Проблемы экологии и пути их решения

1. Дисциплина «Экология»

РОССИЙСКИЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени Г. В. ПЛЕХАНОВА
Дисциплина
«Экология»
ТЕМА ЛЕКЦИИ: Проблемы экологии и
пути их решения.
АВТОР: к.т.н., доц. Литвишко В.С.

2. ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

3. ВЕРНАДСКИЙ В.И.

“Пределы среды обитания
обусловлены , прежде всего,
полем существования жизни”

4. Границы среды обитания определяются

• Наличием кислорода, углекислого газа,
воды в жидком виде
• Температурой, давлением, влажностью
• Элементами минерального питания
• Спектром излучения Солнца

5. СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЦА Гамма излучение (0,01-1нм), рентгеновское (1-100нм), ультрафиолетовое (100-380нм), видимое (380-760нм), инфракрасное (760-200000нм)

6. ГРАНИЦЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

Нижний предел распространения живого
1. Глубина океана (11км)+земная кора (4 км)=15
км океаническая биосфера
2. Изотерма в 100 градусов (6 км)
континентальная биосфера
Верхний предел распространения живого
1. Наибольшая плотность озонового экрана
( стратосфера 22-24 км)

7. ГРАНИЦЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

8.

9. РЕЗУЛЬТАТЫ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1. Возникновение и рост промышленного производства
2. Использование невоспроизводимых природных ресурсов
и их сокращение (нефть, уголь, металлы)
3. Эксплуатация воспроизводимых ресурсов (различные виды флоры и фауны)
4. Интенсивное сведение лесов на больших территориях
(эрозия почв ухудшение состояния фауны)
5. Рост народонаселения (1800г- 1млрд., 1960-3 млрд.. 2010 7 млрд.)
6. Тенденция к индустриализации аграрных стран
7. Сокращение численности и даже исчезновение биологических видов
8. Загрязнение окружающей среды за счет выбросов в
атмосферу, сточных вод, заражения почв

10. АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

По направленности:
целенаправленные
стихийные, непроизвольные
По глубине и площади распространения:
глобальные
региональные
локальные
По времени действия:
длительные
кратковременные
По характеру приложения:
прямые
косвенные
По благоприятности:
положительные
отрицательные

11. ПОСЛЕДСТВИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Экологический кризис (чрезвычайная
экологическая ситуация) – экологическое
неблагополучие, характеризующееся
устойчивыми отрицательными изменениями
окружающей среды и представляющее угрозу
для здоровья людей
Экологическая катастрофа (экологическое
бедствие) – экологическое неблагополучие,
характеризующееся глубокими необратимыми
изменениями окружающей среды и
существенным ухудшением здоровья населения

12. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

1. Загрязнение биосферы – это принесение в
окружающую среду или возникновение в ней новых,
обычно не характерных физических, химических,
информационных или биологических агентов или
превышение их естественного среднемноголетнего
уровня в различных средах, приводящее к
негативным воздействиям
2. Истощение и деградация ресурсов – это процесс,
возникающий в результате несоответствия между
доступными запасами природных ресурсов и
потребностями общества, а также ухудшение их
свойств (расточительное использование)

13. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ

Природные ресурсы – это тела и силы природы, которые на данном уровне
развития производительных сил и изученности могут быть использованы для
удовлетворения потребностей человеческого общества
По происхождению:
Минеральные
Земельные
Водные
Биологические
По видам хозяйственного использования:
Ресурсы промышленного производства
Энергетические ресурсы
Неэнергетические ресурсы
Ресурсы сельскохозяйственного производства
По степени органичеснности:
Исчерпаемые
Невозобновляемые
Возобновляемые
Неисчерпаемые
По степени заменимости:
Незаменимые
Заменимые

14. ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

23 мая 2001 г. в Стокгольме была принята конвенция
по стойким органическим загрязнителям
По воздействию на организм:
Общетоксические
Канцерогенные
Мутагенные
Сенсибилизирующие
Тератогенные

15. ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Углекислый газ
Формальдегид
Угарный газ
Фенол
Диоксид серы
Диоксины
Оксиды азота
Хлор, фторуглеводороды
Газообразные углеводороды (фреоны)
Тяжелые металлы
ПАУ (Полициклические
ароматические
Радионуклиды
углеводороды)
Пестициды и удобрения
Бенз(а)пирен, бензпирен
Нефтепродукты
Пыль, зола
ПАВ
Сероводород
Аммиак

16. Физическое загрязнение

Тепловое загрязнение – повышение температуры среды
выше естественного уровня
Световое загрязнение – превышение уровня освещенности
местности за счет использования источников
искусственного света
Шумовое (акустическое) загрязнение — раздражающий
шум антропогенного происхождения, нарушающий
жизнедеятельность живых организмов и человека
Электромагнитное загрязнение – распространение
радиоволн вне выделенных для них диапазонов или с
превышением разрешенного уровня.

17. АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ

• Истощение озонового слоя
• Глобальное потепление вследствие
парникового эффекта
• Загрязнение атмосферы вредными
веществами
• Кислотные дожди (рН от 5,6)

18. АТМОСФЕРА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ВОЗДУХА

Состав сухого воздуха[1][2]
Содержание
по объёму, %
Газ
Содержание
по массе, %
Азот
78,084
75,50
Кислород
20,946
23,10
Аргон
0,932
1,286
Вода
0,5-4
—
Углекислый газ
0,0387
0,059
Неон
1,818·10−3
1,3·10−3
Гелий
4,6·10−4
7,2·10−5
Метан
1,7·10−4
—
Криптон
1,14·10−4
2,9·10−4
Водород
5·10−5
7,6·10−5
Ксенон
8,7·10−6
—
Закись азота
5·10−5
7,7·10−5

19.

20.

21. ИСТОЩЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ СОЛНЦА И ЕГО ПОГЛОЩЕНИЕ ОЗОНОМ (УФ λ= 290-320нм)

22. ПУТИ ГИБЕЛИ ОЗОНА В СТРАТОСФЕРЕ (действие антропогенного фактора

• Азотный цикл :
• О3 + NO → NO2 + О2,
• Хлорный цикл: ХФУ (ХЛОРФТОРУГЛЕРОД)
• CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl,
• Cl + O3 → ClO + O2,
(Америк. проф.Шерри Роуланд,1973г.,Колифорния)
*ХФУ очень стойкие соединения

23. ИСТОЩЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ

24.

25. ИСТОЩЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

ЗАМЕНА ГАЛОГЕНОУГЛЕРОДОВ НА
ГАЛОГЕНОУГЛЕВОДОРОДЫ
-Хлорфторуглеводород (ХФУВ)
-Фторуглеводород (ФУВ)
-Метан СН4
*ХФУВ и ФУВ мало стойкие соединения, способны к
разложению в тропосфере за счет разрыва связи С-Н
( а не в стратосфере как ХФУ)

26.

27. Ключевые символы и термины

• Х-холодильник и воздушный
кондиционер
• П-поверностно-активное вещество
• А-пропелент в аэрозольных балончиках
• Р-растворитель для химической чистки
ПРОС- потенциал разрушения озонового
слоя

28. ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ СПЕКТР ИЗЛУЧЕНИЯ ЗЕМЛИ И СОЛНЦА

29. ПАРНИКОВЫЕ ГАЗЫ

• На Земле основными парниковыми газами
являются:
• водяной пар (Н2О) -ответственен примерно
за 36-70 % парникового эффекта
• углекислый газ (CO2) -9-26 %
• метан (CH4) -4-9 %
• озон (О3) -7 %).
• Атмосферные концентрации CO2 и CH4
увеличились на 31 % и 149 % соответственно
по сравнению с началом промышленной
революции в середине XVIII века.

30. ПУТИ УМЕНЬШЕНИЯ ОКСИДА УГЛЕРОДА В АТМОСФЕРЕ

Выбор экологичного топлива
Энергосбережение
Очистка диоксида углерода
Интенсификация фотосинтеза
Топливо будущего
Используя энергию солнца

31.

32. Термохимические реакции

• C + O2 = CO2 + 2H2O +394 кДж
• CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O +890кДж
• C8H18 +12,5O2 =8CO2+9H2O +5470кДж
• Экологичность С =0,0025 моль/кДж
CH4 =0,001 моль/кДж
C8H18 = 0,0012моль/кДж

33.

34. Энергосбережение

• Увеличение эффективности использования
энергии (электростанции, двигатели
автомобиля) сжигание в псевдоожиженном
слое
• Экономия расходования, связанная с
ценообразованием

35. Очистка от диоксида углерода

• Использование растворителей для
отходящих газов.
• Захоронение сжиженного газа в
глубинах океана (более 500 м)
• Закачивать в подземные полости из под
нефти, газа

36. Интенсификация фотосинтеза

• 6CO2+6H2O = C6H12O6 +6O2
(фиксируется 500 млрд. т., при сгорании
топлива 40 млрд. т).
• Фотосинтез в исскуственных системах

37. ТОПЛИВО БУДУЩЕГО

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ
Разложение воды на электродах под
действием постоянного электрического
тока на водород и кислород
2H2O = 2H2 + O2
На катоде-восстановление ионов
водорода
На аноде – окисление гидроксид-ионов
Вода в изобилии, при сгорании
водород превращается в воду.

38. Проблемы использования водорода

• Не встречается в природе
• Энергозатраты на его производство
высоки (электролизеры вблизи
электростанций)
• Получение без использования
ископаемого топлива (угля, газа, нефти
и т.п.).

39.

40. Использование гидридов металлов

• Mg + H2 = MgH2
• MgH2 = Mg+ H2 ( t=300 гр.Цельсия)

41.

42.

43. АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

* Атомные электростанции
* Термоядерный синтез (дейтерий +
тритий) ТОКАМАК
* Гелий-3 ( дейтерий+гелий-3)
уникальная экологическая безопасность

44. Принцип работы атомной электростанции

45. АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

• Ядра урана U-235, делятся с образованием
нейтронов (2 или 3 нейтрона), которые,
попадая в другие ядра, также могут вызывать
их деление. Так возникает цепная ядерная
реакция. В ходе протекания цепной реакции
выделяется большое количество энергии в
виде тепла. (U235 +n1 = Ba144 + Kr89+ 3n1)
• Такие электростанции действуют по такому же
принципу, что и ТЭЦ, но используют для
парообразования энергию, получающуюся при
радиоактивной распаде.

46. Управляемый термоядерный синтез

• Энергия синтеза выделяется при слиянии ядер тяжелых
изотопов водорода (D2 + T3 = n1 + He4)
• УТС представляет сложную научно-технологическую
задачу, связанную с получением температуры вещества
более 100 миллионов градусов .
• Термоядерный синтез - это долгосрочный проект,
создание коммерческой установки ожидается к 20402050 году . Токамак (тороидальная камера с магнитыми
катушками).
• В рамках международного проекта ИТЭР
(международный термоядерный экспериментальный
реактор) предполагается возможность удержания
плазмы и получения энергии (участники проекта ИТЭР Европейский союз, Россия, Япония, США, Китай, Корея
и Индия).

47. Лунный гелий-3

• Использование гелия- новая уникальная
перспектива, гигантская по своим масштабам.
• Термоядерный синтез с использование
дейтерия и гелия с выделением протонов.
Обеспечивает абсолютную экологическую
безопасность. (D2 + He3 = p1 + He4)
• Запасы гелия на Луне до 10^9 тонн, на
Юпитере 10^ 20 тонн.( Лунное вещество
реголит, слой толщиной 5-15м).
• 1 тонна гелия заменяет 20 млн тонн нефти
• 1 кг гелия в 100000 тоннах реголита.

48. СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ВЫБРОСОВ В АТМОСФЕРУ

• Адсорбционный (активированный уголь,
известняк, щелочные растворы
аммиака, извести)
• Окислительный
• Каталитический (платина, ванадий,
оксиды цинка, алюминия, марганца и
т.д.)
• Адсорбционно-окислительный
• Каталитическое окисление

49. ГИДРОСФЕРА

Водная оболочка, идущая вниз до верхней мантии, где
происходит разложение воды
вверх - до высоты тропосферы, выше которой молекулы
воды подвергаются разложению
*Гидросфера-сплошная оболочка земли, содержащая воду
во всех трех агрегатных состояниях в пределах
Мирового океана, криосферы, литосферы и атмосферы,

50.

ВИДЫ ВОД ГИДРОСФЕРЫ
___________________________________________________
Наименование
Объем,
Объемная
млн.куб.км.
доля, %
___________________________________________________
Морская вода
1338
96,4
Грунтовая вода
23,4
1,7
Лёд
24,0
1,86
Поверхностная вода
0,18
0,013
Атмосферная вода
0,013
0,001
Биологическая вода
0,0011
0,0001
____________________________________________________
*Пресная вода в
cоставе гидросферы
35,0
2,53

51.

52.

53. Последствия загрязнения водоемов

54. ЗАГРЯЗНЕНИЕ НЕФТЬЮ

55. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

1.МЕХАНИЧЕСКИЕ (решетки, сита, песколовки,
жироловки, мембраны, отстойники)-68% стоков
2.БИОЛОГИЧЕСКИЕ (очистка аэробными и
анаэробными микроорганизмами, минерализация,
брожение, биофильтры)-30%
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ (флотация, сорбция,
центрифугирование, ионнобменная очистка,
гиперфильтрация, нейтрализация, экстракция,
выпаривание, испарение, кристаллизация)-3%
4. ДЕЗИНФЕКЦИЯ (ультрафиолетовое облучение,
хлорирование, озонирование)
5. ТЕРМИЧЕСКАЯ УТИЛИЗАЦИЯ (факельные
установки)

56.

По́чва — поверхностный слой
литосферы Земли, обладающий
плодородием и представляющий
собой полифункциональную
гетерогенную открытую
четырёхфазную (твёрдая, жидкая,
газообразная фазы и живые
организмы) структурную
систему...

57. Деградация почв

58.

59.

60. Механическое загрязнение (ТБО и ТПО)

61. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГРУНТОВ

1.Методы удаления
2.Методы локализации
3.Методы деструкции