672

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра экологии, защиты леса и лесного охотоведения

ЭКОЛОГИЯ

Методические указания для прохождения экологической практики студентами специальности 190702– Основы безопасности движения.

ВОРОНЕЖ 2007

2

УДК 373.167.1:574

Чеботарев В.В., Царалунга В.В. ЭКОЛОГИЯ. Методические указания для прохождения экологической практики студентами специальности 190702 – Основы безопасности движения. Воронеж. ВГЛТА, 2007.

Ответственный редактор доктор биологических наук, профессор Харченко Н.А.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА.

Рецензент: директор ВГПБЗ, Кандидат биологических наук А.И. Масалыкин.

3

ВВЕДЕНИЕ

Экология – одна из академических наук, которая исследует процессы и явления, в соответствии с которыми устроена природа. Экология исследует принципы функционирования основных компонентов биосферы – атмосферы, литосферы и гидросферы, являющихся средой обитания живых организмов, закономерности взаимодействия природы и общества.

Современная экологическая ситуация вызывает обоснованную тревогу всех людей планеты. Для сохранения цивилизации необходимо переосмысление экологических ценностей, включающих природные ресурсы, в том числе чистый воздух и воду, плодородные почвы, лесные богатства и многообразие живых организмов.

Транспортный комплекс относится к основным источникам загрязнения окружающей природной среды. Основные виды воздействия на окружающую среду автотранспорта – загрязнение токсичными веществами атмосферного воздуха отработавшими газами автомобилей; выбросы вредных веществ в атмосферу от стационарных источников; размещение и утилизация отходов от эксплуатации транспорта; загрязнение поверхностных вод и водоемов ливневыми сточными водами с объектов, обслуживающих транспортные средства.

Человек не может жить, не оставляя после себя твердые бытовые отходы. Отходы собираются как на специализированных (санкционированные места), так и на стихийно возникающих свалках (неразрешенные места). Несанкционированные свалки, вследствие биохимических процессов разложения, оказывают вредное воздействие на окружающую среду. Свалки бытовых отходов не только загрязняют почву, воду и воздух, там, в огромных количествах разводятся крысы, мыши и насекомые, что угрожает вспышками инфекционных заболеваний.

Целью учебной практики является усвоение и понимание механизма взаимодействия всех компонентов биосферы и осознание хрупкости ее равновесия.

Объектами прохождения учебной экологической практики являются природные и природоохранные объекты г. Воронежа. При прохождении данной практики студенты знакомятся с различными методами экологических полевых наблюдений, учатся выявлять степень воздействия на природные экосистемы абиотических, биотических и антропогенных факторов. Фиксируют различные показатели состояния фитоценоза, составляют описание экосистем. Ведут учет интенсивности транспортного потока. Производят расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу выхлопными газами автотранспорта.

По результатам прохождения экологической практики студенты составляют отчет (форма отчета приведена в конце методических указаний) и сдают зачет.

4

День 1.

РАСЧЕТ ВЫБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ОТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ АВТОПРЕДПРИЯТИЙ

Задание 1. Расчет выбросов загрязняющих веществ при проведении сварочных работ.

На сварочном участке применяется электродуговая сварка штучными электродами, а также газовая сварка и резка металла. Количество выделяющихся загрязняющих веществ при сварке зависит от марки электрода и марки свариваемого материала, типа швов и других параметров сварочного производства.

Расчет валового выброса загрязняющих веществ, при всех видах электросварочных работ М, т/год, проводится по формуле:

M = g B 10−6 ,

где g - удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества г на кг расходуемых материалов, г/кг; (марганец – 0.43, оксид железа – 9.17)

В - масса расходуемого за год сварочного материала, кг. Расчет максимально-разового выброса, G , г/с,

где g - удельный показатель выделяемого загрязняющего вещества г на кг расходуемых материалов, г/кг;

В/ – максимальное количество сварочных материалов расходуемых в течение часа, кг;

t – время, затрачиваемое на сварку в течение рабочего дня, ч.

Расчет валового и максимально разового выброса загрязняющих веществ при газовой сварке ведется по тем же формулам, что и для электродуговой сварки, только вместо массы расходуемых электродов берется масса расходуемого газа.

Задание 2. Расчет выбросов пыли древесной при механической обработке древесины.

Количество выделяемой древесной пыли при механической обработке древесины зависит от технологического процесса обработки древесины (пиление, фрезерование, строгание), типа используемого оборудования и количества переработанной древесины.

Расчет количества выделяемой пыли ведется по удельным показателям в зависимости от времени работы каждой единицы оборудования.

5

Расчет валового выброса пыли древесной М, т/год, проводится по формуле:

M = g t n 3600 10−6 k ,

где g - удельное выделение пыли древесной, г/с; (g = 1.75) t - время работы станка в смену, ч;

n - количество станков данного типа, шт.; k - количество дней работы станков в год.

При наличии циклонов их эффективность составляет 70 %.

Задание 3. Расчет выбросов загрязняющих веществ от станков механической обработки металлов.

Механической обработке подвергаются металлы, сплавы, неметаллы. Для холодной обработки материалов используют токарные, фрезерные, шлифовальные, заточные, сверлильные и другие станки.

Характерной особенностью процессов механической обработки хрупких металлов (чугун, цветные металлы и т.п.) является выделение твердых частиц (пыли металлической). При обработке стали на шлифовальных и заточных станках, также образуется абразивная пыль, а на остальных станках – отходы только в виде стружки. При применении смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) образуются аэрозоли минеральных масел и различных эмульсоров.

Расчет валового выброса загрязняющего вещества М, т/год, определяется отдельно для каждого станка по формуле:

M = 3600 K t n 10−6 ,

где: К - удельное выделение загрязняющего вещества технологическим оборудованием, г/с; (пыль абразивная – 0.013, металлическая – 0.02)

t - время работы одной единицы оборудования в день, час. n – количество дней работы станка в год.

При расчете валовых и максимально-разовых выбросов пыли металлической принимают во внимание, что коэффициент оседания пыли Кос составляет 0,2, т.е. в атмосферу выбрасывается 20 % массы образующейся пыли.

Расчет максимально-разового выброса G, г/сек, для пыли производится по формуле

G = К KOC 10−3 ,

где Кос – коэффициент оседания пыли металлической.

6

День 2.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ АВТОТРАНСПОРТА НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Проблема загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами, содержащимися в отработанных газах автомобилей, является одной из глобальных. Степень воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду определяется с помощью целого ряда расчетных

загрязнение атмосферного воздуха по улицам Тимирязева и Ломоносова. Задание 1. Определить интенсивность движения автотранспортных

средств.

С этой целью подсчитывается количество движущегося транспорта по соответствующим видам подвижного состава за 1 час. Вид автомобиля определяется в зависимости от типа двигателя, используемого вида топлива (бензин или дизельное топливо), а также от объема двигателя и габаритных размеров (смотри таблицу №2).

Задание 2. Определите зону активного загрязнения.

Зона активного загрязнения (ЗАЗ) имеет объем параллелепипеда с длиной (L , м), равной длине трассы; шириной – (n), равной ширине транспортной магистрали, увеличенной на размер ширины полосы отвода (обочина дороги – 100 м); высота распространения загрязняющих веществ

(h) – 5 м. Зона активного загрязнения рассчитывается по формуле VЗАЗ = L (n + 200) h, м3

Задание 3. Определить концентрацию веществ, вырабатываемых автомобильным транспортом.

Для расчета произведенной массы выброса (х) загрязнителя от транспортных средств используется формула:

Lmх . kгор . kхтс

Мх = --------------------------------, мг/ м3 ,

VЗАЗ

Где:

L – длина трассы, м;

Mх - масса токсичных выбросов (х) вещества, выбрасываемого одним автомобилем в зону активного загрязнения, мг/ м3;

mх – пробеговый выброс (х) вещества (таблица №2);

Kгор – коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющий веществ при движении по территории населенных пунктов; Kхтс – коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автомобиля на массовый выброс (х) загрязняющего вещества (таблица

№3);

VЗАЗ – зона активного загрязнения, м3

7

Значение kгор в зависимости от типа населенных пунктов для грузовых автомобилей и автобусов в городе с 1 млн. жителей по всем видам загрязняющих веществ, кроме оксида серы и свинца, равняется 1. Коэффициент для оксида серы и свинца составляет 1,25.

Задание 4. Рассчитать выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Для выполнения задания используются результаты заданий №1 и 3.

Полученные расчетные величины представьте в виде таблицы и сравните с ПДК.

Справка: ПДК (предельно допустимая концентрация веществ, максимально-разовый выброс) в воздухе населенных пунктов, мг/ м3 составляют: оксид серы (1У), сернистый газ – 0,5; оксид азота (1У) – 0,085; оксид углерода (П), угарный газ – 5,0; углерод – 0,5.

Таблица 1– Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу

Таблица 2 – Справочные материалы: Выбросы загрязняющих веществ от подвижного состава при движении в населенных пунктах (пробеговый выброс (mх, г/км)

8

Таблица 3 – Значения коэффициентов kхтс для различных типов подвижного состава

День 3. ОБЛАГОРАЖИВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ВГЛТА И ПРИЛИГАЮЩИХ

ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ

Проблема отходов стала одной из важнейших экономических, ресурсных и экологических проблем регионов. Опасность отходов велика, поскольку соединения, входящие в их состав, могут оказывать вредное воздействие, загрязняя атмосферу, почву, поверхностные и подземные воды

Все отходы можно разделить на две большие группы: отходы потребления (бытовые отходы, отходы пластмассы, макулатура, стеклобой, люминесцентные лампы и др.) и отходы производства (промышленные отходы).

По заданию руководителя практикой, производится сбор и удаление отходов пластмассы, макулатуры и стеклянных бутылок с территории ВГЛТА. При выполнении этой работы студенты фиксируют наиболее загрязненные места, подсчитывают отходы по массе (визуально) и видам. При написании отчета составляется карта-схема, на которой отмечаются наиболее загрязненные участки территории по видам отходов.

День 4. ОПИСАНИЕ ЛЕСНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ

Перед выходом на объект для полевых наблюдений студенты знакомятся с такими понятиями как древостой, подрост, подлесок, живой напочвенный покров и др. (дано в описании «Лес, как экологическая система»).

При полевом обследовании отмечается дата, географическое положение в рельефе, условия увлажнения, почва, мертвый покров, живой напочвенный покров, травянистый покров, зооценоз.

9

Дата. Указывается день выхода.

Географическое положение. Указывается область, район, населенный пункт. Можно дать и другие ориентиры для более точной привязки.

Положение в рельефе. На равнине или на склоне. Если на склоне, указать экспозицию и крутизну склона.

Условия увлажнения. Сухо, влажно, сыро, и т.п.

Климатические факторы. Указать, какие климатические факторы воздействуют в данный момент.

Почва. Чернозем, суглинистая, глинистая, супесчаная, песчаная и др.

Мертвый покров. Указать степень покрытия почвы подстилкой (в %), ее толщину, компоненты (листья, кора, ветви и т.п.).

Описание лесной экосистемы производится по следующей форме: Бланк описания лесной экосистемы

Дата_______________________________________________________

Географическое положение____________________________________

Положение в рельефе_________________________________________

Условия увлажнения_________________________________________

Климатические факторы______________________________________

Почва______________________________________________________

Мертвый покров_____________________________________________

Фитоценоз Древостой__________________________________________________

Ярусность:

1-й ярус____________________________________________________

2-й ярус____________________________________________________

3-й ярус____________________________________________________

Подрост____________________________________________________

Возобновление древостоя_____________________________________

Подлесок___________________________________________________

Живой напочвенный покров___________________________________

Зооценоз Видовой состав______________________________________________

10

ЛЕС, КАК ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА.

Учение о лесе, как о сообществе, было создано Г.Ф. Морозовым. Он, в частности, писал: "...Лес не есть простая совокупность древесных растений, а есть ассоциация, сообщество древесных пород, то есть такое множество, в котором растения проявляют не только индивидуальную жизнь, но и общественную, обнаруживая друг на друга разнообразные влияния и порождая социальные явления, которые изолированно растущим деревьям не знакомы и не свойственны".

Влитературе накопилось большое число определений фитоценоза.

Висторическом плане наибольшим признанием пользуются определения В. Н. Сукачёва и А. П. Шенникова:

"Под фитоценозом (растительным сообществом) следует понимать всякую совокупность растений на данном участке территории, находящуюся в состоянии взаимозависимости и характеризующуюся как определенным составом и строением, так и определенными взаимоотношениями со средой". В лесном фитоценозе выделяют наземную часть, включающую ряд основных компонентов: древостой, подрост, подлесок, напочвенный покров и подземную, в которой располагаются корни наземных лесных растений и, кроме того, обитают многочисленные микро- и макроорганизмы. Под последней, имеется в виду почва, как составная часть леса, и материнская горная порода, из которой образуется почва и куда также могут проникать корни отдельных деревьев. Почва дает влагу и пищу растительным компонентам леса, придает лесу физическую и физиологическую устойчивость.

Древостой - основной биологический компонент лесного сообщества. Один древостой может отличаться от другого по многим признакам, прежде всего по составу пород. Если древостой состоит из одной породы (например, сосны), он называется чистым, если из нескольких (сосна, дуб, береза) - смешанным.

Кроме состава различают еще форму древостоев. Если все деревья в древостое имеют примерно одинаковую высоту (с примерными колебаниями от средней до 15 %), вследствие чего образуется как бы один общий ярус, то это будет простой древостой. Если же образуются два (и более) ярусов, то это пример сложного древостоя. В природе часто встречается, например, 2-ярусный древостой, когда верхний ярус занимает сосна или дуб, а в нижнем ярусе растет береза.

Важное биологическое значение имеет возраст древостоя, с которым связаны этапы роста. Древостои бывают одновозрастные и разновозрастные. Абсолютно одновозрастные древостои образуются в результате одновременно проведённой посадки или посева. Иногда они возникают и в естественном лесу после пожара в год обильного урожая семян.

Древостои отличаются также по своему происхождению, т. е. в зависимости от того, образовались они естественным путем или же