ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

- екологія середовищ – повітряного, наземного, морського, тощо, а також екологія середовища, що змінено людиною;

- екологія природничих зон – тайга, пустеля, тундраі т.ін.,такожтут розглядається екологія берега річки, морського берега, коралових рифів;

- кліматологія;

- екологія країн, регіонів, континентів.

4 розділ - екологія людини – це комплекс дисциплін, що вивчають взаємодію людини, як біологічної істоти та особи, тобто соціального суб’єкта з природним та соціальним середовищем. І цей розділ містить такі підрозділи:

- біоекологія людини;

- соціальна екологія;

- еволюційна екологія людства.

Розділ - прикладна екологія – містить в собі комплекс дисциплін, що пов’язані з різними областями людської діяльності і розглядають взаємовідносини між людським суспільством і природним середовищем.

Вона формує:

- екологічні критерії економіки;

Інженерна екологія – прикладна дисципліна, що є системою науково-обгрунтованих інженерно-технічних заходів, направлених на збереження якості навколишнього прородного середовища в умовах зростаючого промислового виробництва.

Інженерна екологія – займається вивченням інженерних норм та засобів, що відповідають єкологічним вимогам:

1 – контроль та регламентація матеріально-енергетичних потоків виробництва і техногенних еміссій від різноманітних інженерних об’єктів. (Техногенна еміссія – це виких побічних продуктів виробництва);

2 – єкологічна безпека виробничого та невиробничого середовища, виробничих процесів, машин, виробів, споруд;

3 – контроль за станом виробничих процесів, виробничого середовища, що оточує людину в зонах роботи господарських об’єктів тощо.

Поняттєвий апарат інженерної екології містить містить ряд термінів:

Біосфера („сфера життя”)– оболонка Землі, в якій розвивається життя різноманітних організмів. Ця оболонка охоплює нижню частину атмосфери, захищеної озоновим шаром (18 км – на екваторі, 8-10 км – на полюсах, до 25 км – над іншими частинами); гідросферу (до 11022 км – Марианська западина), в тому числі донні відкладення, а також верхню частину літосфери (7-8 км).

Термін «біосфера» вперше був застосований австрійським геологом Едуардом Зюссом у 1875 році. Академік Вернадський В.І. є основоположником вчення про біосферу та речовину біосфери (жива, кісткова, біокісткова, біогенна, космічна і радіоактивна речовини). Його праця «Біосфера» була опублікована у 1926 році.

За Вернадським В.І. біосфера – це простір оболонки Землі, де існує або коли-небудь існувало життя. При цьому жива речовина біосфери є її «функцією», а сама біосфера – результат діяльності живої речовини.

В даний час відбувається поступовий перехід від біосфери до ноосфери.

Ноосфера– це сфера розуму, яка є вищою стадією розвитку біосфери, пов'язана з виникненням і розвитком людства, коли розумна діяльність людини стає головним визначальним чинником глобального розвитку.

На даний час поряд з класичними поняттями «біосфера» і «ноосфера» виділяється новий стан природного середовища – техносфера (біотехносфера).

Техносфера– частина біосфери, в якій господарює людина і яка докорінно перетворена нею в техногенні об'єкти (будинки, дороги, аеродроми, шахти, кар'єри, космічні станції). Розвиток техносфери супроводжується необмеженим використанням природних ресурсів і вільним викидом всіх відходів людської діяльності в навколишнє природне середовище. Це призводить до таких глобальних наслідків:

- енергетична криза;

- руйнування екосистем;

- демографічні вибухи;

- забруднення навколишнього середовища (кислотні дощі, парниковий ефект, озонові діри, смоги, деградація ґрунтів, забруднення води тощо).

Екосистема– це сукупність спільно існуючих різних видів організмів і умов їх існування, що знаходяться у взаємозв'язку одного з одним. Розрізняють природні екосистеми - озеро, ліс, пустеля і т.ін. Штучна екосистема - місто, гребля, поле, засіяне пшеницею, космічний корабель і т.ін. (Рис. 1.)

Частковим поняттям, близьким до терміну «екосистема» є термін «біогеоценоз». Біогеоценоз– однорідна ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів і динамічною взаємодією між ними.

Екосистема може включати декілька биогеоценозів. Біогеоценози – це природні утворення. Будь-який біогеоценоз є екологічною системою, але не будь яка екосистема є біогеоценозом. Як екологічну систему можна розглядати озеро, ліс, космічний корабель, що є замкненою системою життєдіяльності.

Рисунок 1 - Екосистема: 1 – зооценоз; 2 – фітоценоз; 3 – мікробоценоз; 4 – атмосфера; 5 – гідросфера; 6 – літосфера

Між природними екосистемами знаходиться промислове підприємство, взаємопов'язане з навколишнім природним середовищем. Припустимо, що будь-яке приміщення (лабораторія, цех) є екосистемою, в якій людина проводить значну частину свого життя, екосистемі властиві деякі ознаки, при цьому в ній задіяні матеріальні, людські, енергетичні ресурси.

Подібні екосистеми мають свої особливості:

- неадекватність поведінки як природних так і штучних об'єктів, що складають екосистему;

- багатомірність протікаючих процесів в даній екосистемі і т.ін.

Таку систему називають системою типу «людина – виробничий об'єкт - природне середовище» (рис. 2).

Рисунок 2 - Структура нообіогеоценозу: 1 – зооценоз; 2 – фітоценоз; 3 – мікробоценоз; 4 – атмосфера; 5 – гідросфера; 6 – літосфера; 7 – засоби праці; 8 – суспільство; 9 – продукти праці

Екосистеми в загальному випадку можуть бути різного рівня. Якщо ми говоримо про класичні екосистеми, то вони поділяються на:

· мікроекосистеми (квітка у вазоні);

· мезоекосистеми (ліс, озеро, луг);

· макроекосистеми (океан, континент).

Спробуємо представити системи «людина – виробничий об'єкт – природне середовище» у вигляді класифікації:

1) глобальні екосистеми – крупний промисловий регіон (Донбас);

2) регіональні екосистеми – будь-яке промислове підприємство з промисловим майданчиком і санітарно-захисною зоною (АЕС);

3) локальні екосистеми – цех, лабораторія (будь-яке приміщення, де може бути виділене робоче місце).

Екологічний чинник– елемент середовища, який спричиняє істотний вплив на живі організми.

Об'єкт і предмет дослідження в інженерній екології

ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ 2

Тема1.2 Природно-промислові системи

ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ 3

Форми взаємозв’язків у природно-промислових системах

ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ 4,5

СТРУКТУРИ ПРИРОДНЬО-ПРОМИСЛОВИХ СИСТЕМ

У загальному випадку під структурою ППС розуміється склад і
взаємне розташування її компонентів і елементів, які визначають характер і напрямок функціонування системи.
Залежно від призначення і мети використання можна
виділити наступні типи структури ППС: компонентна,
функціональна, ієрархічна, морфологічна.

Структура може бути представлена у вигляді принципової схеми, блок-схеми, спеціальної карти-схеми або аерофотознімку.

При цьому вид структури ППС повинен відповідати меті інженерно-екологічних досліджень або типу структури.

Структура ППС представляється набором відповідних структурних одиниць, які залежно від ступеню узагальнення й типу структури можуть мати різні найменування.

Типи структур ППС і їхні структурні одиниці представлені на рис.1.

Компонентна структура ППС

Функціональна структура ППС

Ієрархічна структура ППС:

А) простору б) часу в) організації г) наукових

Досліджень

Морфологічна структура ППС

Ієрархічна структура ППС

Функціональна структура

Л.6, 7

Морфологічна структура

Під морфологічною структурою ППС слід розуміти просторове розміщення всіх компонентів нооценозу, біоценозу і екотопа і їх елементів у взаємозв'язку і з урахуванням наслідків взаємодії. Вона являє собою структурне оформлення просторових і функціональних зв'язків і відносин між джерелами впливу й об'єктами, що сприймають вплив і змінюються в результаті цього. Морфологічна структура відбиває зафіксоване на конкретний момент часу стан, що визначається шляхом виявленняи і описуванням екологічних змін, що проходять в наслідок впливу виробництва на природне середовище. Елементами, що дозволяють побудувати морфологічну структуру ППС є контури, ареали, шари і зони.

Контур — це границя, що відокремлює компоненти або елементи системи один від одного, умовно показана на карті-схемі і відповідна за конфігурацією цієї лінії. Контур мають всі елементи і компоненти нооценозу, окремі елементи біоценозу і екотопу, а також порушення в них. Зміни числа, форми і розташування елементів і компонентів доцільно віднести до одного виду - порушення. У результаті впливу виробництва порушення можуть відбутися в будь-якому компоненті й елементі природного середовища, тому при класифікації їх варто поділити на типи: геомеханічні (у літосфері), гідродинамічні (у гідросфері), аеродинамічні(в атмосфері) і морфологічні (у біоценозі). Останні додатково поділяються на підтипи: фітоценотичні, зооценотичні й мікробоцелотичні. При складанні морфологічної структури ППС важливо виділити не тільки типи порушень, але і їх конкретні форми що дає можливість оконтурити кожну з них, а надалі й визначити необхідні параметри.

Форми порушень, умовно об'єднані в групудеформації,являють собою зміни, що відбуваються в ґрунтовому шарі, підстилаючих породах і масиві гірських порід у результаті різних процесів.

Геомеханічні порушення є результатом прямого впливу на літосферу в процесі ведення технологічних процесів і залежать від параметрів виробничих процесів. Інакше кажучи, між параметрами технологічних процесів і показниками, існує кореляційна залежність. Це дозволяє за виявлених формах порушення знайти джерело їх виникнення і перейти до аналізу характеру функціонування системи з метою прогнозування змін, оцінки їх наслідків, вибору заходів щодо усунення цих наслідків і т.д. Перелічені форми не містять змін, які є наслідками первинних порушень, що виникли в результаті протікання природних процесів (ерозія) або незалежно від процесів виробництва (зсуви, обвали).

Виявлення і фіксування форм геомеханічних порушень разом із ґрунтовими і орографичними дослідженнями дозволяють представити існуючу в ППС морфологічну структуру компонента «літосфера».

Гідродинамічні порушення пов'язані зі зміною розташування, режиму й динаміки поверхневих, ґрунтових і підземних вод. Формування групи поверхневих гідродинамічних порушень обумовлено морфологічними змінами водотоків і водойм. Так, зарегулювання як форма порушення проявляється в структурі ППС у вигляді водоймищ або водоканалів.

Зміни в природному режимі і розташуванні водотоків і водойм викликані необхідністю осушення поверхні над родовищем або, навпаки, необхідністю створення водоймищ. Контур порушень у цих випадках виражений чітко. При переносі й зарегулюванні водотоків у ППС часто входить старе русло або ложе водойми. Затоплення характерно для тих випадків, коли виробництво має надлишок води й повністю у водообороті її не використає. Тоді води скидаються на землю, у водотоки або водойми, і відбувається затоплення додаткових площ земель, тобто змінюється контур дзеркала води. При наявності потужних водозаборів на водотоках і водоймах може відбуватися зворотний процес і виникати форма порушення виснаження, що може бути виявлена й показана на карті зміненим контуром дзеркала води.

Форми гідродинамічних порушень у ППС, об'єднані в групу підземні, є найбільш специфічними. Специфіка полягає в тім, що для їх характеристики необхідно встановити не тільки територіальне, але й вертикальний (пошаровий) розподіл. Найпоширенішими формами, пов'язаними із ґрунтовими і підземними водами, що впливають на функціонування ППС, є затоплення (підтоплення) і осушення. Затоплення поверхні ґрунтовими водами викликано геомеханічними порушеннями (прогин), і його поява визначається рівнем ґрунтових вод. Контур цього порушення має яскраво виражену сезонну динаміку, що вимагає розробки спеціального підходу до його виділення й аналізу. Частина прогину не покривається водою, але на цій ділянці рівень ґрунтових вод піднімається ближче до поверхні, ніж до порушення. Це і є підтопленням, контур якого з однієї сторони обмежений дзеркалом води, а з іншого боку - контуром прогину.

Затоплення і підтоплення території може відбуватися ще у результаті зведення перешкод на шляху руху ґрунтових вод (будівлі, споруди, комунікації). З метою виділення цих особливостей подібні порушення пропонується об'єднати в підпори. Осушення значних територій відбувається в результаті дренажу ґрунтових і підземних вод гірничими виробками і свердловинами. Контур порушення визначається параметрами лійки депресії, що на період виділення структури фіксується по границі відновлення нормального рівня ґрунтових вод. Контур депресійної лійки є дуже важливою морфологічною структурною одиницею, оскільки має значні розміри, і часто її границі збігаються з однієї із границь ППС.

Заводнення як форма порушень виникає при похованні рідких відходів виробництва, використанні спеціальних способів відпрацьовування родовищ (вилуговуванні, розчинення), а також при попередній гідравлічній обробці масиву гірських порід. Необхідність її оконтурення викликана тим, що води, що надійшли в масив уторованих порід, і речовини, що втримуються в них, можуть взаємодіяти із природними водами й знову виявитися на поверхні. Виявлення і фіксування контурів форм гідродинамічних порушень, а також незмінених природних водотоків і водойм, ґрунтових вод, «верховодки» дозволяють представити існуючу в ППС морфологічну структуру компонента «гідросфера».

Аеродинамічні порушення в ППС можуть виникати в результаті зведення високих будинків, споруджень, відвалів, формування глибоких виїмок. Разом із природними збурюваннями у ППС повинні бути виявлені розрядження і збурювання, обумовлені розміщенням елементів нооценозу. Аеродинамічні вітрові тіні оконтурюються границею свого виникнення і визначаються розрахунковим шляхом по параметрах перешкоди, що їх викликає (висота, глибина, довжина й ширина). Контур збурення по напрямку також установлюється або шляхом розрахунку, або шляхом натурних вимірювань. Особливу форму атмосферних порушень являють температурні інверсії, що виникають у результаті потрапляння в атмосферу великих потоків теплової енергії, що виділяються нооценозом. Ці форми оконтурюються по перепаду температур у приземних шарах атмосфери над об'єктами нооценозу і у звичайних умовах над природними компонентами ППС.

Біоморфологічні порушення можуть виникати в результаті будівництва і експлуатації елементів нооценоза на території ППС, а також одночасно з геомеханічними й гідродинамічними порушеннями, викликаними видобутком корисних копалин. Фітоценотичні порушення — ушкодження і знищення рослинності — найчастіше зустрічається, контур порушень даної групи виявляється досить легко. Ввжче оконтурити форми зооценотичниих порушень: розлякування, знищення, інтродукція.

Сукупність контурів виділених форм порушень становить особливу морфологічну одиницю ППС - зону структурної перебудови. Границею цієї зони є ламана безперервна лінія, що проходить по зовнішніх сторонах форм порушення, тобто сам контур повинен перебувати усередині зони. При цьому в межах зони можуть виявитися окремі непорушені частини порушених компонентів.

Ареал — це оконтурений простір, у якому елементи ППС перебувають у розсіяній (неоднорідної) формі. Границею ареалу служить умовна лінія, що є геометричним місцем точок з однаковою (заданої) щільністю або концентрацією.

Речовини, що виділилися в результаті технологічних процесів, у формі рідких, твердих або газоподібних відходів, потрапляючи в природні компоненти, накопичуються, розсіюються або мігрують у природних системах і утворять особливий вид зміни їх якісних характеристик – забруднення. Ділянки цих змін можуть бути оконтурені за кількісними показниками (концентрація забруднюючих речовин) умовною лінією - границею ареалу.

Відповідно до назви компонентів ППС, у яких зафіксована наявність забруднюючих речовин, можна виділити наступні типи забруднення: геохімічні (у літосфері), гідросферні, атмосферні й біоценотичні.

Всі геохімічні форми можна об'єднати в групи поверхневі, фільтраційні і підземні забруднення за принципом їх пошарового розташування в природньому середовищі. Перші дві групи іноді позначаються поняттям «забруднення ґрунту й земель», а третя - «забруднення надр».

Засмічення як форма поверхневого забруднення виникає при будівництві, транспортуванні, складуванні різні: матеріалів, твердих відходів.

Запилення відбувається, як правило, через атмосферу при осадженні тонкодисперсних, пилуватих часток і простежується на великі відстані від місця їхнього виділення. Це і є основна відмінність запилення від засмічення.

Замазучування поверхні є наслідком розливу нафти, мазуту, паливно-мастильних матеріалів при транспортуванні або використанні.

Ареал форм поверхневих забруднень може бути виявлений візуально в процесі обстеження. Границя ареалу незмінна до початку, яких-небудь функціональних змін (наприклад, до чергового масового вибуху), і тільки замазучування може поширюватися по території до усунення джерела (наприклад, ліквідація аварії на нафтопроводі).

Форми фільтраційного забруднення— закислення, засолення й зараження — включені в одну групу по ознаці єдності причин утворення. (рис. 4)

Рис. 4. Схема утворення і виділення форм фільтраційного геохімічного забруднення.

Атмосферні форми забруднення розділяються по фізичному стану забруднюючих речовин на групи: газоподібні і пароподібні, рідкі, тверді й змішані. Форми зручно виділяти по якісних ознаках забруднюючих речовин: запилення, загазування або зараження(твердими або газоподібними речовинами). Особливі форми становлять рідкі забруднюючі речовини, що надходять в атмосферу у вигляді тумана, що складає із часток різної дисперсності.

Конфігурація ареалів гідросферного і атмосферного забруднень змінюється залежно від параметрів процесу в результаті якого речовини надійшли в ці компоненті і особливостей їх природного стану ( рис. 5, 6).

Рис. 5. Конфігурація ареалів гідросферного забруднення.

а — у водотоці, б — у водоймі.

Рис. 6. Конфігурація ареалів атмосферного забруднення.

Як елементи морфологічної структури ППС «по вертикалі» можуть бути прийняті шари.

Шар — це елемент морфологічної структури, за допомогою якого виробляється вертикальна диференціація або структури в цілому, або її окремого контуру або ареалу. У найбільш загальному виді в ППС виділяються наступні шари: атмосферний, рослинний, гідросферний, літосферний. Кожний із шарів, у свою чергу, включає кілька горизонтів. Прикладом може служити вертикальна диференціація ґрунтового шару, атмосфери, виділення горизонтів ґрунтових і підземних вод.

Найбільшою одиницею морфологічної структури ППС є зона. У результаті впливу виробництва на природне середовище може виникнути кілька зон екологічних змін.Для відображення морфологічної структури ППС необхідно і достатньо виділення зон структурної, функціональної і інформаційної перебудови. Границі цих зон, установлені в результаті аналітичних, лабораторних, натурних або дистанційних досліджень, являють собою умовну грань між впливом виробництва на природне середовище і відсутністю, цього впливу. Умовність полягає в тім, що показник впливу (наприклад, якась концентрація речовин в атмосфері, нижче до торою впливу немає) попередньо задається. Часто це значення залежить від чутливості приладів, за допомогою яких визначається умовний показник. Тому між границя зони функціональної перебудови й місцем досягнення фонового значення концентрації речовин у всіх природних компонентах доцільно виділити ще одну зону інформаційної перебудови, у межах якої концентрації шкідливих речовин менше гранично припустимі, але вище кларкових.

ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ 8

Функціонування природно-промислових систем

Л.9

Вплив. Природне середовище відчуває на собі вплив різного виробництва, під яким розуміється процес обміну речовиною, енергією або інформацією із природними компонентами.

У результаті цього впливу відбуваються якісні або кількісні змінив їх складі або властивостях функціонування. Ці зміни необхідно оцінитишляхом порівняння кількісних і якісних показників стану природних компонентів з фоновими (або кларковими) значеннями. Фонові значення визначаються для даного компонента з урахуванням природних факторів.

Найбільш надійним показником розподілу хімічних елементів у літосфері є кларк.

Кларк — середній вміст елементу, виражений в масових відсотках. Кларкові значення в земній корі визначені практично для всіх елементів і можуть бути використані як показник, що визначає зону впливу.

Однак через наявність природних аномалій конкретний вміст у ґрунтах або материнських породах може відрізнятися від кларкового, і це не пов'язане із впливом виробничих процесів. Цей фактор особливо характерний для гірничорудних районів і пов'язаний з виходом родовищ корисних копалин, окремих пластів або жил на поверхню або під наноси.

Тому в інженерній екології для визначення границі впливу виробництва на природне середовище може використовуватися поняття «фонова концентрація».

Фоновою потрібно вважати концентрацію елемента (речовини) в атмосфері, літосфері, гідросфері, у рослинах, тваринах і мікроорганізмах, що перебувають поза зоною впливу даного конкретного підприємства. При цьому концентрація може не відповідати кларковому значенню, а бути вище через вплив або дію інших виробництв, що не входять у досліджувану ППС.

При визначенні зони впливу конкретного виробництва на атмосферу можна використовувати поняття «фонової концентрації».

Зону впливу підприємства визначають як відстань від джерела забруднення атмосфери до місця з концентрацією речовини в атмосферному повітрі <0,05 ГДК (максимальна разова).

Для визначення зони впливу виробництва на водні об'єкти, особливо на водотоки, ґрунтові і підземні води необхідно установити місце, починаючи з якого концентрація речовин у воді досягає фонового значення. У водотоках така концентрація має місце на вході в ППС, тобто на границі зони впливу, проведеної, наприклад, по зміні рівня забруднення атмосферного повітря.

Ареал забруднюючих речовин у ґрунтових і підземних водах, побудований як геометричне місце точок з однаковою концентрацією речовин, може визначати границю зони впливу. Як приклад можна розглядати забруднення ґрунтових вод при вилуговуванні елементів з відвалів гірських порід.

Побудова ареалів вилужених елементів у ґрунтових водах здійснюється за результатами виміру вмісту речовин у воді і порівняння їх з фоновими.

ВИСНОВОК 1: Границя природно-промислової системи — це лінія або площина, що відокремлює ППСистеми одну від одної або від природних (незмінених) природних систем, що проходить через сукупність точок з однаковими кількісними параметрами, що характеризують вплив виробництва на природне середовище.

У природних умовах границя ППС найчастіше умовна лінія. При цьому в найменших (елементарних) ППС - нообіогеоценозах - границя зони впливу (границя ППС) може збігатися з границями окремих природних підсистем - біоценозів або нооценозів. У великих надсистемах ППК, ТПК) границі зони впливу, як правило, збігаються із границями вододілів, великих лісових або гірських систем, великих водойм.

Визначення границь ППС є першочерговим завданням. Залежно від виду виробництва границі зони впливу, а отже, границі ППС можуть проводитися по одному або декількох елементах і компонентах ППС, на які технологічні процеси впливають.

Самі рухливі компоненти, такі, як атмосфера й гідросфера, у сукупності із продуктами виробництва, які в них надходять і поширюються, найчастіше і визначають границі ППС.

На відміну від природних екологічних систем ППС є значно більш рухливим утворенням як за структурою, так і по характеру функціонування. Тому важливу роль при дослідженні ППС відіграє ієрархія часу. У загальному виді для ППС можуть використатися часові масштаби:

— миттєві (секунди) процеси, що характеризують вплив на природне середовище і його реакцію при летальних дозах цієї дії;

— короткочасні (доба) процеси, пов'язані із залповими викидами забруднюючих речовин при поломці очисного
устаткування, аварійних розливах, проривах і т.д.;

— тривалі (сезон) процеси, характерні для опалювального сезону, коли забруднення природного середовища відбувається
найбільш інтенсивно і зони дії та впливу значно
більше, ніж в інші періоди;

— постійні (багаторічні) процеси, що забезпечують
найбільш стійкий розвиток і функціонування ППС: видобуток корисних копалин, збагачення, виплавка металу.

Ієрархія часу впливає на мету, завдання і методи дослідженьі на отримані результати. Тому при аналізі та інтерпретації результатів необхідно знати тривалість процесу, що відбувається.

ВИСНОВОК 2: природно-промислова система— це територіальна структурна одиниця ноосфери, що утворилася в процесі суспільного розвитку життя на Землі і складається із взаємодіючих компонентів природного середовища та виробництва, які обмінюються в певний проміжок часу речовиною, енергією і(або) інформацією.

Л.10

Екологічна рівновага в ППС

Охорона природи з позицій інженерної екології

ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ 11, 12

Розділ 2

Характеристика взаємозв’язків у системі „людина-природа”

Тема 2.1. Антропогенний вплив на атмосферу

Атмосфера та її склад

Атмосфера– газова оболонка Землі, її маса 5,9· 10 ¹⁵ т, об'єм – 13,2·10 ²⁰ м ³.

Основні газові компоненти атмосфери:

· азот -78 %;

· кисень – 20,85 %;

· аргон – 0,93 %;

· вуглекислий газ – 0,033 %, решту (0,187 %) складають – неон, криптон, озон, ксенон, гелій, водень.

Забруднення атмосфери

Якість атмосфери

Природні джерела забруднення навколишнього середовища

Основними природними джерелами забруднення навколишнього середовища є:

- сонячна радіація;

- космічний пил як наслідок згоряння метеоритів. Щороку на планету осідає від 2 до 5 млн. тон пилу;

- пожежі (лісові, степові, торф’яні );

- виверження вулканів;

- випаровування з поверхні морів та океанів.

Природний пил є складовою атмосфери. Розміри його часточок складають 10^-5...10^-6 м. Частинки пилу мають як органічне, так і неорганічне походження і утворюються в результаті руйнування і вивітрювання гірських порід і ґрунтів, вулканічних вивержень, випаровувань з поверхні океану і пожеж. Степ і пустеля також можуть бути джерелами пилу.

Пил в атмосфері сприяє конденсації водяної пари і утворенню опадів. Природний пил захищає живі організми від сонячного випромінювання.

При біологічному розкладанні речовин в атмосферу потрапляють вуглеводні, оксиди азоту, вуглецю, сірководень, аміак.

Антропогенні джерела забруднення

ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ 13, 14

Антропогенні джерела забруднення.

Розглянемо типи забруднюючих речовин, які виділяються при роботі різних видів промисловості:

Підприємства енергетики

95% енергії отримають при згорянні палива (газу, нафтопродуктів, вугілля). В той же час при згорянні палива в атмосферу викидаються оксиди вуглецю, оксиди азоту, оксиди сірки, оксиди ванадію (при спалюванні рідкого палива).

Підприємства металургії

При виплавлянні 1 тонни чавуну в атмосферу поступає 4,5 кг пилу, 2,7 кг оксиду сірки, 0,6 марганцю, а також виділяється деяка кількість ртуті, фосфору, свинцю і миш'яку.

Хімічна і нафтохімічна промисловість

Виробництво лакофарбових виробів, пластмаси, добрив, неорганічних кислот забруднюють атмосферу, як твердими частинками, так і аерозолями.

Промисловість будівельних матеріалів

Основний забруднювач – пил, різного гранулометричного складу.

Целюлозно-паперова промисловість

Забруднюється атмосфера парами хлору, оксидами сірки, сірководнем.

Транспорт

При своїй роботі транспорт виділяє в атмосферу оксиди вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, пил, сажу.

Наслідки антропогенного забруднення атмосфери

Кислотні дощі

Смоги

Смоги в залежності від умов виникнення поділяються на 3 види:

· Лондонський смог (чорний);

· Лос-анджелеський смог (білий);

· Крижаний смог.

Умови появи Лондонського смогу:

· низькі температури (0°С);

· вологість повітря (100%);

· підвищений вміст в повітрі сажі, оксидів вуглецю, азоту, сірки;

· відсутність перемішування шарів повітря у вертикальній площині.

Лос-Анджелеський смог (білий, фотохімічний);

Його поява була відмічена в 30-х роках ХХ сторіччя. Це найбільш небезпечний вид смогу, який виникає в повітрі, забрудненому викидами вихлопних газів Лос-Анджелеса за наявності сонячного світла і в результаті фотохімічних реакцій. Візуально він є білим туманом з неприємним запахом, Шкідливий вплив проявляється у вигляді запалення слизистої оболонки очей, органів дихання, виникають напади задухи.

Виникає такий смог за умов:

· температура 30°С та вище;

· відсутність перемішування шарів повітря у вертикальній площині (інверсія);

· значна концентрація вихлопних газів, таких як оксиди вуглецю, азоту, а також наявність озону.

На Україні подібний смог спостерігався в Дніпропетровську, Запоріжжі, Донецьку, Ялті і Києві.

Крижаний смог складається з дрібних кристалів льоду, які утворюють білий туман. Цей вид смогу характерний для північних районів, де температура повітря сягає -30°С, невисока вологість і повітря забруднене вихлопними газами автотранспорту.

Наслідки впливу смогів:

· запалення слизистої оболонки очей і органів дихання;

· напади задухи, астми;

· при тривалому знаходженні людини в районі забруднення – збільшується кількість серцево–судинних захворювань, внаслідок чого збільшується смертність населення;

· руйнування будівель та споруд;

· збільшення корозії металевих споруд і виробів.

Для зниження негативного впливу транспортних засобів на навколишнє середовище рекомендуються такі заходи:

· обмеження швидкості руху транспортних засобів;

· ліквідація світлофорів або дво- трирівнева розв'язка;

· проектування об'їзних шляхів для транзитного транспорту;

· спорудження мереж електротранспорту і метрополітену;

· використання екологічно чистих видів палива (природний газ, спирт, на основі рапсової олії) або альтернативного (сонячні батареї, електрика, водень);

· створення економічних двигунів.