- ОГЛАВЛЕНИЕ Введение…………………………………………………………………… ГЛАВА 1 ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ…………………………………….
- ГЛАВА 2 БИОСФЕРА………………………………………………………
- ГЛАВА 3 ЭКОСИСТЕМЫ………………………………………………….
- ГЛАВА 4 ОГРАНИЗМ И СРЕДА ОБИТАНИЯ ………………………….
- ГЛАВА 5 АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ…..
- ГЛАВА 6 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ………………………………………………..
- ГЛАВА 7 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ…
- ГЛАВА 1 ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ Экология как наука
- Глобальные экологические проблемы. Исследования "Римского клуба"
- 1.4 Демографическая проблема
- 1.5 Энергетическая проблема
- 1.6 Экологические проблемы транспорта
Учебник Основы экологии. Основы экологии
 Скачать 8.17 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ Рекомендовано научно-методическим советом университета в качестве учебного пособия Ярославль 2013 УДК МУ Основы экологии / сост. Г. А. Ефимова, Н. С. Яманина С.З. Калаева, Н.Л. Гурылёва. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, Ярославль. - 2013. - 155 с. В разделах учебного пособия подробно рассмотрены вопросы общей и биологической экологии, источники и масштабы загрязнения окружающей среды. В пособии также обсуждаются вопросы нормативно-правого обеспечения охраны окружающей среды, организационные, технические и экономические методы защиты окружающей среды. Пособие адресовано студентам, изучающим дисциплину «Экология». Ил. . Табл. . Библиогр. Рецензенты: Ладыгина О.В., канд. техн. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательского института «Кадастр», Орлова Т.Н. канд. хим. наук, доцент кафедры «Общая и биоорганическая химия» Ярославского государственного университета,кафедра охраны труда и природы Ярославского технического университета, © Ярославский государственный технический университет, 2013 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение…………………………………………………………………… ГЛАВА 1 ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ……………………………………. 1.1 Экология как наука…………………………………………………….. 1.2 Законы Б. Коммонера…………………………………………………. 1.3 Глобальные экологические проблемы. Исследования «Римского клуба»…………………………………………………………… 1.4 Демографическая проблема………………………………………… 1.5 Энергетическая проблема……………………………………………. 1.6 Экологические проблемы транспорта………………………………. ГЛАВА 2 БИОСФЕРА……………………………………………………… 2.1 Понятие биосферы, ее структура. Учение В.И. Вернадского о биосфере…………………………………………………………………….. 2.2 Живое вещество биосферы, его функции…………………………. 2.3 Круговороты веществ в биосфере…………………………………... 2.4 Механизмы устойчивости биосферы……………………………….. ГЛАВА 3 ЭКОСИСТЕМЫ…………………………………………………. 3.1 Основные понятия и определения…………………………………. 3.2 Структура экосистем…………………………………………………… 3.3 Искусственные экосистемы…………………………………………... 3.4 Продукция и энергия в экосистемах, экологические пирамиды.. 3.5 Динамика экосистем…………………………………………………… ГЛАВА 4 ОГРАНИЗМ И СРЕДА ОБИТАНИЯ …………………………. 4.1 Экологические факторы: абиотические, биотические антропогенные……………………………………………………………… 4.2 Закономерности действия экологических факторов на живые организмы……………………………………………………………………. 4.3 Адаптация живых организмов к экологическим факторам……… ГЛАВА 5 АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА БИОСФЕРУ….. 5.1 Последствия антропогенного воздействия на живые организмы и среду их обитания ………………………………………………………. 5.2 Источники загрязнения и загрязняющие окружающую среду вещества……………………………………………………………………... 5.3 Последствия глобального загрязнения атмосферы: смог, кислотные осадки, разрушение озонового слоя, изменение климата……………………………………………………………………….. 5.4 Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека …………………………………………………………………….. ГЛАВА 6 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ……………………………………………….. 6.1 Принципиальные пути охраны окружающей среды и рационального природопользования……………………………………. 6.2 Особоохраняемые природные территории………………………... 6.3 Мероприятия по защите атмосферы от загрязнения……………. 6.3.1 Пылеулавливание…………………………………………………… 6.3.2 Газоочистка…………………………………………………………… 6.4 Методы очистки и обезвреживания производственных сточных вод…………………………………………………………………………….. 6.4.1 Механические методы очистки…………………………………….. 6.4.2 Физико-химические методы очистки……………………………… 6.4.3 Химические методы очистки………………………………………. 6.4.4 Электрохимические методы очистки……………………………... 6.4.5. Биологические методы очистки…………………………………… 6.4.6. Термические методы очистки……………………………………... 6.5 Защита литосферы от техногенных воздействий (полигоны, малоотходные технологии)……………………………………………….. ГЛАВА 7 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ… 7.1 Законодательное обеспечение экологической безопасности в РФ……………………………………………………………………………… 7.2 Нормирование показателей качества среды обитания человека……………………………………………………………………… 7.3 Экологический мониторинг…………………………………………… 7.4 Экологический контроль и экспертиза……………………………… 7.5 Ответственность за экологические правонарушения……………. 7.6 Экономические механизмы экологической безопасности………. 7.7 Международная экологическая безопасность…………………….. 7.8 Концепция устойчивого развития, переход к «зеленой» экономике…………………………………………………………………….. ВВЕДЕНИЕ Изучение дисциплины «Экология» в высших учебных заведениях должно способствовать повышению экологической грамотности, формированию у студентов экологического мировоззрения, призвано заполнить пробелы в общем фундаментальном естественнонаучном образовании, воспитать способность оценивать свою профессиональную деятельность с точки зрения охраны окружающей среды. В современном обществе вопросы обеспечения экологической безопасности играют очень серьезную роль. Постоянно растет разнообразие производственных процессов, в технологические циклы вовлекаются все новые и новые вещества. Много лет считали, что цели промышленности несовместимы с целями охраны и улучшения окружающей среды. Однако все больше корпораций и государств осознает, что обеспечение требуемого качества на Земле будет требовать не меньшей, а большей промышленной активности, не меньшей, но большей зависимости от новых технологий, не меньшего, но большего взаимодействия технологии с обществом, что обеспечение устойчивого мира требует пристального внимания к взаимодействию промышленности и окружающей среды. Поэтому инженеры, разрабатывающие сегодня или завтра новые процессы и продукты, держат в своих руках будущее взаимодействие промышленности с окружающей средой и должны учитывать в работе фактор окружающей среды. В пособия излагаются необходимые базовые понятия для выработки представлений о биосфере, о невозможности выживания человечества без ее сохранения, единстве и самоценности всего живого. Показано значение и роль атмосферы, гидросферы и литосферы, их элементов в осуществлении взаимодействия организмов и окружающей среды, результаты и причины антропогенного воздействия на биосферу. Обращается внимание на наиболее актуальные проблемы экологии: рост численности населения на планете и рост потребления в развитых странах Мира, истощение природных ресурсов и загрязнение окружающей среды. Потребление ресурсов давно вышло за пределы возможностей окружающей нас природы, возможности же утилизировать непрерывно растущие потоки отходов крайне ограничены. Количество отходов не просто растет; они становятся все более качественно несовместимыми с природными процессами: эти процессы не способны разложить и усвоить многие материалы, совершенно чуждые природным деструкторам - в основном микроорганизмам. Инженер должен думать об этом заранее, закладывая в будущее отходы производственной и потребительской деятельности такие свойства, которые позволят природе достаточно хорошо справляться с ними и не отравят биосферу веществами и процессами, опасными для живых организмов. В пособии рассмотрены вопросы охраны окружающей среды и рационального природопользования: методы очистки газовых выбросов предприятия и сточных вод, способы переработки и размещения отходов производства и потребления, рекультивации используемых земель. Пособие сопровождается списком литературы. Большинство из рекомендованных студентам изданий было выпущено в недавнее время и отражает современный взгляд на обсуждаемые проблемы. Предложенные литературные источники, а также последние публикации в средствах массовой информации позволят студентам продолжить и развить основные направления изложенного в пособии материала. ГЛАВА 1 ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ
Во исполнение закона «Об охране окружающей среды» и ряда других документов в обязательный минимум программ вузов технических направлений по циклу математических и общих естественнонаучных дисциплин с 1994 г. введена дисциплина "Экология". В переводе с греческого "ойкос" - дом, жилище, "логос" - наука, в буквальном переводе экология - наука о доме. Наука экология возникла в 1866 г., ее основателем является немецкий естествоиспытатель Эрнст Геккель. Э. Геккель определил экологию как раздел биологии, исследующий взаимозависимости между живыми существами и их окружением. В настоящее время слово «экология» стало преимущественно отражать комплекс взаимодействий человека и природы. В связи с этим можно дать следующее определение экологии. Экология – естественно - научная дисциплина, рассматривающая взаимосвязь между живыми организмами, их сообществами и средой обитания, и определяет принципы, методы и средства, исключающие прямые и косвенные антропогенные отрицательные воздействия на биосферу. В зависимости от решаемых задач и изучаемых объектов выделяют: 1. Общую экологию. Изучает законы и механизмы формирования структуры, функционирования и эволюции экосистем. Является теоретической основой для остальных разделов экологии. 2. Биологическую экологию. Занимается приложением законов общей экологии к определенной группе живых организмов. В зависимости от изучаемой группы живых организмов различают: демэкологию - экология популяций; синэкологию – экология различных видов, 3. Прикладную экологию. И изучает способы уменьшения негативного влияния хозяйственной деятельности человека на окружающую среду. Подразделяется на промышленную, транспортную, строительную и др. 4. Глобальную экологию. Ориентирована на урегулирование взаимоотношений человечества как биологического вида с ОС с целью ее сохранения в пределах всей биосферы. 1.2 Законы Б. Коммонера Американский эколог Б. Коммонер в 1974 г., обобщив положения биоэкологии и опыт природопреобразующей деятельности человечества, сформулировал четыре знаменитых афоризма, которые принято называть законами: 1.Все связано со всем. 2.Ничто не дается даром. 3.Все должно куда-то девать. 4. Природа "знает" лучше. Они не охватывают все стороны взаимодействия общества и природы. Но будучи простыми по форме и глубокими по содержанию, они закладывают основу нравственного отношения к природе.
Исследования "Римского клуба" Основной общепринятый показатель успеха любой страны мира - рост валового национального продукта (ВНП). При этом ВНП не включает такие показатели, как загрязнение среды, деградация природных систем жизнеобеспечения или ухудшение состояния природных ресурсов. Если, согласно демографическим прогнозам, численность населения к концу следующих 50 лет удвоится, то экономика, в соответствии с современной стратегией ведения хозяйства, должна увеличиться в 5-7 раз. По-видимому, это невозможно из-за ограниченности ресурсов планеты и ее конечных размеров. Из противоречия между растущим воздействием общества на планету и ее возможностями вытекает неизбежность экологического кризиса. Необходимость понимания глобальных экологических проблем возникло после Второй мировой войны, когда бурное экономическое развитие привело к быстрому ухудшению состояния окружающей среды, особенно в индустриально развитых странах. В 1970 г. итальянский промышленник Аурелио Печчеи собрал группу выдающихся ученых, философов, общественных деятелей (около 100 человек из 30 стран, среди них несколько лауреатов Нобелевской премии) для обсуждения глобальных проблем современности, которая была названа "Римский клуб". Первое исследование в рамках клуба было выполнено и доложено молодыми американскими математиками Массачусетского технологического института Денисом и Донеллой Медоуз в 1972 году под названием "Пределы роста". В 70-х годах прошлого века эта работа была издана в СССР тиражом всего 2000 экземпляров под грифом "ДСП" и потому тогда не была доступна массовому читателю. В 1992 г. те же авторы повторили свою работу, добавив данные за последние 20 лет. При этом основные выводы не изменились, и работа 1992 г. продемонстрировала, что экологическая ситуация на Земле стала ближе к критической, если не катастрофической. Работа 1992 г. была весьма точно названа "За пределами роста". Обе книги переведены на русский язык и изданы в России в издательстве МГУ в начале 90-х годов. Медоузы построили математическую модель, отражающую основные факторы и процессы функционирования общества, проанализировали с помощью модели ряд сценариев глобального развития. Сложность задачи, решаемой американскими математиками, состояла в том, что параметры развития человечества являются взаимно связанными, а глобальные процессы имеют инерцию. Были выбраны следующие параметры: Р - природные ресурсы, Н- численность населения земного шара, ПР- промышленное производство на душу населения, З- загрязнение окружающей среды. На рисунке 1.1 представлены модели для двух сценариев.   Рисунок 1.1 - Модели развития цивилизации Стандартная модель. Создана при условии, что произойдет, если ничего не предпринимать. После 2030 г. очень быстро наступит катастрофическая ситуация. Численность населения, а также производство промышленной продукции начнут резко снижаться, а загрязнение расти. Цивилизация прекратит свое существование, а вместе с ней исчезнет и загрязнение. Равновесная модель. Создана при условии, что рост населения прекращается с 1975 г., рост промышленной продукции - с 1985г. Ситуация смягчается, однако коллапс цивилизации отодвинется на 2-3 столетия. Авторы видят решение проблемы - в жесткой регламентации в использовании природных ресурсов, их регенерации; - в трате львиной доле национального продукта на борьбу с загрязнением ( В РФ 0,4 % бюджета тратят на решение экологических проблем, экологи мечтают о 2-4 %) ; - семья не должна иметь более двух детей; - каждый человек не должен тратить на свои нужды более 350 дол. в месяц. В работах Медоуз недостаточно учитывалась эколого-экономическая мозаичность и пестрота мира. Поэтому в следующем проекте «Римского клуба» «Человечество у поворотного пункта» (1974), подготовленного под руководством М Месаровича и Э. Пестеля, осуществлена региональная дифференциация динамики и прогнозов экономического развития и экологических ситуаций. Мир представлен в виде десяти регионов. Авторы приходят к выводу, что миру угрожает не глобальная катастрофа, а серия региональных кризисов, часть из которых наступит раньше, чем предсказывали Медоуз. Итог анализа - обоснование необходимости «ограниченного роста». В настоящее время можно выделить следующие глобальные экологические проблемы: 1. Проблема деградации систем жизнеобеспечения нашей планеты (ограниченность природных ресурсов, дефицит пространства, загрязнение окружающей среды, изменение климата, деградация озонового слоя, ухудшение состояния почв, нарушение глобальных биогеохимических циклов и др.). 2. Проблема дефицита водных ресурсов и ухудшения их качества. 3. Демографическая проблема. 4. Продовольственная проблема. 5. Энергетическая проблема. 6. Минерально-ресурсная проблема. 1.4 Демографическая проблема В соответствии с теорией демографа Франка Ноутштайна экономический и социальный прогресс влияет на рост населения, обеспечивая процесс так называемого демографического перехода. Каждая из стран мира находится на одной из трех стадий перехода. На первой стадии и рождаемость, и смертность велики и численность населения растет медленно. На второй стадии вследствие улучшения условий жизни, медицинского обслуживания смертность сокращается, а рождаемость увеличивается, численность растет. На третьей стадии, благодаря социальным и экономическим достижениям, в том числе из-за сократившейся детской смертности, размер семей уменьшается. Как и на первой стадии рождаемость и смертность находятся в равновесии. К началу 1990 г. в 24 странах Европы, включая РФ, а также Японию демографический переход завершился. Численность населения мира растет, но в конце концов стабилизируется на уровне 10±2млрд. человек приблизительно к середине 21 века (таблица 1.1). Таблица 1.1 - Численность населения на планете
Рост численности происходит в основном за счет развивающихся стран, доля которых составляет 75 %, к 2030 г. достигнет 85-87 %. Наиболее населенным районом мира является юго-восточная часть Азии (Китай, Индия, Пакистан, Бангладеш, Индонезия и др.), где проживает около половины всех людей на Земле. В развитых странах доля населения каждой возрастной группы остается приблизительно одинаковой. В то же время для развивающихся стран численность молодых людей заметно преобладает, что является основой для дальнейшего роста численности населения для этой части мира. Во всех районах мира население становится старше, что приведет к изменению стиля жизни и модификации потребностей населения. Увеличивается и будет продолжать расти относительная и абсолютная численность городского населения, преимущественно в развивающихся странах. Городские системы представляют пример почти полной антропогенной трансформации территории. При росте населения до 6 млрд. чел. в биосфере произошли глубокие и неблагоприятные изменения кризисного характера. Каких последствий можно ожидать при росте населения до 12 млрд. человек? Существуют гипотезы, говорящие о том, что биосфера может быть в устойчивом состоянии при уровне численности населения мира не превышающем 2 млрд. человек. При превышении же того уровня численность населения регулируется стихийно посредством голода, болезней, межнациональных конфликтов, гражданских войн. В связи с этим возникает необходимость разработки демографической стратегии как на национальном, так и, желательно на общемировом уровне. Правительство Китая проводит жесткую демографическую политику, направленную на сокращение роста населения. Городским семьям разрешается иметь одного ребенка, а сельским - двух детей. В сельских районах Китая среднее количество детей все же превышает двух. Одна из основных причин неполного успеха заключается в том, что сельских районах Китая отсутствует пенсионное обеспечение, и семьи стараются обеспечить старость наличием кормильцев, в особенности мальчиков. В 1970 г. правительство Индии пыталось ввести силовую политику контроля за рождаемостью, но потерпело неудачу. С демографической проблемой тесно связана продовольственная проблема. Эта проблема в настоящее время перестала существовать для нескольких десятков стран Западной Европы, США, Японии, Австралии. В послевоенные годы производство продовольствия существенно возросло благодаря технологическим сдвигам в сельскохозяйственной экономике. Однако продовольствие распределяется неравномерно по континентам и отдельным странам. Эта проблема продолжается оставаться довольно острой для многих стран Африки, ряда стран Азии и Латинской Америки. Нехватка продовольствия привела к смерти за последние четверть века к смерти 250 млн. чел. Во многих развивающихся странах решение проблемы продовольствия связывают с так называемой «зеленой революцией» как программой международного сотрудничества. Она предусматривает использование прогрессивных методов агротехники с применением высокоурожайных культур и удобрений. Однако к началу 21 века появились две тенденции: 1. Рост производства продуктов питания стал замедляться, затормозилось также и снижение их себестоимости, 2. Стала возрастать та экологическая цена, которую платит человечество за рост сельскохозяйственной продукции. Наблюдаемое явление можно объяснить рядом причин: 1.В настоящее время используется практически вся земля, пригодная для обработки. За последние 30 лет доля пашни возросла с 10,41 % до 11,03 %. 2.Плодородие почв уменьшается. Причинами являются: уплотнения верхнего слоя, вызванное использованием мощной техники, ее засолением в зонах орошаемого земледелия и др. 3. Применение высокоурожайных сортов пшеницы, риса, кукурузы и др. привело к замене ряда традиционных местных сортов и в конечном итоге к падению разнообразия в сельском хозяйстве. 4.Загрязнение окружающей среды, в том числе применяемыми в сельском хозяйстве ядохимикатами, привело к росту пищевых отравлений. 5.Для обеспечения населения продуктами с высоким содержанием животных белков требуется удвоения, а может и утроения продукции растениеводства. Возрастающая потребность в кормах и пастбищах приведет к уничтожению лесов, особенно тропических. 6. Увеличение поголовья скота приведет к усилению загрязнения воды и воздуха. Образующиеся при содержании скота метан и аммиак относятся к основными парниковыми газами. 1.5 Энергетическая проблема Без использования энергии сегодня невозможна практическая любая деятельность человека. Производство и потребление энергии неуклонно растет, только за 20 лет с 1971 г. по 1991гг. потребление энергии увеличилось на 45 %. Величины производства энергии по источникам ее происхождения показаны в таблице 1.2. Таблица 1.2 - Производство энергии в мире и РФ.
. Из общего количества производимой энергии около 70-80 % получают благодаря сжиганию угля, нефти и природного газа. Чрезвычайно высокая доля горючих ископаемых в производстве энергии предопределяет целый ряд экологических проблем. Объем выбросов загрязняющих веществ атмосферу от тепловой энергетики составляет 27 % от общего количества выбросов всей индустрии РФ. Составляющие выбросов: 31 % твердые частицы, 42 % диоксид серы, 24 % оксиды азота. Выбросы твердых частиц и оксидов серы связаны с зольностью и сернистостью топлив, образование оксидов азота - с окислением азота воздуха при высоких температурах ( таблица 1.3). Таблица 1.3 - Характеристики топлив
Современная ТЭЦ мощностью 1000 МВт выбрасывает в воздух за год 165000 т газов и 500000 т твердых частиц. Тепловое загрязнение, то есть неиспользуемый выброс тепла составляет около 60 % производимой энергии. Каждая ТЭЦ нуждается в 4 км2 площади, не считая площадей для складов, подъездных путей, градирен, линий электропередач, свалок и пр. Их трех основных источников тепловой энергетики более всего загрязнений и парниковых газов выбрасывается в атмосферу при сжигании угля, и наименьшее – при сжигании газа. В последнее время среди энергоресурсов все большее внимание уделяется сланцевому газу. Сланцевый газ - разновидность природного газа, находится в толще сланцевого слоя осадочной породы Земли. Запасы отдельных газовых коллекторов невелики, но они огромны в совокупности и требуют специальных технологий добычи. Что характерно для сланцевых залежей, они встречаются на всех континентах, таким образом, любая энергозависимая страна может обеспечить себя необходимым энергетически ресурсом. Первой страной, добывающей сланцевый газ, стали США. Однако потенциал сланцевого газа, как основного энергоресурса, является предметом спора многих экспертов. Современная энергетика является важнейшим фактором накопления в атмосфере парниковых газов и, следовательно, - наиболее важной причиной антропогенного изменения климата. Кислотные осадки, возникающие при выбросе оксидов серы, наносят ущерб экосистемам – озерам, рекам, лесам, а также урожаю, строениям, памятникам материальной культуры. В настоящее время в мире насчитывается 435 атомных энергетических реакторов. Мировым лидером по производству энергии на АЭС являются США ( таблица 1.4). Таблица – 1.4 Производство энергии на АЭС
Атомные электростанции несут с собой высочайший риск катастрофы вследствие выделения радиоактивных изотопов. Об этом свидетельствует печальный опыт аварий на Чернобыльской АЭС (1986 г.) и на АЭС Фукусима -1 (2011г.). В атомной энергетике остаются нерешенными проблемы хранения и переработки радиоактивных отходов деятельности АЭС. В связи с этим некоторые государства (Германия) планируют закрыть в ближайшее время АЭС. Основное направление в стратегии снижения экологических проблем энергетики – повышение роли возобновляемых и экологически более чистых источников энергии. Однако абсолютно безвредных источников практически не бывает. Гидроэлектростанции приносят свой набор экологических проблем: потери затапливаемой земли, переселение населения из зоны затопления, изменение водных и наземных экосистем и их плодородия. Непосредственное использование солнечной энергии также не оказывается полностью оправданным с экологической точки зрения;: аккумуляторы солнечной энергии часто требуют большой территории. Сбор солнечной энергии зависит от метеорологических факторов. Если в процессе производства энергии используются фотоэлектрические батареи, то в одном или нескольких звеньях технологической цепочки их производства возникает значительное загрязнение окружающей среды. Опосредованное использование солнечной энергии, в природе проявляющейся в виде ветра, приливов, биотоплива, столь же несвободно от экологических обстоятельств. Например, ветровые электростанции вызывают неприемлимые шумовые эффекты, и поэтому должны располагаться вдали от населенных пунктов. Биотопливом называют биоэтанол, биодизель и биогаз. Биоэтанол может заменять бензин, производится из зерновых культур, сахарной свеклы, соевых бобов, сахарного тростника, биодизель- заменитель дизеля, получают из масла семян репса, пальмового масла. Биогаз - заменитель природного газа, получают из органических отходов и мусора, пришедших процесс анаэробного разложения. Биотопливо - это возобновляемый ресурс и, кроме того, биотопливо в своем производственном цикле и использовании выделяет гораздо меньше парниковых газов. В связи с этим ЕС поставил задачу: к 2020 г. довести долю биотоплива для транспортных средств до 10 %. Однако, использование биотоплива, получаемого из сельскохозяйственных культур имеет свои социальные и экономические последствия. Часто цитируется, что зерна, использованного при производстве полного бака для большой машины, было бы достаточно, чтобы кормить одного человека целый год. Больше половины производимой ежедневно энергии теряется вследствие технических особенностей энергетических систем или недостаточно эффективной деятельности человека. Меры по экономии энергии и повышению ее эффективности менее успешны в странах с переходной экономикой и в развивающихся странах, где промышленность зачастую использует энергии в 2-5 раз больше на ту же величину продукции вследствие того, что технологии и оборудование, транспортные системы устарели и нуждаются в модернизации. Таким образом, для решения энергетических проблем необходимо повысить в обозримом будущем эффективность использования энергии на порядок. 1.6 Экологические проблемы транспорта Услуги транспорта играют важную роль в экономике и повседневной жизни людей. Использование всех видов транспорта возрастает во всем мире и по количеству тонно-километров и по числу перевозимых пассажиров. Особенно быстро растет количество автомашин для перевозки грузов и как средство личного транспорта. Около половины добываемой в мире нефти используется для автомобильного транспорта. Увеличение числа автомобилей неразрывно связано с проблемами урбанизации. Транспорт - очень важный неблагоприятный фактор состояния окружающей среды: 1.Все виды транспорта загрязняют окружающую среду, особенно воздух, а также воду, вызывают значительный шум и вибрацию. 2. Поглощается много земельных ресурсов для транспортной инфраструктуры - автомобильных и железнодорожных дорог, морских и речных портов, трубопроводов, аэропортов и пр. и связанных с ними складов, вокзалов, причалов и т.п. 3. Значительное количество природных ресурсов расходуется на производство автомобилей и сооружение элементов транспортной инфраструктуры. 4. все виды транспорта представляют серьезную опасность для жизни, здоровья и имущества людей. При сгорании топлив образуется углекислый газ, обладающий парниковым эффектом. Вклад автотранспорта в загрязнение воздуха в крупных городах достигает 70-90 %. В отработанных газах двигателей внутреннего сгорания определяют до 280 вредных веществ. К ним относятся оксид углерода (II), углеводороды, сажа, альдегиды, оксиды азота, бенз(а)пирен, обладающий канцерогенным действием. Для карбюраторных двигателей основным загрязнителем является оксид углерода (II), для дизельных - сажа. Причиной образования целого ряда загрязнителей является несовершенство двигателей (работают на переобогащенных смесях), низкое качество топлива, неправильная организация движения, низкое качество дорог и другие причины. В настоящее время производители все больше предлагают гибридные автомобили, которые используют для привода колес разнородные энергии. В этих автомобилях используется схема, позволяющая совмещать тягу двигателя внутреннего сгорания и электродвигатель. Главное преимущество этих машин - снижение расхода топлива и вредных выбросов. Это достигается полным автоматическим управлением режима работы системы двигателя с помощью бортового компьютера, начиная от своевременного отключения двигателя во время остановки в транспортном потоке, с возможностью продолжения движения без его запуска, исключительно на энергии аккумуляторных батареи, и заканчивая более сложным механизмом рекуперации, - использование электродвигателя как генератора электрического тока для пополнения заряда аккумулятора. К недостаткам гибридных автомобилей относят: - Необходимость длительной зарядки; - большая масса аккумулятора; - недостаточная дальность пробега; - недостаток заправочных станций. Японские автопроизводители начали активно выпускать гибриды с 1997 г. По итогам 2006 г. во все мире было продано полумиллиона гибридов японоской модели Prius. Массовое производство гибридных автомобилей сдерживается дефицитом никель- металл- гидридных аккумуляторов. В последнее время в связи с ростом цен на нефть популярность стали набирать электромобили. По распоряжению мэра Москвы в 2007 г. началась опытная эксплуатация электромобилей. Было запущено 8 малотоннажных грузовиков и 2 автобуса. В октябре 2011 г. в Росси стали продавать первые электромобили. Преимущества электромобилей по сравнению с гибридными: 1.Общая простота конструкции и управления. 2. Более высокая надежность. 3. Меньшее загрязнение окружающей среды. 4. В большинстве случаев более низкая стоимость. К недостаткам электромобилей относят: 1. Большая масса аккумулятора. 2. Длительная зарядка аккумулятора. 3. В большинстве случаев низкие динамические показатели. Вопросы для обсуждения 1. Чем отличается первоначальное и современное определения экологии как науки? Чем обусловлены эти отличия? 2. Какая взаимосвязь существует между экологий и охраной окружающей среды? 3. Сформулируйте и поясните стратегическую задачу экологии. 4. Согласны ли вы с тем, что в задачи современной экологии входит формирование новой идеологии, нового мировоззрения, новой стратегии выживания человечества? 5. Приведите примеры к законам Б. Коммонера. 6. Расскажите о прогнозах «Римского клуба». 7. После опубликования работы «Пределы роста» ее авторы получили много критических замечаний. В чем недостатки этого исследования? 8. Правильно ли считать саму по себе остановку роста численности населения или естественной убыли народонаселения (превышение смертности над рождаемостью) признаком «вырождения нации»? 9. Почему демографический взрыв не может долго продолжаться? Какие главные факторы накладывают ограничение на рост численности человечества или населения отдельных стран? 10. Почему состояние с народонаселением России должно рассматриваться как чрезвычайная ситуация с далеко идущими последствиями? 11. Охарактеризуйте взаимосвязь проблемы роста населения планеты и обеспечения его надлежащим питанием и чистой питьевой водой. 12. В чем состоит опасность для России утраты его продовольственной безопасности? 13. Почему большая часть получаемой в мире энергии образуется при сжигании топлив? 14. Какой способ получения энергии по Вашему мнению будет преобладать после истощения углеродных топлив на Земле? |