Понятие ПДК химического вещества в почве. Единицы измерения

Предельно допустимая концентрация (или ПДК) - величина, характеризующая максимальное количество вещества, которое может находиться в объекте измерений в момент времени без вреда для живых организмов, и являющаяся основной величиной экологического нормирования содержания токсических веществ в природной среде.

Предельно допустимая концентрация химического вещества в почве представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, так как используемые при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязняющего вещества на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

В зависимости от объекта, в котором содержится то или иное вещество, его ПДК отражается в разных единицах измерения:

ПДК в воде водоемов - в миллиграммах на кубический дециметр (мг/дм3)

ПДК в воздухе рабочей зоны - в миллиграммах на кубический метр (мг/м3)

ПДК в атмосферном воздухе - в миллиграммах на кубический метр (мг/м3)

ПДК в почве - в миллиграммах на килограмм (мг/кг)

Билет №3
1.Круговорот азота в природе
Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере, узкой оболочке Земли, где поддерживается жизнь. 80% воздуха состоит из этого элемента. Основная часть атмосферного азота находится в свободной форме, при которой два атома азота соединены вместе (N2). Из-за того, что связи между двумя атомами очень прочные, живые организмы не способны напрямую использовать молекулярный азот — его сначала необходимо перевести в «связанное» состояние. В процессе связывания молекулы азота расщепляются, давая возможность отдельным атомам азота участвовать в химических реакциях с другими атомами, например с кислородом, и таким образом мешая им вновь объединиться в молекулу азота. Связь между атомами азота и другими атомами достаточно слабая, что позволяет живым организмам усваивать атомы азота. Главный поставщик связанного азота в природе — бактерии. Самые известные бактерии, связывающие азот, находятся в клубеньках бобовых растений.

Азот непрерывно циркулирует в земной биосфере по сети замкнутых взаимосвязанных путей. К естественным процессам добавилось искусственное связывание азота при производстве минеральных удобрений.
Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–). Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности.

2. Понятие ресурса. Возобновимые и невозобновимые ресурсы. Последствия истощения невозобновимых ресурсов.
Ресурсы – это любые источники и предпосылки получения из внешней среды ( среды обитания) необходимых для жизнедеятельности организма веществ и энергии, а также их запасы.Ресурсы: 1) Неисчерпаемые: космос; водные ресурсы; энергия солнца, ветра, приливов и отливов; климатические ресурсы; гравитация; 2) Исчерпаемые : а) возобновимые: травы, животные, минеральные составляющие почвы; б) относительно возобновимые: чистый воздух, водные ресурсы в регионе, продуктивная пахотно-пригодная почва, леса со спелым древостоем, экосистемы; в)невозобновимые: ископаемые руды, ископаемое топливо, природно-биологические ресурсы, земли в естественном виде.
Последствия истощения природных ресурсов
Проблема исчерпаемости и нехватки природных ресурсов.

Глобальная энергосырьевая проблема представляет собой две близкие по характеру происхождения проблемы — энергетическую и сырьевую. При этом проблема обеспечения энергией является в значительной мере производной от проблемы сырьевой, поскольку практически большая часть используемых в настоящее время способов получения энергии, по сути, является переработкой специфического энергетического сырья. Последствия: огромный рост цен на нефть, импульс развитию энергосберегающих и материалосберегающих технологий, усилению режима экономии сырья, ускорению структурной перестройки экономики, проведение крупномасштабных геолого-разведочных работ, которые должны привести к открытию новых нефтегазовых месторождений, а также экономически рентабельных запасов других видов природного сырья.
Факторы, влияющие на решение энергосырьевой проблемы
1.Расширение масштабов добычи и потребления полезных ископаемых повлекло за собой резкие изменения в окружающей среде. Возрастание числа аварийных ситуаций в условиях расширения районов нефтедобычи на морских шельфах, роста морских перевозок нефти, увеличения протяженности нефте- и газопроводов ведет к загрязнению поверхностей Мирового океана и суши.
2.Военно-политическая нестабильность во многих регионах мира, прежде всего в развивающихся странах (например, кризис в Ираке), вносят коррективы в, казалось бы, прогнозируемые ситуации, воздействуют на движение мировых цен на сырьевые товары, в том числе на энергоносители.
Решение проблемы ресурсо- и энергообеспечения зависит, во-первых, от динамики спроса, ценовой эластичности на уже известные запасы и ресурсы; во-вторых, от изменяющихся под влиянием научно-технического прогресса потребностей в энергетических и минеральных ресурсах; в-третьих, от возможностей их замены альтернативными источниками сырья и энергии и уровня цен на заменители; в-четвертых, от возможных новых технологических подходов к решению глобальной энергосырьевой проблемы, обеспечить которые может непрерывный НТП.

3. Основные источники загрязнения атмосферы оксидами азота. Метод борьбы с загрязнениями атмосферы оксидами азота.
Оксиды азота (оксид и диоксид азота) — газообразные вещества: монооксид азота NO и диоксид азота NO₂. При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота. Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55 %, на энергетику — 28 %, на промышленные предприятия — 14 %, на мелких потребителей и бытовой сектор — 3 %.

Влияние оксидов азота на человека. Оксиды азота, соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами, образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон (О3), перекись водорода (Н2О2), диоксид азота. Все окислители, в первую очередь ПАН и ПБН, сильно раздражают и взывают воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, а при высокой концентрации вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем либо сосредоточиться.
Выхлопные газы, котельные установки, химическое производство – основные источники загрязнения.
Методы борьбы с загрязнениями атмосферы оксидами азота:
Одним из немногих приспособлений для борьбы с выбросами оксидов азота является клапан возврата отмеренного количества выхлопных газов в цилиндры для понижения температуры горения (но как говорил выше это уменьшает КПД). Поэтому, к сожалению, одним из главных способов снижения вредных выбросов оксидов азота от автотранспорта является рациональный режим использования автотранспорта и его движения. Но кроме автотранспорта, в атмосферу выбрасываются оксиды азота от объектов топливно-энергетического комплекса, металлургии и других отраслей промышленности. Снижение этих выбросов в атмосферу обеспечивается как технологическими методами, так и методами очистки дымовых газов.
К технологическим методам относят: Сжигание топлива с малыми избытками воздуха, что позволяет снизить количество образовавшихся оксидов N на 15%;
Ступенчатое сжигание топлива (снижение оксидов азота на 30%).
Рециркуляция продуктов сгорания в топку до 25-30% (это снижает выбросы NOx на 25-40%). Использование специальных горелок (снижение на 50%)
Комплексное использование специальных горелок и усовершенствованное ступенчатое сжигание (снижение выбросов на 80%). Основные методом очистки дымовых газов от оксидов азота является пропускание продуктов сгорания через адсорбент, поглощающий 96-97% оксидов азота. В настоящее время разработаны и внедрены дешёвые адсорбенты в виде полукокса, получаемого из бурого угля.

Билет №4
1. Круговорот фосфора в природе.
Фосфор – один из самых редких макроэлементов в доступных резервуарах на поверхности Земли.

Круговорот фосфора:

Этого элемента в земной коре достаточно много, однако он крайне рассеян и малоподвижен. Самое неприятное, что круговорот фосфора практически не замкнут - если азот из биосферы выводится в атмосферу, откуда его можно извлечь, то фосфор из биосферы, пройдя, как и азот, множество локальных круговоротов, оседает на дно океанов. Это связано с тем, что в природе, он существует только в виде фосфатов, и устойчивых летучих соединений у него нет. Вновь попасть на поверхность суши этот фосфор может только в результате геологических процессов, но до этого пройдут многие миллионы лет.

2. Возобновимые ресурсы: примеры, отличия от невозобновимых ресурсов, условия устойчивого потребления возобновимого ресурса.
Ресурсы возобновимые: травы, животные, минеральные составляющие почвы.
Быстро возобновимые исчерпаемые ресурсы воссоздаются популяциями, имеющими большой биотический потенциал (видовая способность к размножению при отсутствии ограничений со стороны среды) и большую скорость роста ( травяная растительность, животные).
А скорость формирования невозобновимых ресурсов в земной коре или ландшафтной сфере не сравнимо меньше скорости их потребления человеческим обществом.

Условия устойчивого потребления возобновимого ресурса : производство отходов, не превышает возможности их переработки, установление соответствия между уровнем потребления и природно-ресурсным потенциалом территории, обеспечение уровня их потребления, соответствующего природно-ресурсному потенциалу территории, обеспечение равного доступа к ресурсам будущих поколений Земли.

3.Методы очистки отходящих газов от SO2.
Основным методом очистки отходящих газов от диоксида серы является абсорбция. Для очистки отходящих газов от диоксида серы предложено большое количество абсорбционных методов, однако на практике нашли свое применение лишь некоторые из них. Это связано с тем, что объемы отходящих газов велики, а концентрация в них диоксида серы мала, газы характеризуются высокой температурой и значительным содержанием пыли. Для абсорбции могут быть использованы вода, водные растворы и суспензии солей щелочных и щелочноземельных металлов. Наиболее дешевым и доступным в промышленных условиях растворителем является вода. Процесс поглощения таких загрязнений растворителем (водой) проводится одним из следующих способов.
Загрязненный газовый поток: а) пропускается через насадочную колонну, орошаемую растворителем (водой); б) контактирует с каплями жидкости, распыляемой форсунками; в) барботируется через слой жидкости. Чистый растворитель вводится в верхнюю часть аппаратов абсорбционной очистки, а из нижней части аппаратов отбирают отработанный раствор. Очищенный газ из верхней части аппаратов выводится в атмосферу. Полученный раствор подвергают обычно регенерации, т.е. очищают от загрязнений и снова возвращают в аппарат. Микробиологические методы широкого распространения не получили, так как для проведения процесса требуется продолжительное время.
а) Известковый и известняковые методы.Основные химические реакции, протекающие при взаимодействии SО2 с пульпой гидроксида кальция или известняка. б) Магнезитовый метод.Сущность метода состоит во взаимодействии SO2 с суспензией Mg(OH)2.
Кристаллический сульфат магния подвергают сушке и обжигу, получая при этом концентрированный поток SO2 и MgO. Окись магния возвращается в цикл, а SO2 направляется на переработку. Достоинствами метода являются его цикличность, высокая эффективность (степень очистки 90-92%), возможность утилизации SO2. Основной недостаток процесса - большое количество твердофазных стадий, что приводит к сильному абразивному износу аппаратуры и загрязнению среды твердыми частицами. Весьма значительными являются и энергетические расходы на разложение сульфита и сульфата магния.
в) Аммиачные методы. В основе этих методов лежит процесс абсорбции SO2 раствором сульфита аммония:SO2+(NH4)2SO3+H2O ↔ 2NH4HSO3
В дальнейшем в результате химических превращений из образующегося гидросульфита аммония выделяют оборотный раствор (МН4)28Оз и концентрированный поток SО2 . По способу регенерации абсорбционного раствора методы выделения SО2 из дымовых газов подразделяют на кислотный, циклический и автоклавный.
г) Очистка дымовых газов с получением серы.В ряде стран разработан регенерационно-циклический способ очистки дымовых газов ТЭЦ от оксидов серы с получением серы. Эффективность очистки превышает 90%, с увеличением содержания серы в угле экономичность процесса за счет получения серы возрастает.

Топочные газы предварительно очищаются от пыли в электрофильтрах и доочищаются водой, при этом происходит очистка от тяжелых металлов. Далее SО2 взаимодействует в абсорбере с раствором сульфида натрия:2SO2+Na2S → Na2SO4+2S

Билет №5
1. Внутривидовые и межвидовые взаимодействия.
Взаимосвязи между организмами можно разделить на межвидовые и внутривидовые. Межвидовые отношения обычно классифицируются по “интересам”, на базе которых организмы строят свои отношения:
Межвидовые взаимодействия значительно более разнообразны:
-нейтрализм (оба вида не оказывают никакого воздействия друг на друга);
-конкуренция (оба вида оказывают друг на друга неблагоприятное воздействие);
-мутуализм (оба вида не могут существовать друг без друга);
-паразитизм (паразитический вид тормозит рост и развитие своего хозяина);
-хищничество (хищный вид питается своей жертвой);
-аменсализм (один организм подавляет развитие другого);
-комменсализм (комменсал получает пользу от другого вида, которому это объединение не безразлично).
Внутривидовая конкуренция:
– прямая конкуренция (животные дерутся между собой до смерти) У растений – аллопатия – выделение токсинов.
– косвенная конкуренция – опосредованная, т. е. не напрямую.
Внутривидовые взаимоотношения:
–состязание; –соперничество; - взаимопомощь; –сотрудничество (стадо).
2.Рост численности народонаселения Земли. Соотношение рождаемости и смертности. Темп прироста народонаселения в странах с различным уровнем экономического развития. «Демографический взрыв». Краткосрочные и долгосрочные прогнозы изменения численности населения Земли.
Из всех глобальных проблем рост народонаселения пред­ставляется главной. Рост численнос­ти населения выражает суммарный результат всей экономической, со­циальной и культурной деятельнос­ти.
Население Земли (где каждую се­кунду рождается 21 и умирает 18 че­ловек) возрастает ежедневно на 250 тыс. человек, и этот прирост практи­чески весь приходится на развиваю­щиеся страны. Темп роста все увели­чивается и уже настолько велик (при­ближаясь к 100 млн. в год), что его стали характеризовать как демогра­фический взрыв, способный потряс­ти планету. Именно постоянное уве­личение населения требует всевозрас­тающего производства пищи и энер­гии, потребления минеральных ре­сурсов и приводит к усилению дав­ления на биосферу планеты. Демографический взрыв— резкое увеличение прироста населения, появились мрачные прогнозы скорого перенаселения планеты. Причина демографического взрыва - это результат резкого снижения доли смертности во всех возрастных группах. Бесконтрольный рост народонаселения мира приведет к истощению природных ресурсов и к фатальным политическим потрясениям.
Долгосрочный прогноз изменения численности населения Земли:оценка периода роста населения составит примерно 100 лет, а рост за это время – 5–7 млрд. человек, т. е. население Земли за ближайшие 100 лет может удвоиться по сравнению с современностью. Уровень 11,4–13,3 млрд. человек – максимальная численность населения мира, после чего наступает период убыли протяженностью около 200 лет. Убыль «съедает» весь прирост за предшествующие 100 лет, и к 2300 году численность населения по среднему варианту оказывается чуть меньше современной, а по реальному – меньше современной на 1,3 млрд. человек.
Прогнозы по количеству жителей Земли на ближайшие 50—100 лет.
На сегодняшний день ООН изменила свои прогнозы. По их предыдущим данным, население должно достичь пика в 2070 году. Сейчас же ООН говорит об отсутствии пика и постоянном росте населения до 10 млрд к 2100 году. Это связано со следующим: предположение о том, что все страны в долгосрочной перспективе будут двигаться к рождаемости 1,85 детей на женщину.

3. Экологические проблемы энергетики. Причины глобального потепления климата и его экологические последствия. Пути снижения антропогенного воздействия на климат планеты.
Самые актуальные экологические проблемы (изменение климата, кислотные дожди, общее загрязнение среды) прямо или косвенно связаны с использованием или производством энергии. Именно энергетике принадлежит первое место, как в химическом, так и в других видах загрязнения: тепловом, электромагнитном, аэрозольном, радиоактивном. От решения энергетических проблем зависят возможности решения главных экологических проблем. Причины глобального потепления:извержения вулканов, поведение Мирового океана ( тайфуны, ураганы), солнечная активность, магнитное поле Земли, деятельность человека ( антропогенный фактор).Факты, доказывающие глобальное потепление: рост температур, таяние ледников, поднятие уровня Мирового океана.
В 2007 году в Бали был подписан новый протокол, расширяющий перечень мер, которые необходимо предпринять для снижению антропогенного влияния на изменение климата. Некоторые из них :
1. Уменьшить сжигание ископаемого топлива
Сегодня 80% энергии мы получаем из ископаемого топлива, сжигание которого что является основным источником парниковых газов.
2. Шире использовать возобновляемые источники энергии.
Солнечная и ветровая энергия, энергия биомассы и геотермальная энергия, энергия приливов и отливов .

3. Прекратить уничтожение экосистем! Естественные экосистемы поглощают СО₂ и являются важным элементом в поддержании баланса СО₂. Особенно хорошо с этим справляются леса.
4. Снизить потери энергии при производстве и транспортировке энергииПереход от крупномасштабной энергетики (ГЭС, ТЭЦ, АЭС) к мелким местным электростанциям позволит сократить потери энергии.

5. Использовать новые энергоэффективные технологии в промышленность.В настоящий момент КПД большинства используемых технологий составляет около 30%! Необходимо внедрять новые энергоэффективные технологии.
6. Снизить энергопотребление в строительном и жилищном секторе.Должны быть приняты регламенты, предписывающие использовать при строительстве новых зданий энергоэффективные материалы и технологии

7. Новые законы и стимулы.Должны быть приняты законы,облагающие повышенными налогами предприятия, превышающие лимиты выбросовСО_2, и предусматривающие налоговые льготы производителям энергии от возобновляемых источников и энергоэффективных товаров.
8. Новые способы перемещения.Сегодня в больших городах выбросы автотранспорта составляет 60-80% всех выбросов. Необходимо поощрять использование новых экологически безопасных видов транспорта, поддерживать общественный транспорт, развивать инфраструктуры для велосипедистов.
9. Пропагандировать и стимулировать энергосбережение и бережно использование природных ресурсов жителями всех стран.
Эти меры позволят сократить выбросы в атмосферу парниковых газов развитыми странами на 80% к 2050 году, а развивающимися - на 30% к 2030.

Билет №6

1) Глобальные экологические проблемы.

Почти не осталось неосвоенных земель (за исключением территории России), систематически увеличивается площадь пустынь, сокращаются площади лесов, изменяется климат (глобальное потепление, парниковый эффект), увеличивается количество углекислого газа и уменьшается - кислорода, разрушается озоновый слой. Начинается экологическая проблема с индивидуального поведения человека. Если он допускает выбрасывание хотя бы мелкого мусора на улицах города или даже в чистом поле, то на уровне массовом возникают экологические проблемы. От хаоса, мусора в сознании и моральной неразвитости рождается мусор на улицах, загрязняются реки и моря, разрушается озоновый слой. Человек забыл, что окружающий мир - это продолжение его собственного тела, и если он загрязняет, разрушает среду обитания, то прежде всего вредит себе. Об этом свидетельствуют те заболевания, с которыми столкнулся современный человек.Сегодня экологическую ситуацию в мире можно охарактеризовать как близкую к критической. Среди глобальных экологических проблем можно выделить: -изменение климата Земли; -уничтожение тысяч видов растений и животных, истребление лесного покрова; -стремительное истощение запаса полезных ископаемых; -мировой океан перестает быть регулятором природных процессов; -предельное загрязнение воздуха и воды; - частично нарушен озоновый слой, защищающий от губительного для всего живого космического излучения; - загрязнение поверхности и обезображивание природных ландшафтов.