Билет №1

1. Структура техносферы города, промышленной зоны, объектов транспорта и иных объектов. Принципы формирования регионов техносферы на человека и природу.

Техносфера - термин употребляется при описании современной цивилизации, для которой характерно повсеместное использование техники и научных методов преобразования действительности, представляющих собой основной фактор развития общества.

Город - это сложный природно-техногенный комплекс - экосистема, которая отличается от природной тем, что получает большую часть энергии не за счет солнечной радиации, а за счет сжигания топлива. Городская экосистема лишь в ограниченной степени способна к саморегуляции. Рельеф, как элемент природно-техногенного комплекса, как субстрат городского ландшафта, оказывает существенное влияние на формирование структуры городской экосистемы.

Кроме того, город - это совокупность искусственных объектов (зданий, сооружений, механизмов и др.), созданных человеком из вещества окружающей его неживой природы, т. е. особый тип техносферы. В этом случае можно говорить и о техногенном рельефе - рельефе города - верхней границе техносферы.

Экологические проблемы городов, главным образом наиболее крупных из них, связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния

экологического равновесия.

Техносфера Взаимодействующие геосферы, совокупность живых организмов, человечество и техновещество образуют единую планетную систему. Она развивается по специфическим закономерностям, не сводимым к законам, изучаемым науками о Земле, живой и неживой природе; объединяет цивилизацию и природную среду.

Техносфера - область технической деятельности человека. Ее становление связано с эволюцией живого вещества, появлением человека и орудий труда, с научно-техническим и социальным прогрессом. Идет активная перестройка природных условий биосферы, осуществляемая и частично регулируемая человеком.

Значительно преобразованы естественные ландшафты, а реликтовые сохраняются преимущественно в заповедниках. Созданы ландшафты техногенные: городской, промышленный, сельскохозяйственный. Выведены новые - техногенные породы животных, сорта растений; сотни видов уничтожены или находятся на грани вымирания. В атмосфере повышается содержание техногенных газов, аэрозолей, пыли. Изменяется химический и биологический состав, режимы поверхностных и подземных вод. Преображается гидрографическая сеть - каналами, водохранилищами, дамбами, котлованами. Создаются техногенные формы рельефа: курганы, насыпи, выемки... Перераспределяются массы пород верхней части земной коры в процессе добычи полезных ископаемых, утилизации отходов. В отдельных районах техногенное перераспределение минеральных и водных масс нарушает устойчивость земной коры, учащая и усиливая землетрясения. В техносфере созданы искусственные минералы, горные породы, химические элементы. Она излучает в космос поток коротких радиоволн, в миллионы раз превышающий естественный. Космические аппараты достигли многих планет. Человек ступил на Луну. Если в прежние эпохи техносфера являлась частью биосферы, существовала в ней в виде отдельных очагов, то теперь уже область жизни входит в техносферу и преобразуется преимущественно техновеществом и в соответствии с его особенностями. Техносфера по происхождению, развитию, активности, главному геологическому агенту существенно отличается от всех других планетных оболочек. Ее название подчеркивает определяющую геологическую роль техники на планете и в космосе, указывает на «искусственный» характер сферы и логически связано с понятием техногенеза, укоренившемся в науке. По-видимому, техносфера - неустойчивое состояние планетной оболочки. Этим определяется ее продолжающаяся дегуманизация и подавление биогенеза (по этим же причинам нелогично называть эту область сферой разума, реализация которой должна быть осуществлена в будущем). Переход техносферы в ноосферу связан с грядущими коренными преобразованиями области геологической деятельности человека, не только техническими, но и научными достижениями, а также социальными и этическими переменами,

Поныне ускоренно осуществляется технизация области жизни. В научных моделях неявно предполагается рациональная структура преобразованной биосферы в виде глобального сверхмеханизма, работающего на человека без вредных отходов (последнее - явная идеализация). Однако создается впечатление, что технизация биосферы - это одна из форм ее дегуманизации. В промышленно развитых странах основные энергетические, материальные, информационные затраты направлены на эксплуатацию, воспроизводство, эволюцию и функционирование технических систем.

Стараясь обеспечивать свои постоянно растущие потребности, человек все больше сил и средств тратит на технику - посредника между природой и обществом, получая взамен только долю этих затрат, причем долю, постоянно уменьшающуюся. Посредник становится слишком обременительным. Об этом нередко забывают те, кто предполагает, будто выход из экологических трудностей возможен только путем усовершенствования техники («безотходные производства») и социальных структур.

2. Понятие о рецепторе. Понятие типа связи вредное вещество-рецептор на проявление токсичности.

Патологические процессы, развивающиеся при воздействии производственных ядов на организм, могут рассматриваться как проявление дезорганизации его функционального и структурного состояния, необходимого для нормальной жизнедеятельности. Ха­рактер и степень выраженности таких изменений при действии яда обусловлены его концентрацией (дозой), временем действия и периодом элиминации (выведения) из организма.

Действие экзогенных факторов на организм, отдельные его ор­ганы и системы осуществляется через рецепторный аппарат цитоплазматических мембран или их компоненты.Во многих случаях рецепторы представляют собой ферменты. Кроме ферментов, рецепторами первичного действия ядов яв­ляются аминокислоты (гистидин, цистеин и др.), нуклеиновые кислоты, пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды, витамины. Рецепторами часто бывают наиболее реакционно способные функ­циональные группы. Наконец, в роли рецепторов могут выступать различные медиаторы и гормоны. Таким обра­зом, первичное, специфическое действие ядов на организм обус­ловлено образованием комплекса: вещество + рецептор. Токсиче­ское действие вещества по теории А. Кларка при этом пропорционально площади рецепторов, занятой молекулами этого вещества. Максимальное токсическое действие яда проявляется, когда минимальное количество его молекул способно связывать и выводить из строя наиболее жизненно важные клетки-мишени.Наряду с этим в токсическом действии многих веществ отсутствует строгая избирательность. Их вмешательство в жизненные процессы основано не на специфических химических воздействиях с определенными клеточными рецепторами, а на взаимодействии со всей клеткой в целом.

К классическим ядам, оказывающим преимущественное дейст­вие на нервную систему, относятся пары металлической ртути, марганец, соединения мышьяка, сероуглерод, тетраэтилсвинец. Изменения крови при действии промышлен­ных ядов можно условно разделить на общие гематологические реакции и специфические изменения. Общие гематологиче­ские реакции возникают при острой интоксикации любым токсическим веществом независимо от механизма его действия. Преимущественно поражения органов дыхания возникают при остром ингаляционном воздействии токсиче­ских веществ раздражающего действия. При этом возможно раз­витие нескольких основных клинических синдромов. При хронических поражениях ор­ганов дыхания возможно развитие не только токсического брон­хита, но и токсического пневмосклероза. Поражения мочевыделительной системы во многом зависят от химического состава токсических веществ, предшествующего состояния почек и организма. Химические со­единения по преимущественной локализации и характеру вызы­ваемого ими патологического процесса в почках можно разделить на 2 группы. К 1-й группе относятся те химические соеди­нения, которые преимущественно поражают паренхиму почек и вызывают так называемые токсические нефропатии. Ко 2-й группе относятся в основном ароматические аминосоединения.

3. Адсорбционный метод очистки газов, конструкции аппаратов для его реализации, особенности и области применения аппаратов.

Адсорбция – это процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым веществом – адсорбентом. Поглощаемое вещество носит название адсорбата или адсорбтива. Процессы адсорбции (как и другие процессы массопередачи) избирательны и обычно обратимы. Это значит, что каждый поглотитель обладает способностью поглощать лишь определенные вещества и не поглощает (или поглощает лишь в незначительной степени) другие вещества, содержащиеся в газовой смеси или растворе, а поглощенное вещество всегда может быть выделено из поглотителя путем десорбции – процесса, обратного адсорбции. Механизм процесса адсорбции отличается от механизма абсорбции, вследствие того, что извлечение веществ осуществляется твердым, а не жидким поглотителем. Каждый из этих сорбционных процессов имеет свои области применения, где его использование дает больший технико-экономический эффект. Адсорбция применяется главным образом при небольших концентрациях поглощаемого вещества в исходной смеси, когда требуется достичь практически полного извлечения адсорбтива. Различают физическую и химическую адсорбцию. Физическая адсорбция обусловлена взаимным притяжением молекул адсорбата и адсорбента под действием сил Ван-дер-Ваальса и не сопровождается химическим взаимодействием адсорбированного вещества с поглотителем. При химической адсорбции, или хемосорбции, в результате химической реакции между молекулами поглощенного вещества и поверхностными молекулами поглотителя возникает химическая связь.

Адсорберы. Процессы адсорбции могут проводиться периодически (в аппарате с неподвижным слоем адсорбента) и непрерывно – в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбции, а также в аппаратах с неподвижным слоем – в установке из двух или большего числа адсорберов, в которых отдельные стадии процесса протекают не одновременно.

Адсорберы с неподвижным слоем поглотителя. Наиболее часто применяются цилиндрические адсорберы вертикального (рис. XIV-5, а) горизонтального типов.

Рис. XIV-5. Адсорберы периодического действия с неподвижным слоем поглотителя: а – вертикальный; 2 – штуцер для подачи паро-газовой смеси (при адсорбции) и воздуха (при сушке, охлаждении); 3 – штуцер для отвода отработанного газа (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 4 – барботер для подачи острого пара при десорбции; 8 – штуцер для отвода паров при десорбции; 6 – штуцер для отвода конденсата; 7 – люки для загрузки поглотителя; 8 – люки для выгрузки поглотителя; 11 – решетка

Периодические процессы адсорбции часто проводятся четырехфазным способом, при котором процесс проходит в четыре стадии.

Первая стадия – собственно адсорбция, Вторая стадия – десорбция поглощенного компонента из поглотителя. Третья стадия – сушка поглотителя. Четвертая стадия – охлаждение поглотителя. Существует также двухфазный метод, при котором в прошедший регенерацию водяным паром горячий и влажный уголь подаются последовательно горячая и холодная паро-воздушная смесь (первая стадия).

Адсорберы с движущимся зернистым адсорбентом. Эти адсорберы представляют собой колонны, в которых зернистый адсорбент движется самотеком сверху вниз, либо перемещается при помощи специальных транспортных устройств (шнеки, элеваторы).

Схема адсорбера с движущимся слоем зернистого адсорбента показана на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Адсорбер с движущимся слоем адсорбента: 1 – зона адсорбции; 2 – распределительные тарелки; 3 – холодильник; 4 – подогреватель; 5 – затвор

Адсорберы с кипящим (псевдоожиженным) слоем адсорбента. При проведении адсорбции в кипящем (псевдоожиженном) слое адсорбента гидравлическое сопротивление слоя является весьма малым, поэтому можно создавать скорости газового потока, в несколько раз большие, чем в неподвижном слое адсорбента. При интенсивном перемешивании в кипящем слое происходит сильное истирание твердых частиц адсорбента, в связи с чем для проведения описанного процесса необходимо применять адсорбенты, обладающие достаточной механической прочностью.

Рис. XIV-8. Однокамерный адсорбер с кипящим слоем поглотителя: 1 – корпус аппарата; 2 – циклонное устройство

В промышленности обычно применяются непрерывно действующие многокамерные адсорберы с кипящим слоем.

В однокамерных аппаратах такого типа интенсивное перемешивание твердых частиц приводит к значительной неравномерности времени пребывания в слое и соответственно различию степени их насыщения поглощаемым компонентом. В этих аппаратах, работающих по принципу прямотока фаз, не удается достичь концентрации адсорбтива в газовой фазе меньшей, чем равновесная, которая соответствует средней концентрации адсорбента в слое.

4. Поскольку большая часть природных богатств страны находится в собст­венности государства, оно предоставляет их в пользование гражданам и юридическим лицам посредством выдачи специальных документов на поль­зование - лицензий. Лицензирование - это один из способов, с помощью которого государство осуществляет регулирование и контроль в сфере при­родопользования и охраны окружающей среды.

Лицензия представляет собой разрешение на ведение определенного вида деятельности до использованию природных ресурсов, например, заготов­ку древесины, добычу полезных ископаемых, сельскохозяйственную разра­ботку земель, осуществление охоты и т. д.

В каждой сфере природопользования применяются свои виды лицензий или приравненных к ним разрешительных документов: при использовании лесов - лесорубочный и лесной билеты, вод - лицензии на водопользование и разрешительные лицензии, недр - лицензии на пользование недрами, жи­вотного мира - долгосрочные и именные разовые лицензии, атмосферного воздуха - разрешения на выброс загрязняющих веществ и др.

Виды лицензий, их форма и содержание, а также порядок и условия вы­дачи регулируются законодательством: федеральными законами «О лицен­зировании отдельных видов деятельности» 1998 г., «О животном мире», Вод­ным кодексом РФ, Лесным кодексом РФ, Законом РФ «О недрах» и др., а также подзаконными нормативными актами, например, Положением о лицензировании отдельных видов деятельности в области охраны окружаю­щей среды 1996 г., Положением о лицензировании пользования недрами 1992 г., Положением о порядке предоставления и аннулирования лицензий на осуществление деятельности по обеспечению регулируемого туризма и отдыха на территориях национальных парков 1996 г. и др.

В содержание лицензий на право пользования природными ресурсами, как правило, входят сведения о предоставляемом природном объекте, субъ­екте права природопользования, о целях и способах использования природ­ного объекта, его пространственных границах, сроках, объемах и условиях пользования, требованиях по рациональному использованию и охране окру­жающей природной среды и др.

Лицензии выдаются специально уполномоченными федеральными орга­нами экологического управления и их территориальными подразделениями. Правами по выдаче лицензий, в частности, обладают органы системы Мини­стерства природных ресурсов РФ, Государственного комитета РФ по охране окружающей среды, Федеральной службы лесного хозяйства России и др.

Лицензия предоставляется на основании заявления лица, желающего стать природопользователем. В большинстве случаев процедура предостав­ления лицензии достаточно сложна и предполагает принятие компетентным государственным органом (Правительством РФ, органом исполнительной власти субъекта РФ, специально уполномоченным органом экологического управления) решения о предоставлении природного ресурса в пользование, а также может включать предварительное проведение конкурсов или аукци­онов (например, при получении концессии на пользование недрами и леса­ми) или последующее заключение договора на пользование природным ре­сурсом в соответствии с лицензией (например, при предоставлении водных объектов). Предусмотрена также обязательная государственная регистрация лицензий и договоров на природопользование^*.