Хімічна екологія 1
Міністерство освіти і науки Укаїни
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти «Тамбовський державний технічний університет»
М.І. ЛЕБЕДЄВА, І.А. АНКУДІМОВА, О.С. ФІЛІМОНОВА
Світлої пам'яті Надії Олександрівни Сухорукової присвячується
(ЗАВДАННЯ, ВПРАВИ, Контрольні запитання)
Рекомендовано Вченою радою університету як навчальний посібник
Тамбов Видавництво ФГБОУ ВПО «ТДТУ»
Доктор хімічних наук, професор завідувач кафедри хімії ФГБОУ ВПО «ТДТУ»
Доктор медичних наук доцент кафедри ПіЗОС ФГБОУ ВПО «ТДТУ»,
Навчальний посібник складено відповідно до Державного освітнього стандарту. Представлені чотири розділи (атмосфера, гідросфера, літосфера і екологічні аспекти в оцінці і прогнозуванні здоров'я людини), які включають в себе теоретичну частину, рішення типових задач і задачі для самостійного вирішення, різні за складністю та структурі.
в області екології і валеологія
Жан Батіст Ламарк
Виникнувши в надрах біології (з 1922 р її називали біоекология), в даний час екологія являє собою складний інтегрований комплекс наук, що охоплює коло явищ в біосфері, хімії, хімічної технології, сільському господарстві і т.д. Екологія є перехрестям для фахівців всіх напрямків. Екологічні знання є нагальною потребою сьогодення, коли навчальним класом є весь світ.
в Європейській частіУкаіни «порушення екології на великій території Центрального і Приволзького федеральних округів», повінь
в Пакистані, викликана зливами, руйнівні урагани в Європі і Північній Америці і т.д. і т.п.
природи. Для вирішення цієї проблеми потрібно якісно новий підхід до оцінки взаємодії людини з навколишнім середовищем, що призводить до зміни хімічного складу компонентів довкілля і до зміщення природної рівноваги.
Хімічні знання - невід'ємна частина знань про основи охорони природи, раціональному природокористуванні і розумному, чи не руйнівний перетворенні навколишнього середовища. Підтвердженням зв'язку екології з хімією є відкриття німецьким хіміком Ю. Лібіх першого закону екології - закону мінімуму. Роль хімії у вирішенні екологічних проблем на сучасному етапі значна: вивчаючи склад, будова і властивості речовин, хімія повинна пояснити, як поводиться то, або інша речовина в атмосфері, грунті, водному середовищі, які впливи надають воно і продукти його перетворень на біологічні системи ; розкриваючи механізми біогеохімічних процесів в природному кругообігу елементів, хімія сприяє вирішенню завдання найбільш природного «безболісного» входження промислового виробництва в природні цикли, роблячи його частиною будь-якої екосистеми; використовуючи різноманітні методики хіміко-аналітичного контролю стану об'єктів навколишнього середовища або якості готової продукції ряду галузей промисловості (харчової, нафтохімічної, мікробіологічної, фармацевтичної і т.д.), хімія дозволяє отримати інформацію, необхідну для подальшого прийняття рішень про запобігання надходження шкідливих речовин в контрольовані об'єкти, очищення цих об'єктів, способи їх захисту і т.д.
Сьогодні екологія - це не тільки розділ біології, а самостійна комплексна наука зі своїми численними законами і правилами. Хімічна компонента в освітніх програмах має особливе значення. У питаннях екології будь-яка позиція активна. Ми ж прідержі-
«Хімія в екології - це провідне, а не п'яте колесо
Запобігання глобальних екологічних проблем можливе лише в умовах розробки та впровадження в життя концепції сталого розвитку суспільства. Одне з головних умов реалізації цієї концепції є екологічна грамотність і вміння так організувати будь-яку практичну діяльність, щоб вона надавала мінімальну віз
дію на навколишнє природне середовище. Сталий розвиток неможливий без обмеження антропогенного впливу на біосферу, без оцінок допустимих меж самовідновлення природних систем.
Рішення економічних і екологічних проблем можливо, якщо економікаУкаіни базуватиметься на інтенсивних принципах розвитку. Модернізація країни - радикальний поворот від ресурсопотребляемой економіки до енергоефективним, природозберігаючих технологій. Україна покликана стати лідером в цій області, бо вона володіє колосальними біосферними ресурсами, в значній мірі забезпечують існування людства в цілому.
Короткі методичні вказівки до виконання контрольних робіт
Вивчення екології передбачає самостійну роботу з літературою, вказаною в даному навчальному посібнику відповідно до програми курсу. Контроль рівня засвоєння матеріалу, що вивчається здійснює викладач на основі перевірки контрольної роботи, зданої студентом до початку екзаменаційної сесії в університеті. Контрольна робота включає: теоретичну частину - відповіді на два питання з різних тем курсу; практичну - рішення 3 - 5 завдань. Відповіді на питання повинні бути ґрунтовними, з наведенням прикладів, що підтверджують ті чи інші положення екологічних закономірностей, із зазначенням літературних джерел. Відповіді на контрольні питання і рішення задач є важливим елементом вивчення курсу екології, оскільки дозволяє краще засвоїти теоретичний матеріал, зменшити проблему формалізації знань. Рішення задач повинно починатися з повного написання умови задач і супроводжуватися поясненням проведених дій, зазначенням підставлених в формулу величин, посилань на джерела, звідки взяті нормативні та довідкові дані, висновками і результатами проведених обчислень.
Результати перевірки можуть бути наступні:
∙ «зараховано» - вказує на правильність відповідей і рішень з теоретичної та практичної частин контрольної роботи;
∙ «зараховано умовно» - при наявності несуттєвих помилок, недоліків; в цьому випадку необхідно провести роботу над помилками і вміти відповісти на зауваження викладача під час здачі заліку або іспиту за курсом;
∙ «не зараховано» - при наявності грубих помилок в роботі, відсутності відповідей на окремі питання або грубі помилки при вирішенні завдань.
У період екзаменаційної сесії знання і результативність самостійної роботи над курсом заглиблюються на лекційних і практичних заняттях. Формою звітності за курсом «Екологія» є залік або іспит.
1.1. ПОНЯТТЯ ПРО шкоди атмосфері
Кисень. Хіміками вигаданий дух. Кажуть без нього жити неможливо. Дурниця. Без грошей жити неможливо.
Атмосфе0ра (від. Грец. Ἀ τμός - пар і σφα ῖ ρα - куля) - газова оболонка (геосфера), навколишнє планету Земля. Внутрішня її поверхня покриває гідросферу і частково земну кору, зовнішня межує з навколоземної частиною космічного простору. Останнім часом на еволюцію атмосфери став впливати людина. Результатом його діяльності став постійний значне зростання вмісту в атмосфері забруднюючих речовин, тому виникла необхідність в підрахунку збитку, що наноситься їй.
Економічний збиток може бути: фактичним (розрахунковим) збитком - фактичні втрати, шкоди, завданих народному господарству в результаті забруднення навколишнього середовища; можливим - це збиток народному господарству, який міг би бути в разі відсутності природо-
охоронних заходів; ФБР запобігло збитком - різниця між можливим і фактичним збитками в певний момент часу.
Методично визначення збитку має вестися в такій послідовності: визначення рівня забруднення навколишнього середовища; виявлення залежності між рівнем забруднення навколишнього середовища і якісним і кількісним впливом на людину, природу і об'єкти людської діяльності; розрахунок економічного збитку, виходячи з кількісних оцінок впливу забруднення на людину і навколишнє середовище.
Як показують дослідження, економічний збиток від забруднення атмосфери складається з локальних збитків:
У = У з + У з + У до + У п.
де Уз - шкоду, яку завдають підвищеною захворюваністю населення; У с - шкоди сільському і лісовому господарствам; У к - збиток житловому, комунальному та побутовому господарствам; У п - збиток промисловим об'єктам.
Збиток кожному підрозділу складається зі збитку по всіх зонах. Розмір шкоди, викликаної народному господарству підвищеною захворюваністю населення через забруднення повітряного басейну пилом, сірчаним ангідридом і окисом вуглецю, а також комунальному, сільському і лісовому господарствам від викидів пилу і сірчистого ангідриду розрахо-
ють за рівнянням
Приклад 1. Промисловим підприємством викидається щорічно в атмосферу 5 тис. Т пилу, при цьому в першій зоні забруднюється 15 га сільськогосподарських і лісових угідь. Середня висота викиду становить 50 м. Визначте збиток, заподіяний сільському і лісовому господарствам.
Рішення. Розмір шкоди, викликаної пилом, визначаємо згідно з табл. 1 для однієї зони. На наступні зони зазначені кількості пилу не впливають, тому в розрахунках не беруть участь. Значення питомої шкоди беремо з табл. 2, він складе для пилу в першій зоні 0,9 р. Коефіцієнти для коригування питомих збитків при висоті викиду 50 м для всіх зон рівні 1 (табл. 3). Збитки, заподіяні сільському і лісовому господарствам складе
У с, л = 5,0 · 0,9 · 15 = 67,5 р.
Приклад 2. Промислове підприємство викидає щорічно в атмосферу 15 тис. Т пилу. У першій зоні проживає тисяча, в другій - 2 тис. Чоловік. Середня висота викиду становить 120 м. Визначте збиток, заподіяний охорони здоров'я.
Рішення. Відповідно до табл. 1 шкоду, яку завдають пилом, визначаємо для першої і другої зон, так як на такі зони вказану кількість пилу не впливає. Згідно табл. 4, питомі збитки в першій зоні складуть 405 р. а в другій - 243 р .; коефіцієнти для коригування знайдених величин при висоті викиду 120 м (табл. 3) складуть для першої і другої зони 0,6 і 0,7 відповідно.
Збиток через підвищеної захворюваності населення, що проживає в забрудненому районі, складе
У з = 15 · (405 · 0,6 · 1 + 243 · 0,7 · 2) = 8748 р.
Рішення. Згідно табл. 6, питома збиток в першій зоні становить 175 р. в другій - 105 р. Коефіцієнти для коригування викидів при висоті 90 м для першої зони становить 0,6; для другої - 0,7. Збитків системі охорони здоров'я складе
У з = 15 (175 · 0,6 · 1 + 105 · 0,7 · 2) = 3780 р.
Приклад 4. Промисловим підприємством викидається щорічно в атмосферу 4,5 тис. Т SO 2. при цьому в першій зоні забруднюється 15 га, у другій зоні забруднюється 500 га сільськогосподарських і лісових угідь. Середня висота викиду становить 50 м. Визначте збиток, заподіяний сільському і лісовому господарствам.