Реферат : Экология в примерах и фактах
1. Перспективы внедрения в производство малоотходных и безотходных технологий
Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства — создание малоотходной и безотходной технологии.
Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.
В 1984 г. комиссия ООН приняла более конкретное определение данного понятия: “Безотходная технология — это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используется сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы — производство — потребитель — вторичные ресурсы — таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования”.
Под безотходной технологией понимают также способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным, чем “безотходная технология”, следует считать термин “малоотходная технология”, так как в принципе “безотходная технология” невозможна, ибо любая человеческая технология не может не производить отходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходности нереально (Реймерс, 1990), поскольку противоречит второму началу термодинамики, поэтому термин “безотходная технология” условен (метафоричен). Технологию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, называют малоотходной, и на современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.
[sms]
Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, т. е. рециркуляция. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5 % энергозатрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосферу [Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. — Ростов-на-Дону: Издательство “Феникс”, 2001].
Разработаны следующие рекомендации по организации малоотходных и ресурсосберегающих технологий:
все производственные процессы должны осуществляться при минимальном числе технологических этапов, поскольку на каждом из них образуются отходы, и теряется сырье;
технологические процессы должны быть непрерывными, что позволяет наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
при разработке нового технологического оборудования необходимо предусматривать широкое использование автоматических систем на базе компьютерной техники, обеспечивающих оптимальное ведение технологических процессов с минимальным выходом вредных веществ;
единичная мощность технологического оборудования должна быть оптимальной, что соответствует максимальному коэффициенту полезного действия и минимальным потерям;
выделяющаяся в различных технологических процессах теплота должна быть полезно использована, что позволит сэкономить энергоресурсы, сырье и снизить тепловую нагрузку на окружающую среду [Природопользование: Учебник. // Под ред. Арустамова Э. А. — М.: Издательский Дом “Дашков и Ко”, 2000].
Одним из важнейших направлений в области создания безотходных и малоотходных производств является переход на новую экологическую технологию с заменой водоемких процессов безводными или маловодными.
Прогрессивность новых технологических схем водоснабжения определяется тем, насколько в них уменьшилось, по сравнению с ранее действующими, водопотребление и количество сточных вод, и их загрязненность. Наличие большого количества сточных вод на промышленном объекте считается объективным показателем несовершенства используемых технологических схем.
Разработка безотходных и безводных технологических процессов — наиболее рациональный способ защиты окружающей природной среды от загрязнения, позволяющий значительно уменьшить антропогенную нагрузку. Однако исследования в этом направлении еще только начинаются, поэтому в различных областях промышленности и сельского хозяйства уровень экологизации производства далеко неодинаков.
В настоящее время в нашей стране достигнуты определенные успехи в разработке и внедрении элементов экологически безопасной технологии в ряде отраслей черной и цветной металлургии, теплоэнергетики, машиностроения, химической промышленности. Однако полный перевод промышленного и сельскохозяйственного производства на безотходную и безводную технологии и создание полностью экологизированных производств сопряжены с весьма сложными проблемами различного характера — организационными, научно-техническими, финансовыми и др., и поэтому современное производство еще долгое время будет потреблять для своих нужд огромное количество воды, иметь отходы и вредные выбросы [Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология – Ростов-на-Дону: Издательство “Феникс”, 2001].
2. Источники шума и вибрации, методы снижения их воздействия на человека
В соответствии с ГОСТ 24346-80 (СТ СЭВ 1926-79) “Вибрация. Термины и определения” под вибрацией понимается движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений, по крайней мере, одной координаты.
Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машин и агрегатов неуравновешенные силовые воздействия. Источники вибраций — возвратно-поступательно движущиеся системы (кривошипно-шатунные механизмы, ручные перфораторы, пломбиры, вибротрамбовки, приборы для упаковки товаров и пр.), а также неуравновешенные вращающиеся массы (электрические и пневматические шлифовальные и режущие машины, режущие ). Иногда вибрацию создают удары взаимодействующих деталей в зубчатых зацеплениях, подшипниковых узлах и других механизмах. Наличие дисбаланса приводит к появлению неуравновешенных сил, вызывающих вибрацию. Причиной дисбаланса может быть неоднородность материала вращающегося тела, несовпадения центра массы тела и оси вращения, деформация деталей от неравномерного нагрева при горячих и холодных посадках и т. д.
Тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты. При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения и даже разрывы. Систематическое воздействие общих вибраций (вибраций рабочих мест), характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности.
При работе с ручными машинами, вибрация которых имеет максимальный уровень энергии в высокочастотной области спектра (выше 125 Гц), возникают сосудистые расстройства с наклонностью к спазму периферических сосудов. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8 – 10 лет (формовщики, бурильщики), при воздействии высокочастотной вибрации — через 5 и менее лет (шлифовщики, рихтовщики).
Основные методы борьбы с вибрациями:
снижение вибраций воздействием на источник возбуждения путем снижения или ликвидации побуждающих сил;
устранение режима резонанса посредством рационального выбора массы или жесткости колеблющейся системы;
вибродемпфирование за счет использования конструкционных материалов с большим коэффициентом трения, нанесения на вибрирующие поверхности слоя упруго-вязких покрытий с большими потерями на трение, преобразованием механической колебательной энергии в другие ее виды;
динамическое гашение колебаний путем присоединения источника вибрации к защищающему объекту, который уменьшает размах вибрации;
изменение конструктивных элементов машин и различных конструкций.
Также одним из вредных факторов производства, который негативно влияет на организм человека, является шум.
В различных отраслях экономики, на предприятиях и фирмах имеются источники шума — это , машины, работа которых сопровождается шумом, людские потоки. Постоянно находящийся в этих условиях персонал, рабочие, операторы подвергаются воздействию шума, вредно действующего на их организм и снижающего производительность труда. Длительное воздействие шума может привести к развитию такого профессионального заболевания, как “шумовая болезнь”. В ряде документов, принятых в нашей стране и за рубежом, направленных на охрану окружающей среды, подчеркивается необходимость снижения уровня шума.
Шум как гигиенический фактор представляет собой совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека, мешающих его работе и отдыху.
К настоящему времени накоплены многочисленные данные, позволяющие судить о характере и особенностях влияния шумового фактора на слуховую функцию. Помимо действия шума на органы слуха, установлено его вредное влияние на многие органы и системы организма, в первую очередь на центральную нервную систему, функциональные изменения в которой происходят раньше, чем диагностируется нарушение слуховой чувствительности. Действие шума может привести к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, сдвигам в обменных процессах, нарушению функционального состояния сердечно-сосудистой системы.
Основными методами борьбы с шумом являются:
устранение причины шума или существенное его ослабление в самом источнике при разработке технологических процессов и проектировании оборудования;
изоляция источника шума от окружающей среды средствами звукозащиты и звукопоглощения;
уменьшение плотности звуковой энергии помещений, отраженной от стен и перекрытий;
рациональная планировка помещений;
применение средств индивидуальной защиты от шума;
рационализация режима труда в условиях шума;
профилактические мероприятия медицинского характера [Безопасность жизнедеятельности: Учебник. // Под ред. Арустамова Э. А. — М.: Издательский Дом “Дашков и Ко”, 2000].
3. Аксиома иерархической организации
Все живые организмы, населяющие нашу планету, существуют не сами по себе, они зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействие. Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных форм организмов и самого различного образования их жизни.
Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи.
1.Молекулярный уровень
Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других важных органических веществ.
2. Клеточный уровень
Клетка — структурная и функциональная единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, т. к. они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.
3.Организменный уровень
Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций.
На организменном уровне организации внутрисистемные связи очень жесткие. Они практически друг друга не компенсируют. Это одно из очень важных отличий организменных систем от надорганизменных (таких, как популяция, биогеоценоз, и вся биосфера в целом). На этом уровне происходят такие эволюционные процессы как мутации.
4.Популяционно-видовой уровень
Под видом понимают совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы.
Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования, в конечном счете, ответственные за формо- и видообразование, т. е. за микроэволюцию.
5.Биогеоценотический уровень
Биогеоценоз — сообщество, совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания — компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.
В биогеоценозах идут важные эволюционные процессы — борьба за существование, отбор признаков, оказавшихся удачными, и наследование их. Именно здесь абиотическая среда включает в работу и биотические механизмы эволюции. Так, стремление снизить острую конкурентную борьбу за свет привело к возникновению растений, укладывающих все развитие “от семени до семени”, в очень короткий весенний период, когда листва у деревьев умеренных широт еще не распустилась.
6.Биосферный уровень
Биосфера — самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. Биосфера — это, собственно, “alma mater” всего живого на планете. На уровне биосферы как целостного осуществляется всеобщая функциональная связь живого вещества с неживой природой. Ее структурно-функциональными составляющими (подсистемами) являются биогеоценозы (экосистемы) [Шилов И. А. Экология: Учебник. — М.: Высшая школа, 1997]. Таким образом, биосферу можно рассматривать как самую большую экосистему. Здесь должны существовать особые механизмы, которые поддерживают гомеостаз биосферы как надорганизменной биокосной системы. Их можно перечислить в следующей логической последовательности:
Постоянный поток световой энергии на Землю как основной двигатель всех процессов.
Наличие трех функциональных групп живого вещества: продуцентов-автотрофов, консументов и редуцентов-гетеротрофов.
Осуществление аккумуляции световой энергии через автотрофность (фотосинтез и хемосинтез) и трансформацию ее по трофическим уровням консументов и редуцентов.
Разворачивание и усложнение сетевых трофических отношений за счет видового разнообразия биоты, что ведет к общей оструктуренности биосферы.
Увеличение информативной емкости системы.
Поддержание относительно стабильного биологического круговорота за счет слаженной работы трех функциональных групп.
Увеличение емкости биологического круговорота и скорости миграции химических элементов в геологическом разрезе времени.
Биосфера в ответе за малые и большие эволюционные преобразования, происходящие в органическом мире. Сам эволюционный процесс складывается из закономерной смены отдельных его фаз: ароморфозов, идиоадаптаций и катаморфозов.
Таким образом, в биосфере в целом осуществляются все эволюционные процессы, она ответственна за всю биоту и в тоже время — сама существует в результате жизнедеятельности биоты и ее взаимодействия с абиотической средой [Пивоварова Ж. Ф. Биосфера и человек: Учебное пособие. — Новосибирск: Издательство НГПУ, 1998].
4. Закон единства “организм — среда”
Организмы — реальные носители жизни, дискретные единицы обмена веществ. В процессе обмена организм потребляет из окружающей среды необходимые вещества и выделяет в нее продукты обмена, которые могут быть использованы другими организмами; умирая, организм также становится источником питания определенных видов живых существ. Таким образом, деятельность отдельных организмов лежит в основе проявления жизни на всех уровнях ее организации.
Изучение фундаментальных процессов обмена веществ в живом организме — предмет физиологии. Однако эти процессы протекают в сложной, динамичной обстановке естественной среды обитания, находятся под постоянным воздействием комплекса ее факторов. Поддержание устойчивого обмена веществ в колеблющихся условиях внешней среды невозможно без специальных адаптаций. Изучение этих адаптаций — задача экологии.
Все многообразие воздействующих на организм экологических факторов принято делить на две большие группы: абиотические и биотические. К абиотическим факторам относят элементы неживой природы: температура, влажность, химизм среды и т. п. Биотические факторы включают все воздействия со стороны живых организмов (как активные, так и пассивные). По характеру воздействия и по приспособительным реакциям эти две категории факторов принципиально различны.
Абиотические факторы прямо или косвенно (изменяя действие других факторов) воздействуют на организм через те или иные стороны обмена веществ. Некоторые из них играют сигнальную роль: не влияя непосредственно на обмен, они закономерно сочетаются с другими воздействиями. Поэтому восприятие сигнальных факторов может заранее подготовить организм к изменению состояния среды. Примером может быть сезонная динамика фотопериода, определяющая адаптивные сезонные перестройки в организме.
Существует два типа приспособления к внешним факторам. Первый заключается в возникновении определенной степени устойчивости к данному фактору, способности сохранять функции при изменении силы его воздействия. Это пассивный путь адаптации — адаптация по принципу толерантности. Такой тип приспособления формируется как характерное видовое свойство и реализуется преимущественно на клеточно-тканевом уровне.
Второй тип приспособления — активный. В этом случае организм с помощью специфических адаптивных механизмов компенсирует изменения, вызванные воздействующим фактором, таким образом, что внутренняя среда остается относительно постоянной. Активные приспособления — адаптация по резистентному типу — поддерживают гомеостаз внутренней среды организма.
Биотические факторы (пища, хищники, возбудители болезней, конкуренты и др.) оказывают совершенно другой эффект: действуя на организмы других видов, они в тоже время являются объектом воздействия с их стороны. Таким образом, правильнее говорить о биотических взаимодействиях организмов одного или разных видов. При этом длительные, устойчивые взаимосвязи происходят не между отдельными организмами, а между популяциями отдельных видов [Шилов И. А. Экология: Учебник. — М.: Высшая школа, 1997].
Экологические факторы среды могут оказывать на живые организмы воздействия разного рода:
как раздражители, вызывающие приспособительные изменения физиологических и биохимических функций;
как ограничители, обусловливающие невозможность существования в данных условиях;
как модификаторы, вызывающие анатомические и морфологические изменения организмов;
как сигналы, свидетельствующие об изменениях других факторов среды [Чернова Н. М., Былова А. М. Экология: Учебное пособие. — М.: Просвещение, 1981].
Но не только среда влияет на организм, но и организм влияет на среду. Постепенно идея о такой тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и процессов природы с позиций отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку все шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.
Результаты такого подхода незамедлительно сказались при исследовании общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на биотические, или физические, условия. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко увеличить, и все они свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой — сама воздействует на нее.
Библиографический список
Безопасность жизнедеятельности: Учебник. // Под ред. Арустамова Э. А. — М.: Издательский Дом “Дашков и Ко”, 2000.
Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. — Ростов-на-Дону: Издательство “Феникс”, 2001.
Пивоварова Ж. Ф. Биосфера и человек: Учебное пособие. — Новосибирск: Издательство НГПУ, 1998.
Природопользование: Учебник. // Под ред. Арустамова Э. А. — М.: Издательский Дом “Дашков и Ко”, 2000.
Чернова Н. М., Былова А. М. Экология: Учебное пособие. — М.: Просвещение, 1981.
Шилов И. А. Экология: Учебник. — М.: Высшая школа, 1997.
[/sms]
