Биохимическая очистка сточных вод

БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД — (биологическая очистка) — основной способ очистки сточных вод, содержащих загрязнения органического происхождения, заключающийся в минерализзции этих загрязненвй вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. В процессе дыхания микробов органические вещества окисляются и освобождается энергии, необходимая для жизненных функций.
Часть энергии идет на процесс синтеза клеточного вещества, т. е. на увеличение массы бактерий, количества активного ила и биологической пленки в очистных сооружениях.
В минерализации органических соединений сточных вод участвуют бактерии, которые по своему отношению к кислороду разбиваются на 2 группы: аэробные (использующие при дыхании растворенный в воде кислород) в анаэробные (развивающиеся в отсутствии свободного кислорода).
Необходимыми условиями для жизнедеятельности организмов, способствующих очистке, и эффективного использования аэробных очистных сооружений являются:
наличие в сточных водах органических веществ, способных окисляться биохимически; непрерывное снабжение сооружений кислородом в достаточном количестве; активная реакция очищаемой воды температура воды не ниже 10° и не выше 30°; наличие биогенных элементов — азота, фосфора, калия в необходимых количествах; содержание минеральных солей и воде не выше 10 г/л; отсутствие токсических веществ в концентрациях, ядовито действующих на микроорганизмы.
Биохимическая очистка сточных вод протекает в две одновременно начинающиеся фазы: сорбция поверхностью тел бактерий растворенных органических веществ и коллоидов; окисление и минерализация растворенных и адсорбированных органических веществ микробами.
Для биохимической очистки бытовых в промышленных сточных вод применяются следующие очистные сооружения: аэробные — биологические пруды, поля орошения, поля фильтрации (см. Поля орошения и фильтрации), биофильтры, аэрофильтры и аэротенки; анаэробные — септики, двухъярусные отстойники, метантенки. Выбор типа сооружений определяется характером и количеством сточных вод, местными условиями, требованиями к качеству очищенной воды, наличием свободных земельных площадей и т. д.
Перед биохимической очисткой из сточных вод необходимо удалить взвешенные вещества, смолы и масла. В результате очистки содержание органических веществ в сточных зодах снижается на 90—95%; они теряют способность к загниванию, становятся прозрачными, количество бактерий в них сильно снижается.
3. Понятия ПДВ и ВСВ, единицы измерения

ПДВ (предельно допустимые выбросы) – это норматив выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов и фонового загрязнения атмосферного воздуха, при условии не превышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха и других экологических нормативов.

Предельно допустимые выбросы устанавливаются территориальными органами федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды для конкретного стационарного источника выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и их совокупности (организации в целом).

ВРЕМЕННО СОГЛАСОВАННЫЙ ВЫБРОС

временный лимит выброса вредного (загрязняющего) веществ в атмосферный воздух, который устанавливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условий развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного предельно допустимого выброса ( закон "Об охране атмосферного воздуха". )

Билет 17

1)Экосистема (экологическая система) — основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. Понятие «экосистема» можно применить к объектам различной степени сложности и величины. Экосистемами являются такие природные образования, как океан, море, озеро, луг, болото. Экосистемой может быть кочка на болоте и гниющее дерево в лесу с живущими на них и в них организмами, муравейник с муравьями. Самой большой экосистемой является планета Земля. Первый трофический уровень — всегда продуценты, создатели органической массы(фотосинтезирующие зеленые растения суши и водной среды); второй-Консументы(гетеротрофы) первого порядка - простейшие, травоядный пресноводный планктон; третий-Консументы второго порядка - хищные простейшие, хищный планктон; четвертый-Консументы третьего порядка - хищные пресноводные насекомые - клопы, жуки;пятый-Редуценты, или деструкторы – восстановители. (бактерии, большинство разных микроорганизмов и грибы)

2)да,человечеству грозит дефицит энергоресурсов.Прежде всего это связано с исчерпаемостью.население земного шара растет слишком быстрыми темпами,и энергоресурсов расходуется больше чем успевает востановиться.

3) ПДС(Предельно допустимые сбросы) – это допустимая масса вещества в сточных водах, которая будет соответствовать основным нормам и правилам содержания в воде сбрасываемых веществ. Гарантия качества воды в контрольной точке – основная цель ПДС.

ВСС(временно согласованным сбросом) -временный лимит сброса вредного (загрязняющего) вещества в водный объект в единицу времени, который устанавливается для действующих источников сброса (выпусков) сточных вод с учетом качества вод водного объекта и социально-экономических условий развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного норматива предельно допустимого сброса

Билет 18

1)ТРОФИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ-цепь питания, взаимоотношения между организмами при переносе энергии пищи от ее источника — зеленого растения — через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими из более высоких трофических уровней.

Выделяют 2 типа трофической цепи — пастбищные, или цепи выедания( ведут от зеленых растений к растительноядным животным и далее к хищникам.) и детритные, или цепи разложения (начинаются от детрита, идут к микроорганизмам, а затем к детритофагам и их потребителям — хищникам). При переносе энергии от звена к звену большая ее часть (до 80—90%) теряется в виде теплоты. Поэтому число звеньев в трофическая цепь обычно не превышает 4—5. Чем длиннее трофическая цепь, тем меньше продукция ее последнего звена по отношению к продукции начального. Поскольку в состав пищи каждого типа входит обычно несколько видов, каждый из которых в свою очередь может служить пищей нескольким видам, трофические взаимоотношения видов в природе точнее передаются термином трофическая сеть.

Автотрофы - это продуценты (производители) органического вещества из неорганического. Растения и некоторые бактерии способны преобразовывать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и создавать (синтезировать) органические вещества, которые гетеротрофы используют в качестве пищи. При этом продуценты потребляют из атмосферы углекислый газ, образованный в процессе жизнедеятельности гетеротрофов, и выделяют кислород.
Гетеротрофы, в свою очередь, выполняют в экосистеме роль консументов и редуцентов.
Консументы - потребители органического вещества. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные - животную. В результате процесса пищеварения, протекающего в организмах консументов, происходит первичное измельчение и разложение органического вещества. Это облегчает дальнейшую деятельность редуцентов.
Редуценты - это организмы, окончательно разлагающие органические вещества, содержащиеся в отходах и трупах консументов и продуцентов. К редуцентам относят бактерии и грибы. В процессе жизнедеятельности этих организмов восстанавливаются минеральные вещества, которые вновь используют продуценты.

Например пастбищная пищевая цепь (цепи выедания) - пищевые цепи, которые начинаются с автотрофных фотосинтезирующих или хемосинтезирующих организмовПримером может служить пастбищная пищевая цепь луга. Начинается такая цепь с улавливания солнечной энергии растением. Бабочка, питающаяся нектаром цветка, представляет собой второе звено в этой цепи. Стрекоза - хищное летающее насекомое - нападает на бабочку. Спрятавшаяся среди зеленой травы лягушка ловит стрекозу, но сама служит добычей для такого хищника, как уж. Целый день уж мог бы переваривать лягушку, но еще не успело зайти солнце, как сам стал добычей другого хищника.

2)Климат – это многолетний режим погоды, характерный для данной местности.
Климат оказывает влияние на режим рек, образование различных типов почв, растительность и животный мир. Так, в областях, где земная поверхность получает много тепла и влаги, растут влажные вечнозеленые леса. Области, расположенные около тропиков, тепла получают почти столько же, сколько на экваторе, а влаги – значительно меньше, поэтому они покрыты скудной пустынной растительностью. Большая часть нашей страны занята хвойными лесами, которые приспособились к суровому климату: холодной и продолжительной зиме, короткому и умеренно теплому лету, среднему увлажнению.

Можно ли предотвратить изенение климата?Вероятно, на этот вопрос каждый должен ответить сам. Также, как каждый сам для себя должен решить, верить или нет в грядущие изменения климата в мировом масштабе.
Необходимо понимать, что вероятность это всего лишь некая абстрактная математическая величина, которая выражает, главным образом, меру нашей неосведомленности об окружающем мире. В зависимости от способа расчета и используемой системы координат, она может принимать любое значение: у ученого А. - получится одна величина, у ученого Б. - другая, и оба при этом будут по-своему правы.Но все же я считаю что это не в человеческих силах.
Формирование климата зависит от многих факторов, прежде всего от географического положения. Широта места определяет угол падения солнечных лучей и соответственно количество тепла, поступающего от Солнца. Количество тепла зависит также от характера подстилающей поверхности и от распределения суши и воды. Вода, как известно, медленно нагревается, но и медленно остывает. Суша, напротив, быстро нагревается и также быстро остывает. В результате над водной поверхностью и над сушей формируются различные режимы погоды.Большое влияние на климат оказывает рельеф: горные хребты и котловины, равнины, речные долины, овраги создают особые условия климата. Горы чаще всего являются климаторазделами.
Влияют на климат и морские течения. Теплые течения переносят огромное количество тепла из низких широт в более высокие, холодные – холод из более высоких широт в низкие. В местах, омываемых теплыми течениями, годовая температура воздуха выше на 5-10 °C, чем на этих же широтах, омываемых холодными течениями.
Таким образом, климат каждой территории зависит от широты места, подстилающей поверхности, морских течений, рельефа и высоты места над уровнем моря.

Тепловое загрязнение.

В промышленных центрах и крупных городах атмосфера подвергается тепловому загрязнению в связи с тем, что в атмосферу поступают вещества с более высокой температурой, чем окружающий воздух. Температура выбросов обычно выше средней многолетней температуры приземного слоя воздуха. Из труб промышленных предприятий, выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания, при отоплении домов, лесных пожарах выделяются вещества, нагретые до 60 градусов Цельсия и более. Среднегодовая температура атмосферного воздуха над крупными городами и промышленными центрами на 6-7 градусов выше температуры воздуха прилегающих территорий. Специалисты отмечают, что в последние 25 лет средняя температура тропосферы поднялась на 0,7 градусов Цельсия.

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км.

В настоящее время среди всех видов воздействия человека на окружающую среду химическое загрязнение считается основным и ставится на первый план. В мире ежегодно производятся сотни миллионов тонн химических продуктов, которые загрязняют воду, почву, воздух. К приоритетным загрязнителям, требующим постоянного контроля в природных средах, относится группа тяжелых металлов: свинец (Pb) и ртуть (Hg), мышьяк (As) и кадмий (Cd).

Химическое загрязнение приводит к изменениям качественного и количественного соотношения микроэлементов в почве, воде, воздухе, что в свою очередь отрицательно влияет на животный и растительный мир. Очень восприимчив к действию ксенобиотиков (чужеродных для живых организмов химических веществ) человек. Среди химических предприятий сильно загрязняют окружающую среду тепловые и атомные электростанции, цветная и черная металлургия, нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия, предприятия по производству свинца, кадмия, алюминия, никеля и кобальта, цинка, ртути, предприятия неорганической химии, предприятия по производству серной кислоты, азотной кислоты, аммиака, хлора, предприятия по производству синтетического волокна, смол, пластических масс и др.

По воздействию на человека производство химического волокна характеризуется наиболее опасными техногенными эмиссиями.
При выбросах загрязняющих веществ в атмосферу происходит их перенос и рассеивание, осаждение на водную поверхность и поверхность земли (почвы), загрязнение водной среды, поступление загрязняющих веществ в организм человека.

Билет №19
1. Как называется этап эволюции биосферы, на котором определяющим фактором развития становится разумная деятельность человека? Кто предложил это название?
Ноосфера (от греч. noos — разум и сфера) — новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Понятие ноосферы введено французом Э.Леруа и П. Тейяром де Шарденом а 1927 году.
В. И. Вернадский развил представление о ноосфере как качественно новой форме организованности, возникающей при взаимодействии природы и общества, в результате преобразующей мир творческой деятельности человека, опирающейся на научную мысль.
История
Понятие «ноосферы» было предложено французским ученым Эдуардом Леруа, а развито двумя его современниками и коллегами — Пьером Тейяр де Шарденом и В. И. Вернадским. Их взгляды на ноосферу оцениваются, обычно, как противоположные, хотя для этого нет достаточных оснований.
П. Тейяр де Шарден рассматривает ноосферу в контексте единой философской доктрины, как этап цикла развития материи (универсума) от начальной точки сингуляции (альфы) до конечной (омеги). Его взгляды в России критиковались как идеалистические.
Учение
Возникновение разума — закономерный результат развития материи, подготовленный всем ходом развития мира. Эти представления близки к развиваемым в рамках «антропного принципа».
Возникновение человеческого разума- качественно новый этап эволюции живой материи, переход эволюции от биологической фазы к социальной, духовной; превалирование духовного начала над материальным в организации и функционировании биосферы.
По мере развития
Ноосфера представляет собой результат деятельности всего человечества, начиная с момента появления человека; на современном этапе она, как и биосфера, включает «былые ноосферы».
Формирование ноосферы — естественный процесс, независящий от воли человека, но он может быть ускорен деятельностью человека. «От нас зависит сделать стихийный процесс сознательным, превратить область жизни — биосферу, в царство разума — в ноосферу» (Э.Леруа).
В. И. Вернадский о ноосфере
По мнению Вернадского, основными предпосылками создания ноосферы являются:

расселение человечества по всей поверхности Земли и физическое уничтожение видов, «конкурирующих с человеком»,

радикальное усовершенствование средств связи и создания единой информационной системы и единой системы контроля над людьми,

создание и разработка новых источников энергии (атомной, геотермической, «лунной», «ганглиевой»),

«подъём благосостояния трудящихся» и «победа демократии»,

установление «равенства всех людей», причём не только равенства перед законом, но и других его форм,

учреждение единого планетарного марксистско-ленинского государства,

вовлечение «широких народных масс» в занятие наукой,

превращение человечества в «геологическую силу».

Академик утверждал, что эти социальные реформы и катаклизмы сделают «переход к ноосфере» необратимым.

В структуре ноосферы и биосферы Вернадский выделял «семь видов вещества»:живое,биогенное (возникшее из живого),косное (возникшее не из живого),биокосное (частично живое, частично неживое),радиоактивное,атомарно-рассеянное,космическое.

Вернадский утверждал, что человечество в ходе своего развития превращается в новую мощную «геологическую силу», своей мыслью и трудом преобразующую лик планеты. Соответственно, оно в целях своего сохранения должно будет взять на себя ответственность за развитие биосферы, превращающейся в ноосферу, а это потребует от него определённой социальной организации и новой, экологической и одновременно гуманистической этики. Иногда Вернадский писал о «ноосфере» как о состоявшейся реальности, иногда — как о неотвратимом будущем. «Биосфера не раз переходила в новое эволюционное состояние… — отмечал он. — Это переживаем мы и сейчас, за последние 10—20 тысяч лет, когда человек, выработав в социальной среде научную мысль, создаёт в биосфере новую геологическую силу, в ней не бывалую. Биосфера перешла или, вернее, переходит в новое эволюционное состояние — в ноосферу — перерабатывается научной мыслью социального человека» («Научная мысль как планетное явление»). Таким образом, понятие «ноосфера» предстаёт в двух аспектах:1.ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с момента появления человека;2.ноосфера развитая, сознательно формируемая совместными усилиями людей в интересах всестороннего развития всего человечества и каждого отдельного человека.

2. Какой газ вносит основной вклад в парниковый эффект, почему? Какие газы учитываются при оценке влияния антропогенной деятельности на глобальное изменение климата?
С начала XX в. наблюдается рост концентрации в атмосфере парниковых газов, в первую очередь углекислого газа, в результате приземная температура повысилась на 0,6°С. Тенденция потепления сохраняется, и, по прогнозам, через 100 лет, когда концентрация С02 на Земле должна удвоиться, потепление составит еще 3°С. Уже в начале XXI в. ученые прогнозируют повсеместные цунами, тайфуны, наводнения. И эти прогнозы оправдываются. Таким образом, те изменения климата, которые были малозаметны в XX в., возможно, могут стать гибельными для человечества в XXII в.
Парниковый эффект был всегда, как только у Земли появилась атмосфера. Несколько десятилетий назад стало очевидно, что содержание в атмосфере веществ, вызывающих парниковый эффект (углекислого газа СО2, метана, оксидов азота и других) за последние 250 лет резко возросло. Сегодня мы наблюдаем беспрецедентный за всю историю человечества рост концентрации парниковых газов. Большой вклад в усиление парникового эффекта вносят выбросы от сжигания ископаемого топлива для получения энергии. Очень много парникового газа – метана – попадает в атмосферу от отходов жизнедеятельности животных (навоз). Человечество потребляет все больше, ему нужно все больше мяса, а, значит, приходится разводить все больше и больше скота.
Во всей совокупности эти процессы могут привести к гораздо более сильному, чем сейчас, потеплению. Это может быть чревато катастрофическим последствиям для экосистем и очень осложнит жизнь человека.
Подобное воздействие человека серьезно повлияли на тепловой баланс планеты, тем самым изменяя климат. Вызвано это, прежде всего, сжиганием ископаемого топлива: угля, нефти и природного газа. Использование ископаемого топлива высвобождает углекислый газ, который удерживался в земле миллионы лет, и повышает его концентрацию в атмосфере. Парниковый эффект усугубляется и за счет уничтожения лесов и расширения сельскохозяйственных угодий. По данным МГЭИК, такой концентрации углекислого газа в атмосфере Земли как сейчас не было за последние 650 тысяч лет (а за эти годы происходило не одно потепление нашей планеты).
3. Явление радиоактивности. Основные источники облучения населения Земли, их относительный вклад в формирование индивидуальной и коллективной эффективной эквивалентной дозы облучения. Источники и роль радиоактивных изотопов радона в облучении человека.
Радиоактивность — это природное явление, когда происходит самопроизвольный распад ядер атомов, при котором возникают излучения.Этот процесс сопровождается испусканием различных частиц(электронов,протонов,нейтронов).
По своей физической природе это потоки элементарных, быстродвижущихся частиц, входящих в состав атомных ядер, а также их волновое электромагнитное излучение. Эти излучения имеют большую энергию. Их общим свойством является способность ионизировать вещество, среду, в которой они распространяются: воздух, воду, металлы, человеческий организм и т. д. При этом нейтральные атомы и молекулы вещества распадаются на пары положительно и отрицательно заряженных частиц — ионов.
Ионизация вещества всегда сопровождается изменением его основных физико-химических свойств, а для биологической ткани — нарушением ее жизнедеятельности. Поэтому радиоактивные излучения и оказывают на живой организм поражающее действие.
Для ионизации вещества требуется затрата определенной энергии внешних сил. Поэтому, проникая в вещество и ионизируя его, радиоактивное излучение постепенно теряет свою энергию.
К радиоактивным элементам относят те,которые имеют порядковый номер более 83.В периодической состеме Менделеева они располагаются после висмута.Для этих элементов характерно отсутствие стабильных изотопов.
Радиоактивность подразделяют на естественную (наблюдающуюся у существующих в природных условиях изотопов) и искусственную (связанную с радионуклидами, получаемыми в результате ядерных реакций, осуществляемых на ускорителях и ядерных реакторах). Принципиальной разницы между природной и искусственной радиацией не существует, ибо свойства изотопа не зависят от способа его образования, и радиоактивный изотоп, полученный искусственным путём, ничем не отличается от такого же самого природного изотопа.
В более развёрнутом виде:
Радиоактивность – свойство некоторых нуклидов подвергаться радиоактивному распаду.
Радиоактивные превращения протекают с изменением строения, состава и энергетического состояния ядер атомов, и сопровождаются испусканием или захватом заряженных или нейтральных частиц, и выделением коротковолнового излучения электромагнитной природы (кванты гамма-излучения). Эти испускаемые частицы и кванты носят общее название радиоактивных (или ионизирующих) излучений, а элементы, ядра которых могут по тем или иным (естественным или искусственным) причинам
самопроизвольно распадаются, называются радиоактивными или же радионуклидами.
Нуклидом называют атомы или ядра с данным числом нуклонов и данным зарядом ядра. Нуклиды
могут быть стабильными и нестабильными, т.е. радиоактивными.
Нуклид – разновидность атома, характеризуемая числом протонов и нейтронов, а в некоторых случаях энергетическим состоянием ядра.
Радионуклид – нуклид, испускающий ионизирующее излучение.
Радиация, или ионизирующее излучение – это частицы или гамма-кванты, энергия которых достаточно велика, чтобы при воздействии на вещество создавать ионы разных знаков.
Ионизирующее излучение – поток заряженных или нейтральных частиц и квантов электромагнитного излучения, прохождение которых через вещество приводит к ионизации и возбуждению атомов или молекул среды. По своей природе делится на фотонное (гамма-излучение, тормозное излучение, рентгеновское излучение) и корпускулярное (альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное, мезонное).
Радиоактивное излучение всех видов (альфа, бета, гамма, нейтроны), а также электромагнитная радиация (рентгеновское излучение) оказывают очень сильное биологическое воздействие на живые организмы, которое заключается в процессах возбуждения и ионизации атомов и молекул, входящих в состав живых клеток. Под действием ионизирующей радиации разрушаются сложные молекулы и клеточные структуры, что приводит к лучевому поражению организма. Поэтому при работе с любым источником радиации необходимо принимать все меры радиационной защиты людей, которые могут попасть в зону действия излучения.

Билет №20

1)Что такое экология?

Экология-(от греч. oikos - дом, жилище, местопребывание и …логия), наука об отношениях живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология» предложен в 1866 Э. Геккелем. Объектами экологии могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом. С сер. 20 в. в связи с усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значение как научная основа рационального природопользования и охраны живых организмов, а сам термин «экология» - более широкий смысл. С 70-х гг. 20 в. складывается экология человека, или социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы ее охраны; включает различные философские, социологические, экономические, географические и другие аспекты (напр., экология города, техническая экология, экологическая этика и др.). В этом смысле говорят об «экологизации» современной науки. Экологические проблемы, порожденные современным общественным развитием, вызвали ряд общественно-политических движений («Зеленые» и др.), выступающих против загрязнения окружающей среды и др. отрицательных последствий научно-технического прогресса.