (природные), антропогенные, а также превичные (непосредственно из источника загрязнения) и вторичные (после разложения первичных).

Следует понимать, что поступление различных загрязнителей в природную среду может иметь ряд нежелательных последствий: нанесение ущерба растительности и животному миру, нарушение устойчивости природных биоценозов, нанесение ущерба имуществу, вред для здоровья человека. Многие из загрязнителей крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а тяжелые металлы (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются.

Запомните 10 главных загрязнителей или экотоксикантов природной среды.

Рис.4 Десять главных загрязнителей биосферы. (Курьер ЮНЕСКО, 1973 № 1.).

Задание 1 Определите понятия глоссария, перечисленные ниже, используя доступные информационные ресурсы.

Глоссарий: атмосфера, загрязнение атмосферы, парниковый эффект, парниковые газы, гидросфера, ядохимикаты, нефтепродукты, окись углерода, пестициды.

Задание 2 Пути спасения и развития человечества в условиях планетарного экологического кризиса рассматриваются учеными- футурологами в нескольких вариантах:

а) ученые уже в ближайшее время изобретут новые способы получения дешевой энергии и придумают долговечные супер-материалы, на производство которых не потребуются невозобновляемые ресурсы, а потому не следует их экономить сейчас;

б) полезные ископаемые тратятся, а окружающая среда загрязняется так стремительно, что нет никакой надежды на выживание человечества в условиях надвигающегося глобального экологического кризиса, ведь крупный бизнес, от власти которого зависят все, никогда не захочет снизить прибыль, что неизбежно при организации серьезных природоохранных мероприятий;

в) человеческая цивилизация сохранится, если поколениям, которые придут после нас, достанется «живая» планета и достаточное количество ресурсов, но для этого необходима гармонизация взаимоотношений человека и природы, создание общества устойчивого развития, т. е. такого, которое равномерно увеличивает благосостояние людей, не разрушая окружающей среды.

Какой из вариантов кажется вам наиболее реалистичным? Ответ обоснуйте.

Задание 3 Проанализируйте таблицу 10-главных загрязнителей и предложите пути решения проблемы в виде таблицы.

Таблица3 Загрязнители окружающей среды

Задание 4 Установлено, что на разложение разных веществ требуется определенное время. Рассмотрите таблицу и выскажите свое соображение, что делать с подобным мусором.

Таблица 4 Сроки разложения материалов

Задание 5 Подземные воды считаются наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются истощению и загрязнению.

Объясните, почему поверхностные воды более подвержены загрязнению, чем подземные.

Вопросы для самоконтроля

1 Перечислите основные виды загрязнений от городских и промышленных экосистем.

2. Расскажите о химическом загрязнении среды.

3. Какие типы физического загрязнения среды вы можете назвать?

4 Охарактеризуйте основные типы загрязнителей.

5. В чем заключается отличие между естественным и антропогенным загрязнением?

6 Назовите источники загрязнений природной среды.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3 Экологическая ситуация в городе Уфа

Цель работы: углубление знаний об экосистеме , влиянии антропогенного фактора на окружающую среду своего города

Профессиональные компетенции: ПК 2.1, ПК2.2, ПК2.3, ПК2.4

Общие компетенции: ОК1, ОК2, ОК3, ОК4

Общие сведения

Уфа - столица Республики Башкортостан, административно-политический, экономический, научный и культурный центр республики. Расположена на берегу реки Белой, при впадении в нее рек Уфа и Дема, в Башкирском Предуралье.

В настоящее время жители Уфы выбрасывают в день в общей сложности около 24000 т материалов. Эта смесь, состоящая в основном из разнообразного хлама, содержит металлы, стеклянные контейнеры, макулатуру, пластик и пищевые отходы. В этой смеси содержится большое количество опасных отходов: ртуть из батареек, фосфоро-карбонаты из флюорисцентных ламп и токсичные химикаты из бытовых растворителей, красок и предохранителей деревянных покрытий.

Самыми активными загрязнителями воздуха в городе являются предприятия промышленного и аграрного комплексов, а также многочисленные транспортные средства. Уфа сконцентрировала в себе многоотраслевую производственную структуру, перенасыщенную техногенно-опасными объектами. На территории городских земель располагаются крупнейшие промышленные предприятия химии и нефтехимии, энергетики и машиностроения, строительного комплекса.

В реку Белая попадают стоки с восьми выпусков – это талые и дождевые воды, которые смываются с территории города. Все это без очистки сбрасывается в реку Белая. Таким образом, загрязняется в первую очередь река Уфа, как источник водоснабжения города. Река Белая ниже по течению реки Уфы, там очень высокое содержание различного рода вредных химических веществ. В десятки и сотни раз превышение предельно допустимой концентрации веществ, без очистки все это сбрасывается в основную водную артерию. Имеются неоспоримые данные о том, что из всего количества сбрасываемых в водоемы города сточных вод, нормально очищается лишь 4%. Остальные проценты не подвержены никакому контролю.

После аварии на заводе «Химпром» в 1990 годах, когда в краны уфимцев попало повышенное содержание фенола, а в воздухе оказалась повышенная доза диоксина и других химически опасных веществ, по заключению ученых, под воздействием диоксинов и фуранов находились большое количество жителей города Уфы, плюс выбросы идут вместе с пылевыми облаками. Дело в том, что диоксины присоединяются к мелкодисперсным частицам и люди их вдыхают. Поэтому Уфа занимает первое место по онкологии в Приволжском федеральном округе, а онкология – это исключительно экологически обусловленное заболевание, и в первую очередь онкология верхних дыхательных путей. Так вот, диоксины и фураны все еще остаются. Свалка «Уфахимпрома» так и осталась, никто ее не перерабатывает, она лежит никому не нужная. Около полумиллиона тонн содержащих диоксин отходы. Кроме диоксина там еще много чего. И этим никто не занимается. Сточные воды, поверхностный сток без всякой очистки попадает в реку Шугуровка выше водозабора.

Город Уфа – столица Республики Башкортостан – наиболее насыщенный

промышленными предприятиями город, на долю которого приходится около40% всей продукции, выпускаемой в республике. В Уфе расположено свыше 960 предприятий, выбрасывающих загрязняющие вещества в атмосферу. За 2019 год объем валовых выбросов от стационарных источников г. Уфы составил 175,6 тыс. тонн. Ведущие отрасли промышленности : нефтепереработывающаявключающая в себя три нефтеперерабатывающих завода: «Башнефть – Уфанефтехим», «Башнефть – Уфимский НПЗ», «Башнефть – Новойл», являющихся филиалами ПАО АНК «Башнефть»; химическая, крупным представителем которой является ПАО «Уфаоргсинтез», нефтедобывающая – ООО «Башнефть-добыча», НГДУ Уфанефть Демский район; машиностроение и металлообработка представлены ПАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение», АО «УАП «Гидравлика», ОАО «Уфимское агрегатное производственное объединение»; лесная и деревообрабатывающая – ООО «Уфимский фанерный комбинат», ООО «Башмебель – плюс»; медицинская – ОАО «Фармстандарт – УфаВИТА», НПО «Иммунопрепарат» филиал ФГУП «НПО «Микроген» МЗ РФ в г. Уфа; предприятия по производству стройматериалов: ОАО «СТЕКЛОНиТ» (входит в Группу компаний «РУСКОМПОЗИТ»), филиал ООО «Русджам Стеклотара Холдинг» в г. Уфа, легкая и пищевая промышленности.

Основной вклад в выбросы от стационарных источников вносят предприятия нефтеперерабатывающей промышленности – 71% и энергетики – 4,3%. Доля автотранспорта в суммарном объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу – 22 %. В расчете на одного жителя города поступление загрязняющих веществ в атмосферу составило 0,190 тонны.

Наиболее крупными источниками антропогенного воздействия на окружающую среду по массе сброса загрязняющих веществ в поверхностные водные объекты являются АО «Башкирская содовая компания», МУП «Уфаводоканал» (г. Уфа), АО «Учалинский ГОК» с Сибайским филиалом АО «Учалинский ГОКи ООО «ПромВодоКанал» (г. Салават) .

Наибольшую нагрузку на поверхностные водные объекты оказывают промышленные и коммунальные предприятия городов Уфа, Стерлитамак, Сибай и Ишимбай (на территории которого осуществляется сброс сточных вод ООО «Промводоканал» г. Салават).

Значительный сброс загрязняющих веществ в окружающую среду со сточными водами связан, прежде всего, с неэффективной работой очистных сооружений или их отсутствием. Основными причинами неэффективной работы очистных сооружений, как и в предыдущий год, являются:

- устаревшие технологии и изношенность основных производственных фондов;

- сброс в канализацию неутилизированных отходов;

- отсутствие локальных очистных сооружений, ведущее к перегрузке основных очистных сооружений по концентрации поступающих загрязнителей;

- перегрузка очистных сооружений по гидравлике;

- неудовлетворительная эксплуатация очистных сооружений;

- эксплуатация очистных сооружений с отступлением от проектных схем.

Задание 1 Выполните анализ загрязняющих веществ в атмосферу по г.Уфа, данные представьте в виде диаграммы.

Таблица 5 Объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в 2015–2019 годах, тыс. тонн

Задание 2 Нагрузка на водные объекты по городам республики представлена в таблице. Выполните анализ по показателям «Объем сточных вод» и «Масса сброса загрязняющих веществ со сточными водами» в виде диаграммы. Сделайте вывод.

Таблица 6 Нагрузка на водные объекты по городам Республики Башкортостан в 2019 году

Задание 3 Выполнить анализ водоотведения по г. Уфа и другого любого города. Назовите проблемы с водоотведением , их причины и пути решения.

Таблица 7 Водоотведение по городам Республики Башкортостан в 2019 году

Вопросы для самоконтроля

1 Назовите экологические проблемы города.

2 Назовите самых активных загрязнителей воздуха в г.Уфа.

3 Как загрязняется водный бассейн города?

4 Назовите причины загрязнения водных ресурсов города.

5 Перечислите мероприятии по улучшению состояния атмосферы города.

6 Перечислите мероприятии по улучшению состояния водных ресурсов города.

7 Какие загрязнения наиболее опасны в вашем городе?

8. Как можно уменьшить влияние на среду промышленных загрязнений ?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

Причины и последствия глобальных экологических проблем

Цель работы выявление сущности современного экологического кризиса;

поиск путей решения экологических проблем разного уровня.

Профессиональные компетенции: ПК4.1, ПК4.2, ПК4.3, ПК4.4

Общие компетенции: ОК6, ОК7, ОК9, ОК10

Общие сведения

Каждый из нас и все человечество в целом переживает такой период развития, когда обеспечение нашей безопасности становится даже более важным, чем дальнейший прогресс. Загрязненный воздух, отсутствие или нехватка чистой питьевой воды, сомнительное качество продуктов питания, захламление мусором жилых кварталов и пригородных лесов, лесные и травяные пожары, наводнения, тайфуны – вот далеко не полный перечень проблем, являющихся по своей сути одновременно экологическими, экономическими, социальными и политическими.

Важнейшие глобальные экологические проблемы, стоящие перед современным человеком, следующие: загрязнение окружающей сре­ды, парниковый эффект, истощение «озонового слоя», фотохимиче­ский смог, кислотные дожди, деградация почв, обезлесевание, опусты­нивание, проблемы отходов, сокращение генофонда биосферы и др.

Парниковый эффект – это нагрев внутренних слоев атмосферы Земли, обусловленный прозрачностью атмосферы для основной части излучения Солнца (в оптическом диапазоне) и поглощением атмосферой основной (инфракрасной) части теплового излучения поверхности планеты, нагретой Солнцем.

В атмосфере Земли излучение поглощается молекулами Н2О, СО2, О3 и др. Парниковый эффект повышает среднюю температуру планеты, смягчает различия между дневными и ночными температурами.

В результате антропогенных воздействий (сжигание топлива и промышленные выбросы) содержание углекислого газа, метана, пыли, фторхлоруглеродных соединений (и других газов, поглощающих в инфракрасном диапазоне) в атмосфере Земли постепенно возрастает. Смесь пыли и газов действует как полиэтиленовая пленка над парником: хорошо пропускает солнечный свет, идущий к поверхности почвы, но задерживает рассеиваемое над почвой тепло – в результате под пленкой создается теплый микроклимат.

Не исключено, что усиление парникового эффекта в результате этого процесса может привести к глобальным изменениям климата Земли, таянию ледников и повышению уровня Мирового океана.

Кислотные дожди – это атмосферные осадки (в т. ч. снег), подкисленные (pH ниже 5,6) из-за повышенного содержания в воздухе промышленных выбросов, главным образом SO2, NO2, HCl и др. В результате попадания кислотных дождей в поверхностный слой почвы и водоемы развивается подкисление, что приводит к деградации экосистем, гибели отдельных видов рыб и др. водных организмов, сказывается на плодородии почв, снижении прироста лесов и их усыхании. Кислотные дожди особенно характерны для стран Западной и Северной Европы, для США, Канады, промышленных районов Российской Федерации, Украины и др.

Истощение запаса энергетических ресурсов. Важнейшим фактором, ограничивающим развитие промышленной деятельности человека, является энер­гетический лимит. Современное мировое энергопотребление человечества составляет около 10 ТВт Основой энергетики сегодня является ископаемое топливо: уголь, нефть, газ и уран-235.

Рост мирового потребления энергии во времени име­ет экспоненциальный характер (также, как и рост чис­ленности населения Земли). Промежуток времени между освоением первых 10% и разработкой последних 10% запаса невозобновимого ресурса называют полезным периодом использования сырьевого источника. Про­веденные расчеты показали, что, например, для газа полезный период продлится 20 — 25 лет, для нефти -30 — 40 лет, для угля — до 100 лет. Таким образом, в основу своей энергетической стратегии человечество по­ложило явно не тот вариант, который мог бы обеспе­чить достаточно продолжительное стабильное развитие человечества. В настоящее время альтернативным и, возможно, единственным выходом из сложившейся ситуации пред­ставляется разработка неисчерпаемых (и к тому же эко­логически чистых) источников энергии, потенциал которых весьма значителен.

Биосфера загрязняется различными химичес­ки инертными органическими веществами, пестицидами, гербицидами, тяжелыми металлами (ртутью, свинцом и др.), радиоактивными веще­ствами и т.д.

Загрязняется нефтью и нефтепродуктами Миро­вой океан, планктон которого обеспечивает 70% поступающего в атмосферу кислорода.

Масштабы загрязнения столь велики, что естествен­ная способность биосферы к нейтрализации вредных веществ и самоочищению близка к пределу.

К числу важнейших проблем, затрагивающих существование человечества в целом, относится быстрый прирост и изменение структуры населения Земли, а также вопрос о последствиях и воз­можности предотвращения термоядерной войны.

Задание 1 Определите понятия глоссария, перечисленные ниже, используя доступные информационные ресурсы.

Глоссарий: озон, тропосфера, природопользование, экологическая безопасность, ноосфера, демография, популяция, демографическая ситуация, опустынивание, деградация почвенного покрова, пестициды.

Задание 2 Перечислите глобальные проблемы человечества, структурировав их в формате таблицы. Для всех глобальных проблем укажите: чем порождена проблема; темпы развития проблемы на современном этапе; пути решения проблемы.

Таблица 8 Глобальные экологические проблемы

Задание 3 Составьте таблицу-схему, характеризующую современные

экологические проблемы разного масштаба.

Таблица 10 Экологические проблемы на разных уровнях

Задание 4 Каждое изменение в биосфере может повлечь за собой другие, часто неживое живое человечество совсем неожиданные последствия. С помощью рис. 5.6 изобразите схему взаимодействий между компонентами окружающей среды, процессами и явлениями. Стрелками и пунктирными линиями обозначьте прямые и обратные связи, последствия и другие взаимодействия и ответные

реакции природных объектов, которые считаете необходимым отметить.

Рис.5Всеобщая связь природных явлений и антропогенных воздействий. Обозначения: (например, → – влияет напрямую; ↔ – оба процесса взаимосвязаны; --- – влияет косвенно

Вопросы для самоконтроля

1 Объясните, почему последствия взаимодействия общества и природы в ХХ в. приобрели глобальный характер?

2. Приведите примеры регионов России с неблагоприятной экологической обстановкой.

3. В чем основные причины тяжелого экологического положения в России?

4 Что способствует сохранению биологического разнообразия на Земле

5 Назовите причины возникновения глобального потепления на Земле

6  Почему многочисленное скопление людей в лесопарке может вызвать гибель обитающих в нём растений?

7 Почему загрязнение среды радиоактивными изотопами опасно для организмов?

8 Какой вред экосистемам наносят кислотные дожди?

9 Какие из перечисленных видов топлива – природный газ, каменный уголь, атомная энергия способствуют созданию парникового эффекта? Ответ поясните

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Предотвращение воздействий на окружающую среду

Цель работы углубление знаний об источниках загрязнения и последствиях, рациональном использовании и охране природных ресурсов.

Профессиональные компетенции: ПК2.1, ПК2.2, ПК2.3, ПК2.4

Общие компетенции: ОК7,ОК9,ОК10

Общие сведения

Загрязнение биосферы - привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных, физико-химических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредные воздействия на природные экосистемы и человека. Выделяют: естественное загрязнение, возникшее в результате мощных природных процессов (извержение вулканов, лесные пожары, выветривание и др.); и антропогенное - являющееся результатом деятельности человека. Загрязнения подразделяются на три основных типа: физическое, химическое и биологическое .

Физическое загрязнение связано с изменением температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды. При рассмотрении вопроса следует уяснить источники теплового, шумового, электромагнитного, светового и радиационного загрязнения, а также их влияние на организм человека.

Химическое загрязнение - увеличение количества химических компонентов определенной среды, а также проникновение в нее химических веществ, не свойственных ей, или в концентрациях, превышающих норму. Наиболее опасным для экосистем и человека является именно химическое загрязнение, представленное различными токсикантами (аэрозоли, пестициды, пластмассы и др.). Многие их этих веществ обладают канцерогенными и мутагенными свойствами.

Учитывая опасность этой группы загрязнений, в ходе изучения следует ознакомиться с ними более подробно.

Биологическое загрязнение - случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые системы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов. Особенно загрязняют окружающую среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и др., т.е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. Загрязнение биосферы любого типа связано с воздействием человека на окружающую природную среду. Следует различать четыре типа таких воздействий: преднамеренное, непреднамеренное, прямое и косвенное (опосредованное).

Преднамеренное воздействие происходит в процессе материального производства с целью удовлетворения определенных потребностей общества. К ниму относятся: добыча полезных ископаемых, строительство гидротехнических сооружений, вырубка лесов для расширения земледельческих площадей.

Непреднамеренное воздействие возникает побочно с первым типом воздействия. Например, добыча полезных ископаемых открытым способом приводит к понижению уровня грунтовых вод, загрязнению воздушного бассейна и т.д.

Прямые воздействия имеют место в случае непосредственного влияния хозяйственной деятельности человека на среду, в частности ирригация (орошение) непосредственно воздействует на почву и изменяет все процессы, связанные с ней.

Косвенные воздействия происходят опосредованно через цепочки взаимосвязанных влияний. Так преднамеренные косвенные воздействия - это применение удобрений и непосредственно влияние на урожайность культур, а непреднамеренные - влияния аэрозолей на количество солнечной радиации.

Загрязнитель - любой физический агент, химическое вещество или биологический вид, поступающий в окружающую среду в количестве, вызывающем загрязнение среды. Они бывают: естественные (природные), антропогенные, а также превичные (непосредственно из источника загрязнения) и вторичные (после разложения первичных).

Следует понимать, что поступление различных загрязнителей в природную среду может иметь ряд нежелательных последствий: нанесение ущерба растительности и животному миру, нарушение устойчивости природных биоценозов, нанесение ущерба имуществу, вред для здоровья человека. Многие из загрязнителей крайне медленно разлагаются в естественных условиях, а тяжелые металлы (ртуть, свинец) вообще не обезвреживаются.

Вдумайтесь: на территории России происходят крупные разрывы трубопроводов - каждый день, железнодорожные катастрофы - раз в неделю, крупные аварии в промышленности - раз в месяц. Считается, что человеческими ошибками обусловлено 45 % экстремальных ситуаций на атомных электростанциях, 60 % - при авиакатастрофах и 80 % - при катастрофах на море. Половина очистных сооружений по очистке сточных вод России работает в режиме “ползучей” аварийности, когда авария не достигнет масштабов катастроф, становятся “нормой” (утечки из водопроводных и канализационных труб).

Основными способами уменьшения вреда от химических загрязнений являются разбавление, очистка, замена старых технологий новыми - малоотходными. Следует понять, что разбавление - малоэффективный способ уменьшения загрязнений, допустимый лишь как временная мера. При этом очищенные стоки необходимо разбавлять в 10 раз (неочищенные - в 100-200 раз). Основным способом уменьшения выбросов является очистка. Однако в результате очистки образуется много концентрированных жидких и твердых отходов, которые также приходится хранить.

Наиболее перспективный путь защиты биосферы от загрязнений состоит в замене старых технологий новыми - малоотходными. За счет более глубокой переработки удается снизить количество вредных выбросов в десятки раз. Отходы от одного производства становятся сырьем для другого (например, из сернистого газа, выбрасываемого ТЭЦ, производят серную кислоту). При изучении вопроса целесообразно ознакомиться с существующими примерами, уяснить особенности механической, химической, физико-химической и биологической очистки.

Задание 1 Ученые разработали три способа снижения химического загрязнения. На основании учебной литературы заполните схему:

Рис.5 Способы снижения химического загрязнения

Задание 2 Очистка загрязненной воды проводится в несколько этапов. Заполните схему очистки воды.

Рис.6 Схема очистки воды

Задание 3 . Какие из приведенных ниже утверждений являются, по вашему мнению, ложными, а какие –истинными:

а) при стирке белья полоскать лучше в проточной воде;

б) использование посудомоечных машин – хоть и более дорогой, но эффективный способ экономии воды и электроэнергии при мытье большого количества посуды;

в) при использовании рычаговых смесителей меньше воды уходит «впустую» при подборе оптимальной температуры воды;

г) избежать больших потерь воды можно, если принимать ванну, а не душ.

Задание 4 В настоящее время только треть из 177 крупнейших рек мира сохранила естественное течение и не перегорожена плотинами. Свободно текущие реки необходимы для поддержания баланса процессов и нормального функционирования ландшафтной оболочки Земли, для сохранения биологического разнообразия.

Строительство плотин для обеспечения развития гидроэнергетики – одна из причин утраты видов растений и животных. В ближайшие 30 лет прогнозируется сокращение пресноводных популяций до 50 %.

В индустриально развитых странах разработаны стандарты и рекомендации в сфере гидростроительства для минимизации ущерба окружающей среде. В последние годы в США ведется активная работа по возвращению рек, перегороженных плотинами, в исходное состояние. Развитие гидроэлектроэнергетики в России привело к серьезной деградации многих равнинных рек, например, в бассейне Волги. Ущерб, обусловленный затоплением плодородных земель и лесов, сокращением рыбных и других биоресурсов превышает выгоду от создания ГЭС. Для развития устойчивой гидроэнергетики в России необходимо использовать наилучшие мировые технологии. В нашей стране и за рубежом есть изобретения бесплотинных микро-ГЭС, генераторы которых работают даже при незначительных скоростях движущейся воды. Устойчивая гидроэнергетика обеспечивает сохранение качества окружающей среды во имя будущих поколений, для этого уменьшает риски и увеличивает эффективность работы существующих ГЭС.

Водные объекты – источники так называемых «экологических услуг» для населения. Это места традиционных видов природопользования, отдыха. В горах Алтая планируется строительство ГЭСна р. Катунь, против которого выступают местные жители и большое число экологов из общественных организаций. Разделяете ли вы их отношение к ГЭС? Основываясь на собственных наблюдениях и/или информации из научной литературы, изложите свою точку зрения о влиянии плотин на жизнь, природу, экономику, культуру. Чьи интересы затрагивает прежнее и будущее гидростроительство? На основе оценки экономических, экологических и социальных последствий предшествующей деятельности по строительству и эксплуатации плотин в России сформулируйте правила и процедуры принятия решения по строительству гидротехнических объектов.

Вопросы для самоконтроля

Каковы, по вашему мнению, главные причины водно-экологического кризиса? В каких странах уже сейчас запасы пресной воды стали лимитирующим фактором развития не только в экосистемах, но и в социальной сфере и экономике?

Назовите источники загрязнений природной среды.

Основной объем пресной воды сосредоточен:

а) в ледниках; б) во влаге атмосферного воздуха; в) в пресных озерах; г) в подземных водах.

4 Что означает термин «цветение воды»:

а) период, когда расцветают кувшинки, водяные лилии;

б) зарастание берегов водоема прибрежными растениями, разные сроки цветения которых обеспечивают продолжительный период красивого оформления береговой линии;

в) массовое развитие сине-зеленых водорослей из-за избытка азота и фосфора, поступающего в водоем со сточными водами.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

Принципы рационального использования природных ресурсов

Цель работы изучить нормативные акты по рациональному природопользованию окружающей среды

Профессиональные компетенции: ПК3.1, ПК3.2, ПК3.3, ПК3.4, ПК3.5

Общие компетенции: ОК5, ОК6, ОК7

Общие сведения

Под экологически устойчивым или просто устойчивым развитием человечества понимается такое развитие, которое обеспечивает удовлетворение потребностей людей в настоящее время, но не ставит под угрозу возможности будущих поколений удовлетворять свои потребности.

Концепция «устойчивого (самоподдерживающегося) развития» (sustainable development) была впервые предложена в 1987 г. и утверждена в качестве руководства к действию для всех стран нашей планеты на XXI в. на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро в 1992 г.

Конференция в Рио-де-Жанейро была второй Конференцией ООН по окружающей среде и развитию. В ней приняли участие около 18 тыс. ученых и специалистов из 179 стран мира, а также более 100 глав государств и правительств.

Конференция проводилась в момент, когда экологическая катастрофа придвинулась вплотную, в воздухе буквально пахло грозой. Как заметил Жак Ив Кусто, «эта конференция уникальна, потому что это последний шанс». Почти то же самое сказал в приветственной речи генеральный секретарь конференции Морис Стронг: «Мы должны спасти весь мир, или же не спасется ни один из нас».

Принятые конференцией программные документы, определяющие будущие действия по экологическому выздоровлению (в том числе тщательно разработанные Повестка на XXI век и Риодежанейрская декларация), говорят о серьезности намерений мирового сообщества остановить катастрофу. «Повестка на XXI век» – Подробный план обеспечения экономического роста без ущерба для окружающей среды, план устойчивого развития. Риодежанейрская декларация констатирует, что прогресс в развивающихся странах должен осуществляться экологически ответственно, а развитые страны вместе с развивающимися должны работать над преодолением разрыва в благосостоянии и потреблении, разделяющего богатые и бедные страны.

Задание:

1. Ознакомиться с «Декларацией по окружающей среде и развитию

(Риодежанейрской декларацией)».

2. Ответить на вопросы.

Вопросы:

1. Что такое устойчивое развитие?

2. Что отмечалось в декларации Конференции ООН в Рио-де-Жанейро?

3. Каковы условия устойчивого развития?

4. Каковы пути реализации устойчивого развития?

5. Требуются ли изменения (социальные, экономические и этические) характера современного общества – общества потребления?

ДЕКЛАРАЦИЯ ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И РАЗВИТИЮ

(РИОДЕЖАНЕЙРСКАЯ ДЕКЛАРАЦИЯ)

Конференция Организации Объединенных Наций по окружающей среде и развитию, будучи созвана в Рио-де-Жанейро с 3 по 14 июня 1992 года, подтверждая Декларацию Конференции Организации Объединенных Наций по проблемам окружающей человека среды, принятую в Стокгольме 16 июня 1972 года, и стремясь развить ее, преследуя цель установления нового, справедливого глобального партнерства путем создания новых уровней сотрудничества между государствами, ключевыми секторами общества и людьми, прилагая усилия для заключения международных соглашений, обеспечивающих уважение интересов всех и защиту целостности глобальной системы окружающей среды и развития, признавая комплексный и взаимозависимый характер Земли – нашего дома, провозглашает, что:

Принцип 1 Забота о людях занимает центральное место в усилиях по обеспечению устойчивого развития. Они имеют право на здоровую плодотворную жизнь в гармонии с природой.

Принцип 2 В соответствии с Уставом Организации Объединенных Наций и принципами международного права государства имеют суверенное право разрабатывать свои собственные ресурсы согласно своей политике в области окружающей среды и развития и несут ответственность за обеспечение того, чтобы деятельность в рамках их юрисдикции или контроля не наносила ущерба окружающей среде других государств или районов за пределами действия национальной юрисдикции.

Принцип 3 Право на развитие должно быть реализовано, чтобы обеспечить справедливое удовлетворение потребностей нынешнего и будущих поколений в областях развития и окружающей среды.

Принцип 4 Для достижения устойчивого развития защита окружающей среды должна составлять неотъемлемую часть процесса развития и не может рассматриваться в отрыве от него.

Принцип 5 Все государства и все народы сотрудничают в решении важнейшей задачи искоренения бедности – необходимого условия устойчивого развития – в целях уменьшения разрывов в уровнях жизни и более эффективного удовлетворения потребностей большинства населения мира.

Принцип 6 Особому положению и потребностям развивающихся стран, в первую очередь наименее развитых и экологически наиболее уязвимых стран, придается особое значение. Международные действия в области окружающей среды и развития должны быть также направлены на удовлетворение интересов и потребностей всех стран.

Принцип 7 Государства сотрудничают в духе глобального партнерства в целях сохранения, защиты и восстановления здорового состояния и целостности экосистемы Земли. Вследствие своей различной роли в ухудшении состояния глобальной окружающей среды государства несут общую, но различную ответственность. Развитые страны признают ответственность, которую они несут в контексте международных усилий по обеспечению устойчивого развития с учетом стресса, который создают их общества для глобальной окружающей среды, технологий и финансовых ресурсов, которыми они обладают.

Принцип 8 Для достижения устойчивого развития и более высокого качества жизни для всех людей государства должны ограничить и ликвидировать нежизнеспособные модели производства и потребления и поощрять соответствующую демографическую политику.

Принцип 9 Государства должны сотрудничать в целях укрепления деятельности по наращиванию национального потенциала для обеспечения устойчивого развития благодаря углублению научного понимания путем обмена научно-техническими знаниями и расширения разработки, адаптации, распространения и передачи технологий, включая новые и новаторские технологии.

Принцип 10 Экологические вопросы решаются наиболее эффективным образом при участии всех заинтересованных граждан – на соответствующем уровне. На национальном уровне каждый человек должен иметь соответствующий доступ к информации, касающейся окружающей среды, которая имеется в распоряжении государственных органов, включая информацию об опасных материалах и деятельности в их общинах, и возможность участвовать в процессах

принятия решений. Государства развивают и поощряют информированность и участие населения путем широкого предоставления информации. Обеспечивается эффективная возможность использовать судебные и административные процедуры, включая возмещение и средства судебной защиты.

Принцип 11 Государства принимают эффективные законодательные акты в области окружающей среды. Экологические стандарты, цели регламентации и приоритеты должны отражать экологические условия и условия развития, в которых они применяются. Стандарты, применяемые одними странами, могут быть неуместными и сопряженными с необоснованными экономическими и социальными издержками в других странах, в частности в развивающихся странах.

Принцип 12 Для более эффективного решения проблем ухудшения состояния окружающей среды государства должны сотрудничать в деле создания благоприятной и открытой международной экономической системы, которая привела бы к экономическому росту и устойчивому развитию во всех странах. Меры в области торговой политики, принимаемые в целях охраны окружающей среды, не должны представлять собой средства произвольной или неоправданной дискриминации или скрытого ограничения международной торговли. Следует избегать односторонних действий по решению экологических задач за пределами юрисдикции импортирующей страны. Меры в области охраны окружающей среды, направленные на решение трансграничных или глобальных экологических проблем, должны, насколько это возможно, основываться на международном консенсусе.

Принцип 13 Государства должны разрабатывать национальные законы, касающиеся ответственности и компенсации жертвам загрязнения и другого экологического ущерба. Государства оперативным и более решительным образом сотрудничают также в целях дальнейшей разработки международного права, касающегося ответственности и компенсации за негативные последствия экологического ущерба, причиняемого деятельностью, которая ведется под их юрисдикцией или контролем, районам, находящимся за пределами их юрисдикции.

Принцип 14 Государства должны эффективно сотрудничать с целью сдерживать или предотвращать перенос в другие государства любых видов деятельности и веществ, которые наносят серьезный экологический ущерб или считаются вредными для здоровья человека.

Принцип 15 В целях защиты окружающей среды государства в соответствии со своими возможностями широко применяют принцип принятия мер предосторожности. В тех случаях, когда существует угроза серьезного или необратимого ущерба, отсутствие полной научной уверенности не используется в качестве причины для отсрочки принятия экономически эффективных мер по предупреждению ухудшения состояния окружающей среды.

Принцип 16 Национальные власти должны стремиться содействовать интернационализации экологических издержек и использованию экономических средств, принимая во внимание подход, согласно которому загрязнитель должен в принципе покрывать издержки, связанные с загрязнением, должным образом учитывая общественные интересы и не нарушая международную торговлю и инвестирование.

Принцип 17 Оценка экологических последствий в качестве национального инструмента осуществляется в отношении предполагаемых видов деятельности, которые могут оказать значительное негативное влияние на окружающую среду и которые подлежат утверждению решением компетентного национального органа.

Принцип 18 Государства немедленно уведомляют другие государства о любых стихийных бедствиях или других чрезвычайных ситуациях, которые могут привести к неожиданным вредным последствиям для окружающей среды этих государств. Международное сообщество должно делать все возможное для оказания помощи пострадавшим от этого государствам.

Принцип 19 Государства направляют странам, которые могут оказаться затронутыми технико-антропогенными последствиями, предварительные и своевременные уведомления и соответствующую информацию о деятельности, которая может иметь значительные негативные трансграничные последствия, и проводят консультации с этими государствами на раннем этапе и в духе доброй воли.

Принцип 20 Женщины играют жизненно важную роль в рациональном использовании окружающей среды и развитии. Поэтому их всестороннее участие необходимо для достижения устойчивого развития.

Принцип 21 Следует мобилизовать творческие силы, идеалы и мужество молодежи мира в целях формирования глобального партнерства, с тем чтобы достичь устойчивого развития и обеспечить лучшее будущее для всех.

Принцип 22 Коренное население и его общины, а также другие местные общины призваны играть важную роль в рациональном использовании и улучшении окружающей среды в силу их знаний и традиционной практики. Государства должны признавать и должным образом поддерживать их самобытность, культуру и интересы и обеспечивать их эффективное участие в достижении устойчивого развития.

Принцип 23 Окружающая среда и природные ресурсы народов, живущих в условиях угнетения, господства и оккупации, должны быть защищены.

Принцип 24 Война неизбежно оказывает разрушительное воздействие на процесс устойчивого развития. Поэтому государства должны уважать международное право, обеспечивающее защиту окружающей среды во время вооруженных конфликтов, и должны сотрудничать при необходимости в деле его дальнейшего развития.

Принцип 25 Мир, развитие и охрана окружающей среды взаимозависимы и неразделимы.

Принцип 26 Государства разрешают все свои экологические споры мирным путем и надлежащими средствами в соответствии с Уставом Организации Объединенных Наций.

Принцип 27 Государства и народы сотрудничают в духе доброй воли и партнерства в выполнении принципов, воплощенных в настоящей Декларации, и в дальнейшем развитии международного права в области устойчивого развитии.

общества – общества потребления.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

Проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов

Цель работы углубление знаний о природных ресурсах, об экологических проблемах, обусловленных загрязнением и истощением природных ресурсов. Профессиональные компетенции: ПК1.1, ПК1.2, ПК1.3, ПК1.4

Общие компетенции: ОК1, ОК2, ОК3, ОК4

Общие сведения

Природные (естественные) ресурсы – это природные объекты и явления, т.е. различные тела и силы природы, которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание существования человечества, но и постепенное повышение качества жизни.

С давних пор люди использовали энергию ветра (парусный флот, ветряные мельницы и т.п.). В настоящее время использование этого неисчерпаемого источника экологически чистой энергии становится одним из наиболее развитых и перспективных вариантов нетрадиционной энергетики. О распространении и развитии ветряных электростанций в Европе можно судить по нижеприведенной таблице 2. Ветреная турбина, за год вырабатывающая 400 кВт электроэнергии, компенсирует 120-300 т угля и не загрязняет атмосферу. Небольшие ВЭУ – идеальные источники энергии для ферм. Они могут быть подключены к центральной системе энергоснабжения, дающей ферме энергии в безветренные дни и, наоборот, принимающей излишки энергии от ВЭУ в особо ветреную погоду.

Достаточно широко применяются геотермальные и гелиотермальные источники энергии. Циркулирующая на глубине 2-3 км вода нагревается до температуры, превышающей 100°С за счёт радиоактивных процессов, химических реакций и других явлений, протекающих в земной коре. В ряде районов земли такие воды выходят на поверхность. Значительные запасы их имеются в нашей стране на Дальнем Востоке, Восточной Сибири, Северном Кавказе и других районах. Существуют запасы высокотемпературного пара и пароводяной смеси на Камчатке, Курильских островах и в Дагестане.

Технологические процессы получения тепловой и электрической энергии из таких вод достаточно хорошо разработаны, их себестоимость в 2-2,5 раза ниже тепловой энергии, получаемой в обычных котельных. На Камчатке работает геотермальная электростанция мощностью 5 кВт. Предполагается сооружать такие, но более мощные 100 и 200 МВт блоки. В Краснодарском крае теплота подземных вод используется для теплоснабжения промышленных предприятий, населения, животноводческих комплексов, многочисленных теплиц.

К новым источникам энергии относится энергия морских приливов и отливов. Принцип действия приливных электростанций основан на том, что энергия падения воды, проходящей через гидротурбины, вращает их и приводит в движение генераторы электрического тока. На однобассейновой приливной электростанции двойного действия, работающей во время прилива и отлива, можно вырабатывать энергию четыре раза в сутки при наполнении и опорожнении бассейна в течение 4-5 часов. Крупная приливная электростанция работает во Франции на берегу Ла-Манша, в устье р. Ране. В России в 1968 г. пущена в эксплуатацию небольшая электростанция на побережье Баренцева моря в губе Кислов.

Энергию океана можно использовать, сооружая волновые электростанции, установки, использующие энергию морских течений, разницу температур поверхностных теплых и глубинных холодных слоев воды или подлёдных слоев воды и воздуха. Проекты таких энергетических установок разрабатываются в ряде стран: США, Японии, России.

Солнце является основным неисчерпаемым источником энергии на Земле. Дом, в котором используется солнечная энергия называется солнечным домом. О преимуществах использования солнечной энергии говорят следующие данные: для отопления дома, рассчитанного на одну семью, в год требуется примерно 60 – 80 ц. угля, в результате сгорания которого получается около 35000 кВт·ч энергии. Такое же количество энергии поступает с 35 м2 площади крыши, оборудованной солнечным коллектором.

Задание 1 Выполнить оценку ресурсообеспеченности отдельных стран некоторыми видами минерального сырья в годах. Используя имеющиеся статистические данные, заполните таблицу, рассчитав ресурсообеспеченность в годах отдельных стран и регионов мира важнейшими видами минеральных ресурсов, вычисления сделать по формуле:

Р = З/Д,

где Р – ресурсообеспеченность (в годах), З – запасы, Д – добыча;

Выявите отдельные страны и группы стран с максимальными и минимальными показателями ресурсообеспеченности каждым видом минерального сырья;

Сделайте вывод о ресурсообеспеченности стран и регионов мира отдельными видами минеральных

Таблица 10 Ресурсообеспеченность отдельных стран некоторыми видами минерального сырья.

Задание 2 Используя имеющиеся статистические данные, заполните таблицу, рассчитайте ресурсообеспеченность на душу населения стран и регионов мира отдельными видами минеральных ресурсов, вычисления сделать по формуле:

Р = З/Н,

где Р – ресурсообеспеченность в годах, З – запасы, Н – численность населения страны.

Выявите отдельные страны и группы стран с максимальными и минимальными показателями ресурсообеспеченности каждым видом минерального сырья.

Сделайте вывод о ресурсообеспеченности стран и регионов мира отдельными видами минеральных ресурсов.

Таблица 12 Оценка ресурсообеспеченности отдельных стран некоторыми видами минерального сырья на душу населения.

Вопросы для самоконтроля

1.Приведите примеры гидроэнергетических ресурсов.

2. Назовите природные ресурсы и их классификацию.

3. Назовите проблемы использования и воспроизводства природных ресурсов.

4. Какие ресурсы невозобновимые ?

5.Перечислите возобновимые ресурсы

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8

Оценка экологического риска

Цель работы изучить методику оценки экологического риска при производстве строительных материалов

Профессиональные компетенции: ПК3.1, ПК3.2, ПК3.3, ПК3.4, ПК3.5

Общие компетенции: ОК4, ОК7

Общие сведения

Экологические риски при производстве строительных материалов

Производство бетона. Бетон – это искусственный камень, полученный путем смешения цемента, гравия и воды. Составные части высыпают в бетономешалку и одновременно подают в нее воду.

После перемешивания исходные материалы образуют пластичную смесь, похожую на тяжелую жидкость (бетонная смесь). Лишь через некоторое время

смесь затвердевает и превращается в камень, т.е. бетон.

Железобетон – это бетон, армированный конструкционной сталью.

Основные загрязнители: оксиды углерода, азота, серы, углеводороды, пыль неорганическая.

Производство асфальта Асфальт – смесь битумов (60-75% в природном и 13-60% в искусственном) с минеральными веществами (известняком, песчаником и др.). Применяют в смеси с песком, гравием, щебнем для устройства шоссейных дорог, как кровельный, гидро- и электроизоляционный материал, для приготовления замазок, клеев.

Классический асфальтобетон состоит из щебня, песка, минерального порошка (филера) и битумного вяжущего (битум, полимерно-битумное, вяжущее).

Основные загрязнители: свинец и его неорганические соединения; оксиды азота; сажа; ангидрид сернистый (серы диоксид – SO2); углерода оксид (СО); углеводороды предельные C12-C19; мазутная зола; пыль неорганическая (SiO2 >

70 %) динас и др.; пыль неорганическая (SiO2 = 20-70%) цемент, шамот и др.; пыль неорганическая (SiO2 <20%) известняк и др.

Производство кирпича Керамический кирпич – кирпич, полученный путем обжига в печи глин и их смесей. Керамический кирпич изготавливается из глины, чаще всего красной, и в конце производства проходит обжиг при рабочей температуре в печи до 1000°С.

Существует три способа приготовления керамического кирпича:

Первый и наиболее распространенный – пластичный метод: глиняную массу (при влажности её 17–30%) выдавливают из ленточного пресса, а затем подвергают обжигу.

Второй способ отличается подготовкой сырца – его формуют из глиняной массы с влажностью 8–10% сильным прессованием.

Технология производства кирпича методом жесткой экструзии предусматривает формование кирпича на ленточном прессе при влажности глины 12–14%. Отформованный кирпич имеет высокую прочность, поэтому сразу же после резки он укладывается на обжиговую вагонетку, на которой и происходит процесс сушки кирпича.

Производство газосиликатных блоков Производство газобетона предполагает введение веществ, выделяющих газ при химическом взаимодействии с цементом и известью, и в роли газообразователя выступает алюминиевая пудра или паста. По технологии производства газобетона сырая смесь из кварцевого песка, извести, цемента после вспучивания проходит последующую автоклавную обработку при температуре 180 градусов и давлении около 14 бар. В полученной массе образуются многочисленные поры размером 1–3 мм, которые придают материалу такие свойства, как теплоизоляция, морозостойкость и легкость.

Основные загрязнители: оксиды кремния, алюминия, азота, углерода.

Производство пенобетонных блоков Производство пеноблоков основано на технологии получения готовых пенобетонных блоков в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пенообразователя. В производстве пеноблоков используются следующие способы: заливка пенобетона в кассетные металлические формы и вынимание готовых пеноблоков вручную, заливка больших массивов и их резка на блоки и заливка неразборных кассетных форм с последующей автоматической распалубкой.

Основные загрязнители: оксиды кремния, азота, углерода; соединения тяжелых металлов; аэрозоли и взвеси.

При воздействии оксида углерода на организм человека возможно развитие кислородной недостаточности, нарушение клеточного дыхания и гибели организма (при концентрации 1%-в течение нескольких минут), сердечные приступы.

При воздействии неорганической пыли на организм возможно развитие легочных болезней и воспалительных процессов в них, уменьшение вентиляционной способности и емкости легких, повреждение слизистых оболочек глаз, верхних дыхательных путей, раздражение кожи, повышение смертности от рака легких и кишечника, повышение заболеваемости тонзиллитом, фарингитом, ринитом.

Использование асбеста Необходимо особо отметить использование асбеста в промышленности стройматериалов. Асбест использовался и в других отраслях промышленности,

но, как правило, используемые количества были намного меньше, чем в промышленности стройматериалов. Асбест использовался, например, в стекло-, металло-, автоп ромышленности, в резиновой, пластмассовой и бумажной промышленностях.

Асбест используется также в огнестойких панелях, асбестокартоне и тканях, сальниках (листы, веревки, канаты, шпагаты и пр.), в тормозных колодках и сцеплениях, в изоляционно-фильтровальных материалах. В качестве добавок или наполнителя асбест добавляли также в краски, шпаклевки, замазки и клей, кроме того, его использовали и в некотором электрооборудовании.

Хризотил-асбест часто встречающееся в природе вещество, которое содержится почти в 2/3 земной коры. У этого природного минерала исключительные свойства: он прочнее стали, не поддается коррозии, огнестойкий (теплоизоляционный) и неэлектропроводный. Многочисленными исследованиями доказано, чтохризотил является наименее вредным для здоровья человека из всех существующих промышленных минералов.

Асбест является ценным сырьем для производства тормозных систем транспортных средств, битумного кровельного покрытия и уплотнителей. США потребляют около 13 тыс. т хризотил-асбеста ежегодно. Также импортируются асбоцементные трубы и шифер. Хризотил более не применяется для рыхлой изоляции или подобной продукции, воздействию которой в значительной степени подвергались рабочие раньше. Наряду с хризотилом есть амфиболовый асбест. Он широко применялся на Западе, но был запрещен из-за опасности, которую представляет для здоровья человека. После этого страны, не имеющие собственных месторождений хризотила, стали искать альтернативные материалы и бороться за рынки сбыта своей продукции. В 90-х годах прошлого века конкуренция приобрела характер экономической войны, которую возглавили европейские химические и металлургические концерны. В результате Европейской комиссией была принята директива 1999/77/ЕС о запрете использования асбеста и асбестосодержащих материалов и изделий с 1 января 2005 г. в странах Евросоюза. Международная организация труда (МОТ) и Всемирная Организации Здравоохранения (ВОЗ) подтвердили запрет на применение амфиболовой группы асбестов, а для хризотила был определен порядок контролируемого использования при уровне концентрации 1 волокно на см3.

Сейчас рассматривается вопрос о включении хризотил-асбеста в список Роттердамской конвенции. Если усилия противников асбеста увенчаются успехом, это неминуемо приведет к ограничению, или сокращению асбестодобывающей отрасли.

Задание 1 Определить образующиеся в процессе производства воздействие на

окружающую среду. Определить основные источники экологического риска.

Построить схему оценки экологического риска.

Таблица 13 Схема анализа и характеристика риска

Вопросы для самоконтроля

1 Как воздействует неорганическая пыли на организм человека?

2 Какие материалы могут быть признаны экологичными?

3 По каким критериям оценивается экологичность материалов

4 Назовите способы повышения экологичности кирпича

5 Назовите способы повышения экологичности железобетона

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 9

Изучение нормативных документов по рациональному природопользованию окружающей среды

Цель работы обобщить правовые основы, правила и нормы природопользования и экологической безопасности; принципы и правила международного сотрудничества в области природопользования и охраны окружающей среды.

Профессиональные компетенции: ПК2.1,ПК 2.2,ПК2.3, ПК2.4

Общие компетенции: ОК6, ОК7, ОК10

Общие сведения

В настоящее время для защиты среды обитания в каждой стране разрабатывается природоохранное законодательство, в котором присутствует раздел международного права и правовой охраны природы внутри государства, содержащий юридические основы сохранения природных pecypсов и среды существования жизни.

Организация Объединенных Наций (ООН) в декларации Конференции по окружающей среде и развитию (г. Рио-де-Жанейро, июнь 1992 г.) юридически закрепила два основных принципа правового подхода к охране природы:

1. Государствам следует ввести эффективное законодательство в области охраны окружающей среды. Нормы, связанные с охраной окружающей среды, выдвигаемые зада и приоритеты должны отражать реальную ситуацию во властях охраны окружающей среды и ее развития, в которой они будут реализовываться.

2. Государство должно разработать национальное законодательство, касающееся ответственности за загрязнение окружающей среды и нанесение другого экологического ущерба и компенсации тем, кто пострадал от этого.

Система природоохранного законодательства в России имеет четыре уровня: законы, правительственные нормативные акты, нормативные акты министерств и ведомств, нормативные решения органов местного самоуправления. Вершиной этой пирамиды является Конституция, в которой декларируются права человека на благоприятную окружающую среду, отражаются положения об охра- не природы и рациональном использовании природных ресурсов.

Ключевым экологическим законом России является Закон РФ "Об охране окружающей среды", вступивший в действие 3 марта 1992 г. В его 15 разделах отражены основные вопросы взаимодействия человека с природой на территории Российской Федерации. Из 94 статей Закона главные положения явились основой для других нормативных природоохранных актов.

Задачи, принципы и основные объекты охраны окружающей природной среды сформулированы в разделе Закона. Впервые четко выражен приоритет охраны жизни и здоровья человека, обеспечения благоприятных условий для жизни, труда и отдыха населения при осуществлении любой деятельности, оказывающей воздействие на природу. Согласно этому разделу Закона объектами охраны являются естественные экологические системы, технологические трубопроводы" и др.).

Порядок действий в чрезвычайных экологических ситуациях и на особо охраняемых природных территориях узаконен в ЧШ— IX разделах. Высшие органы власти РФ по представлению специально уполномоченных государственных органов образуются и государственные природные заповедники, заказники, национальные парки, на чьих территориях запрещается хозяйственная и иная деятельность, противоречащая целям их создания.

Задание 1 Познакомиться с ФЗ «Об охране окружающей среды», заполнить таблицы

Таблица14 Принципы природоохранной политики

Таблица 15 Права и обязанности граждан

Задание 2 Познакомиться с ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и ответить на вопросы.

а. Какие санитарно-эпидемиологические требования предъявляются:

(Для ответа на вопросы используйте материалы Глава III)

1. к продукции производственно-технического назначения, товарам для бытовых нужд и технологиям их производства;

2. к потенциально опасным для человека веществам;

3. к пищевым продуктам, пищевым добавкам, продовольственному сырью, контактирующим с ними материалам;

4. к продуктам, ввозимым на территорию РФ;

5. к организации питания населения;

6. к литьевой воде;

7. к атмосферному воздуху;

8. к эксплуатации производственных помещений;

9. к условиям труда;

10. к условиям работы с источниками физических факторов воздействия на человека

б. Какие виды ответственности за нарушения санитарного законодательства предусматриваются законом.

в. Каков порядок наложения штрафа за санитарные правонарушения.

г. Кто возмещает вред личности или имуществу граждан в результате нарушения

санитарного законодательства.

Вопросы для самоконтроля

1 Какие права и обязанности граждан в области охраны окружающей среды закреплены в Конституции РФ?

2 Назовите основные законы РФ в области экологического права.

3 Дайте определение понятия «экологическая безопасность».

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 10

Оценка влияния объектов архитектурно-строительной среды в своем микрорайоне

Цель работы изучить методы экологической оценки состояния территории

Профессиональные компетенции: ПК2.1, ПК2.2, ПК2.3, ПК2.4

Общие компетенции: ОК7, ОК10

Общие сведения

Город – это экологическая система, созданная людьми. Основным представителем биоты города является человек. Человек доминирует над другими организмами – растениями, животными, птицами, насекомыми, микроорганизмами, которые также обитают на городской территории. Отношение фитомассы к зоомассе в городской экосистеме иное по сравнению с естественными экосистемами. Биомасса людей не сбалансирована с биомассой зеленых растений .

Городской средой в градостроительстве принято называть совокупность градостроительных объектов и объектов городских инфраструктур, образующих архитектурно-планировочную структуру города. Искусственная городская среда создается градостроительными средствами. Функцией ее является удовлетворение функционально-утилитарных и художественно-эстетических потребностей человека. Функционально-утилитарные потребности обеспечивает так называемая в теории градостроительства функциональная система организации городской среды. Это организация труда и быта населения, санитарно-гигиеническое благоустройство и др.

Композиционная система организует художественно-эстетические потребности человека.

В экологии понятие «городская среда» рассматривается шире. Городская среда является, по сути, окружающей средой в пределах территории города. Окружающая среда – совокупность объектов окружающего человека мира, оказывающих существенное влияние на обеспечение его жизнедеятельности и удовлетворение его разнообразных (биологических, культурных, экономических. Личностных, социальных и др.) потребностей. Окружающая среда характеризуется множеством разнообразных динамических процессов и явлений, развивающихся во времени и в пространстве и оказывающих влияние на живые организмы. Она слагается из элементов неорганической и органической природы и веществ, привносимых производственной деятельностью человека. Не все из этих составляющих одинаковы по своему значению – одни могут быть необходимы организму, другие – нейтральны, а третьи могут оказывать вредное воздействие.

Городская среда – это совокупность антропогенных объектов, компонентов природной среды, природно-антропогенных и природных объектов.

Антропогенные объекты искусственной городской среды занимают основную часть территории города. К ним относятся жилые, общественные и промышленные здания, улицы, магистрали, площади, подземные переходы, стадионы, телебашни и другие сооружения. К числу антропогенных объектов относятся также транспортные и другие передвижные и технические средства. Антропогенные объекты делятся на градостроительные, производственные и объекты городских инфраструктур: транспортной, инженерной и социальной.

К природно-антропогенным объектам относятся городские леса, парки, сады, озелененные территории жилых и промышленных районов, бульвары, скверы, защитные зоны, каналы, водохранилища и т.п. Природными объектами города являются памятники природы.

Природно-антропогенные и природные объекты вместе с компонентами природной среды образуют природную среду города, которая является важнейшей составляющей городской среды. Именно природная среда необходима для жизни и является ее основой. На рисунке 1. представлена структура городской среды.

Рисунок 7 Структура городской среды

Города как искусственные экологические системы отличаются от естественных экосистем. Городские системы гетеротрофны. Они характеризуются огромной потребностью в энергии. При этом солнечную энергию дополняет концентрированная энергия топлива.

Годовое потребление энергии крупными городами составляет несколько гигаДжоулей (1ГДж=109 Дж) на 1 м2 городской территории: Нью-Йорк - 21, Токио – 12, Москва – 4 ГДж/м2 год. Тогда как потоки энергии в естественных экосистемах меньше в 100…1000 раз.

Суммарное потребление энергии человеком в городах развитых стран составляет в среднем 335 ГДж/год. С пищей он потребляет лишь 4 ГДж/год, следовательно, на все другие виды деятельности – трудовую, транспортную, ведение домашнего хозяйства, досуг, освещение и отопление квартир, работу предприятий и прочие – он расходует в 80 раз больше энергии, чем это требуется для физиологического функционирования организма.

Для выработки такого количества энергии требуется большое количество природных горючих ископаемых – нефти, газа, угля, торфа, сланцев, урана, месторождения, которых расположены вне города. Концентрируя большое количество энергии, часть ее города выделяют в окружающую среду. Температура воздуха в городе всегда выше, чем на территории вокруг него. Происходит это как за счет техногенной деятельности, так и за счет нагрева солнцем асфальтовых, бетонных и каменных поверхностей улиц, площадей, стен и крыш домов. Пищу в город ввозят извне. Чтобы накормить одного горожанина, требуется не менее 100 м2 сельскохозяйственных угодий, включающих пашню, сенокосы и пастбища. Собственное производство продуктов питания (теплицы, пригородные сады) в городе незначительно.

Город потребляет огромное количество воды, основная часть которой расходуется на производственные процессы и бытовые нужды. Личное потребление воды в городах составляет от 150 до 500 л (дм3) в сутки. С учетом промышленности на одного горожанина приходится до 1000 л в сутки. Использованная городом вода поступает в пригородные водотоки в виде сточных вод.

Город выбрасывает в воздушную атмосферу газообразные вещества, жидкие аэрозоли, пыль. Город «производит» и накапливает большое количество промышленных и бытовых отходов. Древние города сформировали на почвах культурный слой, содержащий строительный и бытовой мусор древних эпох.

Таким образом, город нуждается в энергии, чистой воде, продуктах питания, сырье. Все это он получает извне, а поэтому зависит от своего окружения, т.е. является зависимой экосистемой.

Городская система, в отличие от естественной, не может быть саморегулирующейся. Все процессы жизнедеятельности города должно регулировать общество. Это потребление городом энергии, природных ресурсов, пищевых продуктов.

Город – это неравновесная система. Состояние неравновесности определяется масштабом антропогенных нагрузок города на окружающую среду.

Показателями антропогенных нагрузок являются: плотность населения, площадь застроенных и замощенных территорий, нагрузки от тяжести зданий и сооружений, объемы промышленного производства, уровень автомобилизации и т.п.

Антропогенную нагрузку, создаваемую городом, компенсирует природная среда пригородов и прилегающих к нему территорий. Приблизить городскую экосистему к состоянию экологического равновесия можно, увеличивая площади естественных ландшафтов и озелененных территорий города, а также снижая антропогенные нагрузки. Для этого используется комплекс природоохранных мероприятий по снижению негативного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду. Город – это несаморегулирующаяся экосистема. Поэтому общество должно регулировать качество городской среды и воздействие антропогенных нагрузок на нее.

Задание 1 Описать антропологическую систему города, главной особенностью которой является то, что всё её функционирование подчинено одной задаче – жизнеобеспечению человека. Поэтому такое большое место в ней занимают различного рода искусственные сооружения - жилища, промышленные предприятия, дороги, линии электропередач, площадки сбора ТБО и др.

Задание 2 Опишите оценку степени экологической комфортности города:

1. уровень социального благополучия (бюджеты семей, обеспеченность жильем, использование сферы услуг, учеба детей, состояние здоровья, качество медицинского обслуживания и социального обеспечения и т. д.),

2. степень экологической безопасности и правовой защищенности,

3. условия для полноценного отдыха и восстановления сил,

4 Опишите негативное воздействие городской среды на человека.

5 Сделайте выводы.

Задание 3 Дайте экологическую оценку состояния территории, пользуясь нижеприведенной таблицей.

Таблица 16 Экологическая оценка территории

Сделайте оценку экологического состояния территории, пользуясь шкалой баллов.

18-20 баллов - экологическое состояние территории неблагополучное

17-15- критическое состояние

14-10-напряженное состояние

9-5- удовлетворительное состояние

0-4- хорошее состояние

Сделайте выводы.

Вопросы для самоконтроля

1 Охарактеризуйте особенности городской экосистемы

2 Охарактеризуйте основные показатели антропогенных нагрузок города на

окружающую среду.

3 Опишите основные требования к структуре города с благоприятной городской средой.

4 Перечислите основные виды ландшафта города. Какие элементы и факторы

образуют структуру ландшафтов в городе?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 11

Особенности воздействия на биосферу при различных видах строительства

Цель работы получение практических навыков определения показателей химического загрязнения почв города.

Профессиональные компетенции: ПК3.1, ПК3.2, ПК3.3, ПК3.4, ПК3.5

Общие компетенции: ОК1, ОК3, ОК4

Общие сведения

Зона загрязнения – геохимическая аномалия, в пределах которой содержание загрязняющих веществ достигает концентраций, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека.

Для оценки выявленных геохимических аномалий в городах, а также для оценки эколого-геохимических изменений, происходящих в результате антропогенных процессов, В. А. Алексеенко предложены показатели абсолютного (ПАН) и относительного (ПОН) накопления химических элементов. ПАН (в т/км2) показывает, какая масса химического элемента накопилась в результате природных или техногенных процессов на единице площади в концентрациях, превышающих региональное фоновое (либо кларковое или ПДК) содержание. Он вычисляется как отношение рассчитанного содержания химического элемента, накопившегося в результате техногенного химического загрязнения в химической аномалии, к площади этой аномалии. В связи с тем, что значения фоновых содержаний элементов в почве неодинаковы был введён показатель относительного накопления (ПОН). ПОН чрезвычайно важен как при оценке воздействия определённого элемента на организмы, так и при сравнении такого воздействия разными элементами в конкретной ландшафтно-геохимической обстановке. Он представляет собой отношение показателя абсолютного накопления элемента к фоновому (кларковому) его содержанию в почве:

ПОН=ПАН/С

Расчёт ПОН позволяет определить элементы, на загрязнение окружающей среды которыми следует обратить первоочередное внимание при проведении экологической реабилитации почв и медико-профилактической работе.

Задание 1 : выбрать по одному варианту из табл. 1 и 2, определить степень опасности загрязнения городских почв, установить, какие загрязнители вносят наибольший вклад в Zc. Описать выявленные геохимические аномалии, установив, какие загрязнители представляют наибольшую опасность для экосистем и здоровья человека. Сделать вывод.

Таблица17 Варианты заданий для оценки степени опасности загрязнения почв

(указана концентрация загрязнителей, мг/кг)

Таблица Варианты заданий для характеристики геохимических аномалий

Вопросы для самоконтроля:

1 Какие показатели используются для оценки химического загрязнения

почвенного покрова?

2 Как оценивается уровень опасности загрязнения территории города?

3 В чём суть показателя относительного накопления химических эле-

ментов и для чего он был введён?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 12

Определение демографической емкости территории

Цель работы составить отношение к демографической проблеме как важнейшей составляющей глобального системного экологического кризиса; выявить взаимосвязи между демографическими процессами и связанными с ними экологическими, экономическими и социальными проблемами в разных странах

Профессиональные компетенции: ПК2.1, ПК2.2, ПК2.3, ПК2.4

Общие компетенции: ОК3, ОК4, ОК7

Общие сведения

Особенности современной демографической ситуации наглядно иллюстрируют последние статистические данные, которые говорят о том, что население Земли составляет более 6,7 млрд человек, рождаемость – 24,6 %, смертность – 9,8 %, естественный прирост – 14,8 %. Каждую минуту на Земле появляется примерно 270 младенцев, а умирает – 110 человек. Каждые сутки население Земли возрастает на 230 000 человек.

На 8 % территории Земли сосредоточено около 75 % населения. Это вызывает огромное «давление населения». Давление населения влияет на окружающуюсреду вне зависимости от уровня экономического развития, технических достижений. Прогресс техники, новейшие технологии, развитие транспорта, потребность в новых ресурсах вызывают продвижение людей в районы с экстремальными условиями, где экосистемы легко ранимы.

Многие ученые, политики, общественные деятели считают, что нужны срочные меры в масштабе всей цивилизации, которые могли бы регулировать численность людей. Существует множество моделей дальнейшего развития цивилизации. При конструировании каждой из них предпринимаются попытки определить оптимальную численность населения, то есть наиболее соответствующую емкости среды.

Согласно экспертным оценкам, популяции людей, одновременно проживавших на Земле, насчитывали:

• 1 млн лет назад (стадия Человек прямоходящий) – 100 000 индивидов;

• ко времени появления Человека разумного – 500 000 индивидов;

• 20–30 тыс. лет назад – 5 млн человек.

Существуют точки зрения, что численность населения Земли должна насчитывать 1 млрд. Это так называемый трансатлантический англо-саксонский «золотой» миллиард. В. Дольник в своих работах называет как оптимум число 200 тыс. человек (Дольник В. Непослушное дитя биосферы: Беседы о человеке в компании птиц и зверей. – М.: Педагогика-Пресс, 1994. – 208 с.).

Демографический взрыв – это фаза динамики численности населения, характеризующая ХХ век, особенно его вторую половину, при которой произошло стремительное увеличение численности населения.

К примеру, среднегодовой прирост населения во второй половине ХХ века составил: в 50-е гг. – 53 млн чел.; в 60-е гг. – 66 млн чел.; в 70-е гг. – 70 млн чел.; в 80-е гг. – 86 млн чел.

С экологической точки зрения рост численности человечества в ХХ веке имеет характер, больше свойственный в основном примитивным организмам, у которых часто вслед за резкой вспышкой численности (демографическим взрывом) следует массовая гибель. Для отдельных популяций крупных k-стратегов (приматов, копытных, хищников), но никогда для вида в целом, максимальный размах численности иногда достигает 500 %.

Демографический переход – это фаза динамики численности популяции, характеризующая период, когда она приближается к уровню емкости среды, и r-стратегия переходит в k-стратегию.

Сближение показателей смертности и рождаемости (когда коэффициент смертности и коэффициент рождаемости будут равны 12 %) приведет к демографической стабилизации.

В составе такой популяции будет:

23 % детей и юношей до 18 лет,

49 % людей трудоспособного возраста от 18 до 60 лет,

28 % людей от 60 до 84 лет.

На каждую 1 000 человек будет 96 семей с возрастом родителей от 20 до 36 лет, в каждой из которых будет в среднем по 2 ребенка. Таким образом, численность населения на протяжении истории человечества неуклонно возрастала в связи с тем, что люди увеличивали емкость среды благодаря смене типов хозяйствования.

Современный человек реализует k-стратегию, но в странах, с опозданием вступивших на путь НТП (научно-технического прогресса), сохраняется высокая рождаемость, реализуется r-стратегия, и этим поддерживается стремительный рост населения Земли.

Популяции требуется время, ряд поколений, чтобы привести рождаемость в соответствие с новым уровнем смертности. И в течение этих лет будет происходить «демографический взрыв», даже если он не выгоден популяции и обгоняет рост продуктов питания.

Задание 1 Определите понятия глоссария, перечисленные ниже используя доступные информационные ресурсы.

Глоссарий: демография, популяция, демографическая ситуация, депопуляция, ёмкость среды, экспоненциальная зависимость, оптимальная численность населения, репродуктивное поведение (r-стратегия и k-стратегия), биотический потенциал, сопротивление среды, рождаемость, смертность, демографическая революция, демографический взрыв, демографический переход, демографическая стабилизация, демографическая политика.

Задание 2 Используя приведенные ниже данные о численности населения нашей планеты, постройте график, иллюстрирующий тенденции роста человеческой популяции на Земле. Каким математическим закономерностям соответствуют следующие участки графика: а) в период первых тысячелетий истории человечества (до XIX в.); б) с 1820 по 1927 гг.; в) с 1974 по 1999 гг.?

Задание 3 Почему и каким образом демографическая проблема связана с энергетической, сырьевой, продовольственной, геополитическими проблемами? Изобразите свои выводы по этому заданию в виде схемы:

Задание 4 Ряд видных ученых полагает, что нормальная биологически обусловленная численность вида – примерно 500 тысяч особей. Как вы считаете, чем, в первую очередь, это обусловлено?

Задание 5 Составьте таблицу, в которой к первой группе стран отнесены те, которые должны использовать стратегии уменьшения численности (I), а ко второй – удерживать сложившиеся параметры численности населения (II) для перехода человечества в состояние устойчивой демографической ситуации:

Вы можете привести по 5–10 стран по собственному усмотрению либо воспользоваться приведенным ниже списком: Ангола, Бразилия, Венгрия, Великобритания, Гана, Дания, Египет, Индия, Индонезия, Конго, Нигерия, Норвегия, Пакистан, Россия, США, Танзания, Чехия.

Вопросы для самоконтроля

1 Назовите основные демографические проблемы человечества

2 В каких аспектах проявляются негативные последствия демографических проблем современности

3 Сделайте анализ демографической ситуации в России

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13

Определение аэродинамического режима застройки

Цель работы выполнить оценку фоновых показателей ветровых условий территорий

Профессиональные компетенции: ПК 2.1, ПК2.2, ПК2.3, ПК2.4, ПК2.5

Общие сведения: ОК2, ОК3, ОК4, ОК5

Общие сведения

Городская застройка вносит существенные изменения в воздушный поток, поступающий на территорию города. Для расчета этих изменений необходимы исходные данные — фоновые показатели скорости и направления ветра, которые определяются по данным климатических наблюдений метеорологических станций или постов наблюдений (табл.). На основе многолетних наблюдений проводится анализ ветрового режима — определение процента повторяемости скорости и направления ветра от общего числа наблюдений. Скорость ветра (м/с) отражает силу ветрового потока, направлением ветра считается часть света, откуда дует ветер, и фиксируется румбами.

По результатам анализа строят специальную схему — розу ветров по повторяемости скоростей и направлений ветра для определенного периода (рис.8).

Рисунок 8 Роза ветров

Повторяемость направлений ветра рассчитывают в процентах от общего числа случаев направлений ветра без учета штилей. Среднюю скорость ветра по румбам (м/с) рассчитывают делением суммы скоростей на сумму случаев с ветром каждого румба.

Результаты расчетов изображают графически в виде розы ветров. Для этого на графике по 8 румбам откладывают в выбранном масштабе в виде векторов значения повторяемости (% от общего числа наблюдений) направлений или значения средних скоростей ветра, соответствующие каждому румбу. Концы векторов соединяют ломаной линией. Розы ветров обычно строят для месяца, сезона или года и называют соответственно месячными, сезонными и годовыми для данной местности. Вградостроительстве наиболее показательными считаются сезонные розы ветров – соответственно для летнего и зимнего периодов времени года.

Для горожанина актуальность оптимального ветрового режима обусловливается, прежде всего, перемещением воздушных масс между домами и образованием зон, в которых происходит скопление и оседание вредных примесей, присутствующих в воздухе. Поэтому необходим учет ветровых условий уже на стадии проектирования застройки, когда закладываются ее параметры — протяженность, этажность зданий и их взаиморазмещение.

Характер ветрового режима территории исследуют для решения планировочных задач, связанных с ветрозащитой и продуваемостью территории для выбора оптимальной ориентации зданий, их этажности, выбором количества секций и типа квартир.

Определенному диапазону скорости ветра на исследуемом участке территории города соответствуют следующие зоны:

- застойные – зоны, в которых скорости воздушного потока Ж находятся в пределах 0–1 м/с (наблюдаются застойные явления,

- повышенная концентрация загрязняющих веществ и их выпадение на поверхность территории);

- комфортные – зоны, где W=1-3 м/с (происходит циркуляция воздуха и отсутствует дискомфорт для пешеходов);

- допустимые – зоны, где W=3—5 м/с (скорость ветра приближена к кри-

тической, но остается приемлемой для пешеходов);

дискомфортные – зоны, где Ж более 5 м/с.

Для определения эффективности планировочного решения в аспекте аэрации следует принимать отношение между площадями территории с благоприятным ветровым режимом и всей территории микрорайона. В условиях повышенных скоростей ветра (преобладание ветров, по данным метеостанции, со средней скоростью более 5 м/с) площадь ветрового затенения должна быть максимальной, а в штилевых условиях – минимальной. Для средней скорости ветра 7 м/с на высоте 1,5–2 м от поверхности земли допустимые условия обеспечиваются при снижении исходной скорости ветра на 50 % (так как верхний предел допустимой для человека скорости ветра, по данным гигиенистов, составляет 3,5 м/с).

Критерием оценки в этих случаях будет максимум площади территории двора, улицы, микрорайона (но не менее 65—70 %), над которой коэффициент скорости ветра составит 0,1—0,5 скорости свободного потока (К=1).

Величину зон оптимальных скоростей ветра следует вычислять в процентах ко всей исследуемой территории, свободной от застройки.

Величину площади затенения S определяют по формуле

S = 0,81*L*I (2.1),

где L— протяженность здания, м;

I— глубина зоны ветровой тени, м.

Задание 1По данным таблицы построить схему — розу ветров по повторяемости скоростей и направлений ветра для заданного периода.

Таблица 17Данные для построения розы ветров

Задание 2 Определить зоны комфортных скоростей ветра на территории проектируемой застройки с целью корректировки планировочного решения и выбора участков под размещение детских игровых площадок, зон отдыха и т. д.

Рисунок 9 Зависимость длины ветровой тени отдельного здания от отношения длины фасада здания к высоте при направлении ветра под углом 900 к фасаду. Снижение скорости ветра, %: 1 на 70; 2 на 60; 3 на 50; 4 на 40.

Вопросы для самоконтроля

1 Назовите микроклиматические параметры в городской застройке.

2 Как ветер влияет на жизнедеятельность в городской среде?

3 Как меняется ветровой режим под влиянием городской застройки?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 14

Экологизация городской среды

Цель работы Изучить, закрепить и систематизировать теоретические знания о системе озеленения территорий; проанализировать основные методы переработки, утилизации и обезвреживания отходов.

Профессиональные компетенции: ПК4.1, ПК4.2, ПК4.3, ПК4.4

Общие компетенции: ОК3, ОК4, ОК7, ОК10

Общие сведения

Зеленые насаждения являются органической частью планировочной структуры современного города и выполняют в нем разнообразные функции. Эти функции можно подразделить на две большие группы; санитарно-гигиенические и декоративно-планировочные.

Зеленые насаждения очищают городской воздух от пыли и газов. Этот процесс происходит следующим образом. Загрязненный воздушный поток, встречающий на своем пути зеленый массив, замедляет скорость, в результате чего под влиянием силы тяжести 60—70% пыли, содержащейся в воздухе, оседает на деревья и кустарники. Некоторое количество пыли выпадает из воздушного потока, наталкиваясь на стволы, ветви, листья. Значительная часть пыли оседает на поверхность листьев, хвои, веток, стволов. Во время дождя эта пыль смывается на землю.

Под зелеными насаждениями вследствие разности температур, возникают нисходящие потоки воздуха, которые также увлекают пыль на землю.

Распространению или движению пыли препятствуют не только деревья и кустарники, но и газоны, которые задерживают поступательное движение пыли, перегоняемой ветром из разных мест.

Среди зеленых насаждений запыленность воздуха в 2—3 раза меньше, чем на открытых городских территориях. Древесные насаждения уменьшают запыленность воздуха даже при отсутствии лиственного покрова. В глубине зеленого массива, на расстоянии 250 м от его опушки, запыленность уменьшается в 2,5 раза.

Пылезадерживающие свойства различных пород деревьев и кустарников неодинаковы и зависят от морфологических особенностей листьев. Лучше всего задерживают пыль шершавые листья и листья, поверхность которых покрыта ворсинками, как у сирени.

Если принять количество пыли, задерживаемой 1 см2 поверхности листа тополя за 1, то количество пыли, удерживаемой таким же по площади листом клена остролистного, составит 2, сирени 3, вяза 6. Осевшая на листьях пыль, периодически смывается дождем, сдувается ветром, и листья вновь способны задерживать пыль.

Зеленые насаждения значительно уменьшают вредную концентрацию находящихся в воздухе газов. Например, концентрация окислов азота, выбрасываемых промышленными предприятиями, снижается на расстоянии 1 км от места выбросов до 0,7 мг/м3, а при наличии зеленых насаждений до 0,13 мг/м3. Вредные газы поглощаются растениями, а твердые частицы аэрозолей оседают на листьях, стволах и ветках растений.

Большинство растений выделяет летучие и нелетучие вещества — фитонциды, обладающие способностью убивать вредные для человека болезнетворные бактерии или тормозить их развитие. Например, фитонциды дубовой листвы уничтожают возбудителя дизентерии. К числу ярко выраженных фитонцидных деревьев и кустарников относятся береза, дуб, тополь, черемуха. Известно более 500 видов деревьев, имеющих фитонцидные, свойства.

Зеленые насаждения, располагаемые между источниками шума (транспортные магистрали, электропоезда и т. д.) и жилыми домами, участками для отдыха и спортивными площадками, снижают уровень шума на 5—10%. Кроны лиственных деревьев поглощают 26% падающей на них звуковой энергии. Хорошо развитые кустарниковые и древесные породы с густой кроной на участке шириной в 30—40 м могут снижать уровни шума на 17 - 23 Дб, небольшие скверы и внутриквартальные посадки с редкими деревьями — на 4—7 Дб. Крупные лесные массивы снижают уровни шума авиационных моторов на 22—56% по сравнению с открытым местом на том же расстоянии. Наличие травяного покрова также способствует уменьшению уровня на 5—7 фонов.

Задание 1 Определите понятия глоссария, перечисленные ниже, используя доступные информационные ресурсы.

Глоссарий: Рекреация, рекреационное воздействие, фитонциды

Задание 2 Опишите собственное жильё, выбрав и оценив пункты, соответствующие Вашему жилью.

1. Обои: бумажные (4 б.) побелка (5б.) виниловые (2б.) моющиеся (2б.)

2. Пол: деревянный (5) ламинат (4) линолеум (2) теплый пол (1)

3. Ковры, шторы: нет (5) немного (3) много (2)

4. Окна: деревянные (5) пластиковые (3)

5. Вентиляция: кухня (5) ванная (5) туалет (5) форточки (5)

6. Проветривание: часто (5) редко (3) никогда (2)

7. Потолок: побелка (5) обои (4) натяжной (3) плитка (2)

8. Цветы: много (5) среднее кол-во (3) нет (2)

9. Влажная уборка: 1р. в неделю (3) 2р. в неделю (4) 3р. в неделю (5)

10. Естественное освещение: отличное (5) хорошее (4) плохое (2)

Большие открытые Открытые окна окна закрыты окна, всегда шторами

солнечная сторона не солнечная

11. Мебель: натуральное дерево (5) из ДСП и ДВП (3) мебели мало (4)

12. Вода: колодец, скважина (5) водопровод без фильтра (2) водопровод с фильтром (4)

13. Домашние животные: много (2) один (3) нет (5)

Проанализируйте свои результаты.

Если среди оценок преобладает «5», то экологическое состояние жилья соответствует нормам.

Если преобладают «4» и «3», то жильё не совсем соответствует нормам и необходимо принять посильные меры: чаще делать влажную уборку, проветривать, пылесосить, завести цветы.

Если большинство оценок «2», то жильё не соответствует нормам и необходимо принять меры по кардинальному изменению условий жилья.

Сделайте и запишите вывод.

Задание 3 Установите соответствие между видами загрязнений воздуха и заболеваниями, которые они могут вызывать: к каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца. Впишите полученный ответ в таблицу. Обращаем внимание, что загрязнители воздуха могут вызывать несколько заболеваний, и наоборот, одинаковое патологическое состояние может быть обусловлено разными токсичными веществами.

Задание 4 Измерьте свой личный экологический след, ответив на вопросы анкеты. Сделайте выводы .

Для того чтобы вычислить экологический след, необходимо выбрать соответствующее вашему образу жизни утверждение и провести сложение или вычитание баллов, указанных внизу строки.

В блоке вопросов (1) «Жильё» необходимо выбрать один вариант из 1.1, 1.2 или 1.3.

Во всех остальных блоках вопросов (2 – 6) необходимо оценивать каждое утверждение с соответствующим прибавлением либо вычитанием баллов.

Вопросы:

1. Жильё

1.1. Площадь вашего жилья небольшая… +7 1.2. Большая, просторная квартира… +12 1.3. Коттедж на две семьи… +23

Полученные баллы разделите на то количество людей, которое живёт в вашей квартире или в вашем доме.

2. Использование энергии

2.1. Для отопления Вашего дома используются нефть, природный газ или уголь +45 2.2. Дома Вы тепло одеты, а ночью укрываетесь двумя одеялами… –5 2.3. Отопление Вашего дома устроено так, что Вы можете его регулировать в зависимости от погоды…

–10 2.4. Большинство из нас получает электроэнергию из горючих ископаемых… +75 2.5. Энергия, которой Вы пользуетесь, вырабатывается силой воды на ГЭС или другими возобновляемыми источниками (ветер, Солнце) … +2

2.6. Выходя из комнаты, Вы всегда гасите в ней свет… –10 2.7. Вы всегда выключаете бытовые приборы, не оставляя их в дежурном режиме – 10

3. Транспорт

3.1. В институт или на работу Вы ездите городским транспортом… +3 3.2. Вы ездите на обычном легковом автомобиле … +40 3.3. Вы ездите на большом и мощном автомобиле с полным приводом… +75

3.4. В институт или на работу Вы идёте пешком или едете на велосипеде… +3 3.5. На отдых Вы летаете самолётом… +85 3.6. В каникулы Вы ехали на поезде, причём путь занял до 12 часов… +10 3.7. На отдых Вы ехали на поезде, причём путь занял более 12 часов … +20

4. Питание

4.1. В продуктовом магазине или на рынке Вы покупаете в основном свежие продукты (хлеб, фрукты, овощи, рыбу, мясо) местного производства, из которых сами готовите обед +2 4.2. Вы предпочитаете уже обработанные продукты, полуфабрикаты, свежемороженые готовые блюда, нуждающиеся только в разогреве, а также консервы, причём не смотрите, где они произведены… +14 4.3.В основном Вы покупаете готовые или почти готовые к употреблению продукты, но стараетесь, чтобы они были произведены поближе к дому +5

4.4. Вы едите мясо 2–3 раза в неделю +50 4.5. Вы едите мясо три раза в день +85 4.6. Вы предпочитаете вегетарианскую пищу +30

5. Использование воды и бумаги

5.1. Вы принимаете ванну один–два раза в неделю +2

5.2. Вы принимаете ванну ежедневно +14 5.3. Вместо ванны вы ежедневно принимаете душ +4 5.4. Время от времени вы поливаете приусадебный участок или моете автомобиль водой из шланга +4

5.5. Если Вы хотите прочитать книгу, то всегда покупаете её +2 5.6. Книги Вы берёте в библиотеке или обмениваетесь с друзьями –1 5.7. Одинаково часто бывает и так и так (п.5.5 и 5.6) +1 5.8. Прочитав газету, Вы её выбрасываете +10 5.9. Выписываемые или покупаемые Вами газеты читает после вас ещё кто-то +5

6. Бытовые отходы

6.1. Мы создаем большое количество отходов и мусора, поэтому сразу прибавьте 100 6.2. За последний месяц Вы хоть раз сдавали бутылки –15 6.3. Выбрасывая мусор, Вы откладываете макулатуру, чтобы сдать её в приёмный пункт –17 6.4. Вы сдаёте пустые банки из-под напитков и консервов –10 6.5. Вы выбрасываете в отдельный контейнер пластиковую упаковку –8 6.6. Вы стараетесь покупать в основном не фасованные, а развесные товары, полученные в магазине баночки, коробочки, пакетики и бутылки стараетесь использовать в хозяйстве –15 6.7. Из домашних отходов Вы делаете компост для удобрения своего участка –5

Если Вы живёте в городе с населением в полмиллиона и больше, умножьте полученный результат на 2.

Подведение итогов (для вывода):

Разделите полученный результат на 100 и Вы узнаете, сколько гектаров земной поверхности нужно, чтобы удовлетворить все ваши потребности.

Чтобы всем нам хватило одной планеты, на 1 человека должно приходиться не более 1,9 мга продуктивной земли.

Ваш результат _______ мга (__________планет)

В выводе отметьте то, каким образом можно уменьшить свой экологический след, а также как можно его уменьшить, исходя из того, какая сфера деятельности вносит наибольший вклад в его увеличение.

Вопросы для самоконтроля

1 Какие функции выполняют растения в городской среде?

2 Какие меры могут способствовать снижению количества отходов?

3 Что является источником твердых бытовых отходов?

Список используемых источников
Печатные издания

Гальперин М.В. Экологические основы природопользования: учебник/М.В.Гальперин. – 2-е издание, испр. – М.: ИД ФОРУМ: ИНФА- М, 2017.- 256 с.

Электронные издания (электронные ресурсы)

Ассоциация Экосистема описании проблем экологии, природопользования и охраны природы. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.ecosystema.ru

Комитет промышленного развития, экологии и природопользования. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.nature.gov.ru

Комитет по экологии. Отдел природопользования и защиты окружающей среды. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.aboutecology.ru

Министерство Природных Ресурсов и Экологии Российской Федерации Федеральная служба по надзору в сфере природопользования. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.mnr.gov.ru

Образовательный портал. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.claw.ru

Открытый каталог событий (Экология, Природопользование). [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.konferencii.ru

Портал Департамента природопользования и охраны окружающей среды Москвы. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.moseco.ru

Прогноз. Экология и природопользование. [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.prognoz.ru

Дополнительные источники:

Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ (ред. от 31.12.2017) "Об охране окружающей среды" [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://legalacts.ru/doc/FZ-ob-ohrane-okruzhajuwej-sredy.

Федеральный закон от 04.05.1999 № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» (с изменениями 2008 г.) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.tehlit.ru/1lib_norma_doc/7/7598;