Взаимоотношения человека и природы.

Биосфера и человек».

Структура биосферы.

«Биосфера есть область активной жизни, целостная, саморегулирующаяся открытая система, общепланетарная оболочка, к выделению которой привело развитие жизни на Земле».
Границы биосферы включают распространение живых организмов в трех оболочках Земли – в воздушной, водной и каменной оболочке.

Воздушная оболочка Земли – это нижние слои атмосферы

Водная оболочка Земли называется гидросфера

Каменная, или твердая, оболочка Земли, называется литосфера

Вещество биосферы:

• живое вещество (совокупность живых организмов) – 0,25 % всего вещества биосферы;

• биогенное вещество, созданное и переработанное в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, нефть, каменный уголь и др.);

• косное вещество, образующееся без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности);

• биокосное вещество, образующееся в результате деятельности организмов и абиогенных процессов (почва);

• рассеянные атомы и молекулы, образующиеся из земного вещества под влиянием космических лучей;

• вещества в радиоактивном распаде;

• вещества космического происхождения в виде молекул и атомов.

«живое вещество» - это все живые организмы биосферы. Главными их функциями являются связывание и запасание солнечной энергии, и обеспечение геохимических процессов в биосфере.

Эволюция биосферы

Выделяют 6 этапов эволюции биосферы

1 –й этап. Возникновение и развитие жизни в воде – первые организмы назывались гидробионты. Начинается формирование биосферы.

2-й этап. У гидробионтов появляются паразиты и симбионты.

Формируется новая среда жизни – организм хозяина. Появляются фотосинтез, окислительная атмосфера, аэробные организмы.

3-й этап. Организмы выходят из воды на сушу и осваивают наземно-воздушную среду жизни и почву. Происходит формирование почвы.

4-й этап. Развиваются все среды жизни – вода, почва, воздух, организм. Появляется человек. Он становится биосоциальным существом.

Биогенез (эволюция под воздействием биологических факторов) переходит в социогенез.

5-й этап. Законы природы переплетаются с социально-экономическими законами развития общества – проходит социальный этап эволюции. Формируется новая оболочка Земли – ноосфера.

6-й этап. С появлением ноосферы социогенез сменяется ноогенезом. Человек становится мощной геологической силой в биосфере.

«Ноосфера - это стадия развития биосферы, связанная с появлением человечества. Она включает человеческое общество с его техникой, наукой, культурой, языком и разными видами разумной деятельности».

Взаимоотношения человека и природы.

Два аспекта деятельности человека в природе:

Биологический аспект	Химический аспект
они выражаются как «Антропогенный пресс», который приводит к:
истощению природных ресурсов и загрязнению окружающей среды
↓
нарушение экологического гомеостаза

Загрязнение окружающей среды оказывает воздействие на генофонд планеты (человека, животных и растений). Антропогенные изменения в биосфере происходят на фоне увеличения численности населения Земли и уменьшения природных ресурсов.

Биологический аспект деятельности человека выражается в ограничении видов животных и растений.

Природные ресурсы
Исчерпаемые	Неисчерпаемые
Невосстанови мые: полезные ископаемые, пресная вода	Восстанови мые: почва, разнообразие растений и животных	Воды Мирового океана	Ресурсы космического происхожде ния	Климатические факторы: атмосферный воздух, энергия ветра, воды и Солнца

Понятие экосистемы

Экосистема — это любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ.

Экосистема — это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.

Экосистема = Биотоп + Биоценоз

Равновесное (устойчивое) состояние экосистемы обеспечивается на основе круговоротов веществ. В этих круговоротах непосредственно участвуют все составные части экосистем.

Экосистема — практически замкнутая система. В этом состоит принципиальное отличие экосистем от сообществ и популяций, являющиеся открытыми системами, обменивающимися со средой обитания энергией, веществом и информацией. Однако ни одна экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, поскольку минимальный обмен массой со средой обитания все-таки происходит.

Экосистема является совокупностью взаимосвязанных энергопотребителей, совершающих работу по поддержанию ее неравновесного состояния относительно среды обитания за счет использования потока солнечной энергии.

Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов.

Понятие экологии и кризиса

Экологический кризис — особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее существование.

Нарушение равновесия между природными условиями и влиянием человека на окружающую среду представляет собой экологический кризис. Экологический кризис имеете три формы проявления: загрязнение, нарушение равновесия, деструкция. Низшую ступень нарушения экологического равновесия представляет собой загрязнение. Нарушение равновесия означает существенное уменьшение способности социоэкосистемы и биосферы к саморегуляции, а для установления равновесия между природными условиями и влиянием необходимо вмешательство человека. Деструкция означает такую стадию разрушения социоэкосистемы, при которой возобновление ее функций становится почти невозможным или требуются значительные усилия человека на протяжении длительного периода времени.

Нормирование воздушной природной среды. ПДК рабочей зоны, среднесуточная, максимально разовая. Особенности нормирования водной среды. Классификация водоемов по типу водопользования. ПДК вредных веществ в почве. Понятие о фитотоксичности.

Санитарная оценка воздушной среды проводится с учетом принципа раздельного нормирования загрязняющих веществ: устанавливаются разные ПДК- в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе населенных мест. Для оценки качества воздуха на рабочем месте используется ПДК рабочей зоны (ПДК р.з.).

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.) — это максимальная концентрация, которая при продолжительности работы не более 41 часа в неделю на протяжении всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК с.с.) — это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом вдыхании (круглые сутки в течение всей жизни).

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК м.р.) — это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут реакций в организме человека .

Особенности нормирования химических веществ в водной среде обусловлены несколькими факторами. С гигиенических позиций оценивается уровень загрязнения воды, предназначенной для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. Нормативы качества воды распространяются не на весь объект водопользования, а только на пункты водопользования населения.

Классификация водоемов. Водоемы могут быть как:

Природными водоемами являются естественные озера и пруды.

Искусственные водоемы можно подразделить на три основные группы:

• водохранилища (объем воды более 1 млн м³);
• пруды (объем воды менее 1 млн м³).
• бассейны, отличающиеся полной изоляцией от внешней среды и полным регулированием водного режима.

На объектах ландшафтной архитектуры наиболее часто устраиваются водоемы, которые классифицируются по конструктивным признакам и по основному назначению, а также в зависимости от их местоположения на рельефе, в русле реки, пойме и т.д.

ПДКп - предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы, мг/кг. Эта концентрация не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Фитотоксичность – способность пестицидов или других веществ оказывать токсическое (отравляющее) воздействие на растения.

8. Экология тепловых электрических станций. Перспективы развития теплоэнергетики с учетом экологических требований.

Главным негативным фактором в развитии теплоэнергетики стал тот вред, который наносят окружающей среде в процессе своей работы тепловые электростанции. При сгорании топлива в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных выбросов. К ним относятся и летучие органические соединения, и твёрдые частицы золы, и газообразные оксиды серы и азота, и летучие соединения тяжёлых металлов. Кроме того, ТЭС сильно загрязняют воду и портят ландшафт из-за необходимости организации мест для хранения шлаков, золы или топлива.

Теплоэнергетические устройства являются, и ещё очень долго будут являться основным источником электрической энергии для человечества. Поэтому теплоэнергетики всего мира продолжают усиленно развивать данную перспективную отрасль энергетики. Их усилия, прежде всего, направлены на повышение эффективности тепловых электростанций, необходимость которого диктуется как экономическими, так и экологическими факторами.

Аналитики утверждают, что современные условия таковы, что перспективными окажутся в будущем ТЭС, работающие на угле или газе, поэтому именно в данном направлении теплоэнергетики всего мира прикладывают больше всего усилий.

Виды энергетических масел

1.Турбинные масла

Масла этого типа являются средством охлаждения, а также смазкой для подшипников в таком оборудовании как турбины правого или газового типов, турбокомпрессорные агрегаты. Кроме того, их используют как рабочие жидкости в системах гидравлики механизмов промышленности, а также в регулировочных системах в турбоагрегатах.

Среди свойств турбинных масел стоит выделить:

- противоокислительную и антикоррозийную стабильность;

- отсутствие выделения осадков.

Турбинные масла производят из качественных нефтей, далее они проходят очистку селективным способом, и в них добавляются специальные присадк

2. Электроизоляционные масла

Масла этого типа - отличные диэлектрики. Их основное назначение – это обсечение изоляции в электрооборудовании. Также они являются средой, отводящей тепло, и способствуют скорому гашению электродуги в выключателях.

Основные свойства и характеристики масел

1. Кислотное число ГОСТ 6321— количество миллиграмм гидроксида калия (KOH), необходимое для нейтрализации всех кислых компонентов, содержащихся в 1 г исследуемого вещества. Кислотное число является мерой суммы карбоновых кислот в органическом соединении, таком как жирные кислоты, или в смеси соединений.
2. Температура вспышки ГОСТ 6321 . — наименьшая температура горючего вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества способны вспыхивать при контакте с открытым источником огня; устойчивое горение при этом не возникает. Вспышка — быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Как правило, при отсутствии указания на метод измерения используется метод Пенски-Мартенса.
3. Температура застывания ГОСТ 6321 определяется в статических условиях (в пробирке) и не характеризует надежно подвижность масла при низкой температуре в условиях эксплуатации. Характеристикой подвижности масел при низкой температуре служит вязкость при соответствующей температуре, верхний предел которой зависит от условий эксплуатации и конструкции механизмов. Применение присадок позволяет снизить температуру застывания масел. 4.Стабильность против окисления, т. е. способность масла сохранять параметры при длительной работе.

5.Диэлектрическими потерями называют энергию, рассеиваемую в электроизоляционном материале под воздействием на него электрического поля. Способность диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле обычно характеризуют углом диэлектрических потерь, а также тангенсом угла диэлектрических потерь

Назначение трансформаторного масла

Масло в трансформаторе выполняет две функции: электрической изоляции и передачи тепла от активной части трансформатора к устройствам охлаждения. В качестве диэлектрика трансформаторное масло используется в трех основных типах изоляционных конструкций:

Механизм старения масел

Под старением понимают изменения химических и электрофизических показателей, которые характеризуют работоспособность масла в аппаратуре высокого напряжения.

В результате старения трансформаторного масла :

1. Ухудшаются его электроизоляционные свойства.
2. Происходит накопление осадка на активных частях трансформатора, что затрудняет отвод от них теплоты.
3. Ускоряется старение целлюлозной изоляции и ухудшаются ее электроизоляционные свойства.

Типы присадок

Присадки подразделяются на следующие группы:

1) вязкостные - повышающие вязкость и улучшающие вязкостно-температурную характеристику масел;

2) понижающие температуру застывания масел ;

3) антиокислительные - повышающие устойчивость масел против окисления кислородом воздуха при высокой температуре;

4) антикоррозийные - уменьшающие коррозионное действие масел и защищающие металлы от коррозии;

5) улучшающие смазывающую способность масел, повышающие липкость масла ;

6) моющие - уменьшающие отложения нагаров и лаков на деталях двигателей

7) пассивирующие и деактивирующие - уменьшающие или устраняющие каталитическое влияние поверхности металлов и растворенных в масле солей на окисление масел;

8) многофункциональные - обладающие одновременно несколькими свойствами

9) деэмульсирующие – предотвращают образование водомасляных эмульсий и способствуют выделению воды из масла.

24.Физические методы регенерации масел

Регенерацией масла -называется восстановление первоначальных физико-химических свойств бывших в эксплуатации масел. К физическим методам относятся методы, при которых в процессе регенерации не меняются химические свойства регенерируемого масла.

Сушка масла — это понятие, объединяющее совокупность методов удаления влаги из жидких органических веществ.

Методы сушки масла

• К первым относятся те, что основаны на использовании физико-химических или химических свойствах технических жидкостей. Это может быть охлаждение, выпаривание, применение химических осушителей и т.д.

• Ко вторым относятся испарение, адсорбция воды, вакуумирование с подогревом и т.д.

Фильтрующие устройства

Фильтрование — процесс отделения загрязняющих примесей от масла при прохождении его через поры фильтрующей среды

Фильтрование разделяется на:

• Поверхностное фильтрование;

• Объемное фильтрование;

• Фильтрация в силовых полях.

Метод сверхглубокой очистки и регенерации энергетических масел

Целью очистки (регенерации) масел является извлечение из него влаги, кислот, механической грязи, а также нежелательных компонентов, таких как непредельные углеводороды, асфальто-смолистые вещества, сернистые и азотистые соединения.

Методы сверхглубокой очистки и регенерации энергетических масел

1.Очищаемое масло подается в цилиндрический корпус с расположенными в нем электрофильтрами. Загрязнения оседают на внутренних поверхностях электростатических фильтров в ячейках накопителях и удерживаются в них.
2. Масло пропускается через электростатическое поле, при котором, полярные частицы осаждаются на электроды, создающее это поле (процесс электрофореза), а нейтральные частицы благодаря специальному элементу (гофрированная бумага), находящаяся между электродами, которая искажает электрическое поле, оседают на этом элементе в местах наибольшей напряженности (электрофорез). Это устройство не содержит никаких фильтров и скорость потока не падает и соответственно, не создается повышенного давления. При этом мелкие частицы (от 0,8 мкм, продукты окисления) удаляются из масла, чего невозможно добиться с использованием пористых фильтров.

25.Биоэнергетика

Эффективным возобновляемым источником энергии является биомасса. На современном уровне за счет биомассы можно перекрыть 6-10% от общего количества энергетических потребностей промышленно развитых стран.Использование биомассы может проводиться в следующих направлениях:

прямое сжигание

производство биогаза из сельскохозяйственных и бытовых отходов

производство этилового спирта для получения моторного топлива

Прямое сжигание.Биомасса, главным образом в форме древесного топлива, является основным источником энергии приблизительно для 2 млрд. человек. Для большинства жителей сельских районов "третьего мира" она представляет собой единственно доступный источник энергии. Биомасса, как источник энергии, играет важнейшую роль и в развитых странах. В целом биомасса дает седьмую часть мирового объема топлива, а по количеству полученной энергии занимает наряду с природным газом третье место.

Из биомассы получают в 4 раза больше энергии, чем дает ядерная энергетика.Наиболее эффективно энергия биомассы используется в Португалии, Франции, Германии, Дании, Италии и Испании.

Биогаз.В нетрадиционной энергетике особое место занимает переработка биомассы метановым брожением с получением биогаза, содержащего около 70% метана, и обеззараженных органических удобрений. Чрезвычайно важна утилизация биомассы в сельском хозяйстве, где на различные технологические нужды расходуется большое количество топлива и непрерывно растет потребность в высококачественных удобрениях.

Биогаз - это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания специальных реакторах - метантэнках, устроенных и управляемых таким образом, чтобы обеспечить максимальное выделение метана.

Энергия, получаемая при сжигании биогаза, может достигать от 60 до 90% той, которой обладает исходный материал. Другое, - и очень важное, - достоинство процесса переработки биомассы состоит в том, что в его отходах содержится значительно меньше болезнетворных микроорганизмов, чем в исходном материале.

Получение биогаза экономически оправдано и является предпочтительным при переработке постоянного потока отходов (стоки животноводческих ферм, скотобоен, растительных отходов и т.д.). Экономичность заключается в том, что нет нужды в предварительном сборе отходов, в организации и управлении их подачей; при этом известно, сколько и когда будет получено отходов.

Биогаз используют для освещения, отопления, приготовления пищи, для приведения в действие механизмов, транспорта, электрогенераторов.

Транспорт.В связи с необходимостью резкого уменьшения вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду было обращено внимание на использование в этой сфере биомассы. Здесь наметился ряд направлений по замене экологически опасного бензина на экологически чистое топливо.

В Бразилии разработана программа использования этанола в качестве альтернативного топлива, заменяющего до 22% (по объему) бензина. Этанол получают в результате переработки специально выращиваемого тростника.Больше 7% продаваемого бензина содержит 10% добавки этанола и 80% автопарков этой страны используют эту добавку.

В США также реализуется большая программа замены бензинового топлива этанолом, который получают путем переработки излишков кукурузы и других зерновых культур. Использование спирта в качестве топлива получило поддержку и в некоторых европейских странах, в частности, во Франции и Швеции.

В России на фоне низких цен (относительно мировых) на энергоресурсы (особенно на природный газ) применение древесного топлива пока актуально только для лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий, располагающих древесным топливом в виде отходов переработки.В качестве причин, определяющих перспективность использования древесных отходов, можно указать:

– возможность организации тепло– и электроснабжения фактически на бесплатном топливе;

– возможность увеличения мощности и расширения производства деревообрабатывающих предприятий за счет использования собственных энергоресурсов;

– доступность для отдаленных населенных пунктов, которые, как правило, характеризуются наличием большого количества отходов, низким энергопотреблением при наличии печного отопления, высокой стоимостью привозного топлива (мазута и угля) и, как следствие, низким экономическим и социальным уровнем жизни.

Использование древесных отходов на деревообрабатывающих предприятиях в качестве топлива позволяет:

– увеличить или организовать реализацию избыточного тепла и/или электроэнергии;

– уменьшить или исключить вовсе закупку тепловой и/или электрической энергии или энергоресурсов;

– утилизировать отходы, сократить расходы на их транспортировку и содержание отвалов;

– увеличить надежность энергопотребления (обеспечить собственную энергобезопасность, независимость энергопотребления от поставщиков) при постоянной, фактически нулевой, стоимости отходов;

– организовать производство более энергоемкой дорогостоящей продукции.

Общепризнано, что сжигание биотоплива различного происхождения в кипящем слое является универсальной технологией. Она обладает наибольшей эффективностью при использовании высоковлажных низкокалорийных отходов разной крупности и состава. Последнее особенно важно для предприятий с большим выходом кородревесных отходов, например ЦБК. Сжигание коры на них требует подсветки факела жидким топливом. Сегодня, из–за резкого удорожания мазута, стало практически неизбежным применение новых технических решений по сжиганию таких отходов, базирующихся на технологиях кипящего слоя. Они позволяют без использования мазута обеспечивать эффективное сжигание кородревесных отходов влажностью до 65–70%.

За рубежом при строительстве новых энергоисточников часто исходят из необходимости обязательной утилизации местного биотоплива, доля которых в выработке энергии на данном объекте может доходить до 60–80%. При этом могут применяться два способа совместного сжигания базового топлива (как правило, угля) и отходов. Наиболее простым является смешение угля и биомассы на складе топлива. Если данный способ неприемлем, то применяется раздельная подача угля и биомассы. Наиболее приспособленными для совместного сжигания ископаемых топлив и биомассы являются котлы с кипящим слоем.

Биосфера и человек».

Структура биосферы.

«Биосфера есть область активной жизни, целостная, саморегулирующаяся открытая система, общепланетарная оболочка, к выделению которой привело развитие жизни на Земле».
Границы биосферы включают распространение живых организмов в трех оболочках Земли – в воздушной, водной и каменной оболочке.

Воздушная оболочка Земли – это нижние слои атмосферы

Водная оболочка Земли называется гидросфера

Каменная, или твердая, оболочка Земли, называется литосфера

Вещество биосферы:

• живое вещество (совокупность живых организмов) – 0,25 % всего вещества биосферы;

• биогенное вещество, созданное и переработанное в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, нефть, каменный уголь и др.);

• косное вещество, образующееся без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности);

• биокосное вещество, образующееся в результате деятельности организмов и абиогенных процессов (почва);

• рассеянные атомы и молекулы, образующиеся из земного вещества под влиянием космических лучей;

• вещества в радиоактивном распаде;

• вещества космического происхождения в виде молекул и атомов.

«живое вещество» - это все живые организмы биосферы. Главными их функциями являются связывание и запасание солнечной энергии, и обеспечение геохимических процессов в биосфере.

Эволюция биосферы

Выделяют 6 этапов эволюции биосферы

1 –й этап. Возникновение и развитие жизни в воде – первые организмы назывались гидробионты. Начинается формирование биосферы.

2-й этап. У гидробионтов появляются паразиты и симбионты.

Формируется новая среда жизни – организм хозяина. Появляются фотосинтез, окислительная атмосфера, аэробные организмы.

3-й этап. Организмы выходят из воды на сушу и осваивают наземно-воздушную среду жизни и почву. Происходит формирование почвы.

4-й этап. Развиваются все среды жизни – вода, почва, воздух, организм. Появляется человек. Он становится биосоциальным существом.

Биогенез (эволюция под воздействием биологических факторов) переходит в социогенез.

5-й этап. Законы природы переплетаются с социально-экономическими законами развития общества – проходит социальный этап эволюции. Формируется новая оболочка Земли – ноосфера.

6-й этап. С появлением ноосферы социогенез сменяется ноогенезом. Человек становится мощной геологической силой в биосфере.

«Ноосфера - это стадия развития биосферы, связанная с появлением человечества. Она включает человеческое общество с его техникой, наукой, культурой, языком и разными видами разумной деятельности».

Взаимоотношения человека и природы.

Два аспекта деятельности человека в природе:

Биологический аспект	Химический аспект
они выражаются как «Антропогенный пресс», который приводит к:
истощению природных ресурсов и загрязнению окружающей среды
↓
нарушение экологического гомеостаза

Загрязнение окружающей среды оказывает воздействие на генофонд планеты (человека, животных и растений). Антропогенные изменения в биосфере происходят на фоне увеличения численности населения Земли и уменьшения природных ресурсов.

Биологический аспект деятельности человека выражается в ограничении видов животных и растений.

Природные ресурсы
Исчерпаемые	Неисчерпаемые
Невосстанови мые: полезные ископаемые, пресная вода	Восстанови мые: почва, разнообразие растений и животных	Воды Мирового океана	Ресурсы космического происхожде ния	Климатические факторы: атмосферный воздух, энергия ветра, воды и Солнца

Понятие экосистемы

Экосистема — это любая совокупность организмов и неорганических компонентов, в которой может осуществляться круговорот веществ.

Экосистема — это любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.

Экосистема = Биотоп + Биоценоз

Равновесное (устойчивое) состояние экосистемы обеспечивается на основе круговоротов веществ. В этих круговоротах непосредственно участвуют все составные части экосистем.

Экосистема — практически замкнутая система. В этом состоит принципиальное отличие экосистем от сообществ и популяций, являющиеся открытыми системами, обменивающимися со средой обитания энергией, веществом и информацией. Однако ни одна экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, поскольку минимальный обмен массой со средой обитания все-таки происходит.

Экосистема является совокупностью взаимосвязанных энергопотребителей, совершающих работу по поддержанию ее неравновесного состояния относительно среды обитания за счет использования потока солнечной энергии.

Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов.