5. Отбор проб воздуха.

Отбор проб в жидкие среды.

Отбор парогазовых веществ в жидкие поглотительные среды — наиболее распространенный способ. Анализи­руемые вещества растворяются или вступают в химиче­ское взаимодействие с поглотительной средой (хемосорбция), которая обеспечивает полноту поглощения за счет образования нелетучих соединений. При этом упрощается подготовка пробы к анализу, который обычно проводят в жидкой фазе.

Отбор проб в растворы осуществляют аспирацией исследуемого воздуха через поглотительный сосуд с каким­-либо растворителем (органические растворители, кисло­ты, спирты, вода, смешанные растворы). Скорость про­пускания воздуха может меняться в широких пределах — от 0,1 до 100 л/мин.

Полнота поглощения зависит от многих факторов, в том числе от конструкции поглотительных сосудов. Наибольшее распространение получили абсорберы со стек- лянными пористыми пластинками, поглотительные сосуды Рыхтера, Зайцева, Яворовского.

Для физической адсорбции важно, чтобы поверхность соприкосновения фаз была наибольшей. В поглотителях с пористой пластинкой этот эффект достигается за счет уменьшения пузырьков воздуха при прохождении его через пористый фильтр, вследствие чего увеличивается поверхность контакта воздуха с раствором, а скорость аспирации может быть повышена до 3 л/мин. Увеличение поверхности контакта может быть достигнуто также в результате увеличения длины пути прохож­дения пузырьков воздуха через раствор. Так, в поглоти­тельных сосудах Зайцева высота столба растворителя со­ставляет около 10 см. Однако предельная скорость аспирации не превышает 0,5—0,6 л/мин.

При отборе проб в поглотительные сосуды Рыхтера, в которых используют эффект эжекции, скорость аспира­ции воздуха может достигать 100 л/мин.

Более эффективным является поглощение, основан­ное на химических реакциях исследуемых веществ с по­глотительной жидкостью. Например, для поглощения ам­миака и аминов применяют разбавленную серную кисло­ту, для поглощения фенола — раствор щелочи.

Для проверки эффективности работы поглотительного сосуда к нему присоединяют последовательно еще один или два поглотителя. Пробу воздуха с известным содер­жанием вредного вещества пропускают через все абсорбе­ры и затем поглотительные растворы из каждого сосуда анализируют.

«Проскок» вредных веществ К (в %) вычисляют по формуле:

К = А2 / (А1 + А₂) 100,

где А₂ — масса вещества во втором абсорбере, мкг; A1 — масса вещества в первом абсорбере, мкг.

Эффективность поглощения Э (в %) вычисляют по формуле

Э = 100 - К.

Эффективность поглощения считают достаточной, ес­ли в первом сосуде абсорбировалось около 95% исследуе­мого вещества.

Достоинствами отбора проб в жидкие среды являются селективность (можно подобрать поглотительный раствор для широкого круга загрязняющих веществ), простота, экономичность. К недостаткам следует отнести невысо­кую степень концентрирования (используют для отбора проб воздуха при высоких концентрациях загрязнителей); невозможность получения представительной пробы при одновременном наличии в воздухе паров и аэрозолей загрязняющих веществ; необходимость отбирать пробы большого объема.

Отбор проб на твердые сорбенты

Гранулированные сорбенты для отбора паров химиче­ских веществ из воздуха начали применять в конце 60-х годов прошлого века в связи с широким развитием газо­вой хроматографии.

Способ отбора проб воздуха в жидкости для газохроматографического анализа в большинстве случаев непри­емлем, так как не позволяет проводить концентрирование веществ из большого объема воздуха вследствие улетучи­вания растворителей и связанных с этим потерь анализи­руемых веществ.

Применение твердых сорбентов дает возможность уве­личить скорость пропускания воздуха (по сравнению с пропусканием через жидкость) и за короткое время нако­пить исследуемое вещество в количестве, достаточном для его определения. Твердые сорбенты позволяют также осуществлять избирательную сорбцию одних веществ в присутствии других; кроме того, они удобны как в работе, так и при транспортировке и хранении отобранных проб. Пробы, отобранные на твердые сорбенты, обладают вы­сокой сохранностью. Этот метод пробоотбора характери­зуется высоким коэффициентом концентрирования.

Твердые сорбенты, применяемые для отбора проб воз­духа, должны обладать механической прочностью, иметь небольшое сродство с водяными парами (т. е. плохо

сор­бировать их), легко активироваться, иметь максимальную сорбционную способность по отношению к анализируе­мым веществам, а при анализе — легко десорбировать по­глощенное вещество, иметь однородную структуру по­верхности.

Для анализа воздуха применяют три группы сорбен­тов, однако ни один из них не является универсальным. Первая группа — гидрофильные неорганические материалы типа силикагелей и молекулярных сит. Вторая группа — гидрофильные неорганические материалы — активиро­ванные угли. К третьей группе относят синтетические макропористые органические материалы с высокой сте­пенью гидрофобности и небольшой удельной поверхно­стью — пористые полимеры.

Силикагели (SiO₂ • пН₂О) представляют собой гидрофильные сорбенты с высокоразвитой капиллярной структурой геля. Адсорбционная способность силикагелей обусловлена наличием на их поверхности групп Si—ОН, способных к образованию водородных связей с молекула­ми сорбата. Силикагели избирательно поглощают приме­си полярных соединений, таких как амины, спирты, фе­нол, альдегиды и аминоспирты. Однако эти адсорбенты применяют в практике анализа загрязнений реже, чем активированный уголь и полимерные сорбенты. Это обусловлено гидрофильностью силикагелей, которая при­водит к значительному снижению сорбционной емкости ловушек.

Активированный уголь является неполярным сорбен­том с сильно развитой пористой структурой. Удельная поверхность активированного угля достигает 1000 м²/г. Он способен прочно удерживать большинство органиче­ских соединений и некоторые неорганические газы при обычной температуре. Воздух пропускает со скоростью 0,1—1,0 л/мин. Эффективность улавливания составляет 80—100%, а адсорбционная емкость сорбента может до­стигать сотен миллиграммов. Активированный уголь из­бирательно поглощает углеводороды и их производные, ароматические соединения, слабее — низшие алифати­ческие спирты, карбоновые кислоты, сложные эфиры. Сконцентрированные на активированном угле примеси удерживаются очень прочно, и десорбировать их при на­гревании практически невозможно. Для извлечения при­месей из ловушек с активированным углем используют экстракцию.

В условиях повышенной влажности применение ак­тивированного угля и силикагеля для отбора проб стано­вится практически невозможным. В этом случае рекомен­дуется применять полимерные пористые сорбенты, такие как порапаки, хромосорбы, полисорбы, тенакс и др. По­ристые полимеры инертны, гидрофобны, обладают доста­точно хорошо развитой поверхностью, эффективно улав­ливают из воздуха примеси вредных веществ и легко отдают их при термодесорбции. Пористые полимеры успешно применяют для улавливания из воздуха примесей с большой молекулярной массой и таких опасных приоритетных загрязнителей, как пестициды, диоксины. Эффективность улавливания на полимерных сорбентах составляет 88—100%. Недостатками полимерных сор­бентов являются плохая адсорбция газов и паров низко-молекулярных соединений, нестабильность сорбционных свойств, возможность протекания реакций окисления и полимеризации, термическая нестабильность.

Для концентрирования вредных веществ из воздуха в качестве адсорбентов применяют также непористые адсорбенты — карбонат калия, сульфат меди, хлорид кальция и др. Преимуществом таких адсорбентов явля­ется высокоэффективная десорбция сконцентрированных микропримесей, в том числе одновременное переведение в раствор как самого сорбента, так и адсорбированных на его поверхность химических веществ.

Криогенное концентрирование.

Криогенное концентрирование применяют при отбо­ре из воздуха нестабильных и реакционно-способных со­единений. Техника этого метода сводится к пропусканию исследуемого воздуха через охлаждаемое сорбционное устройство с большой поверхностью, например через стальные или стеклянные трубки, заполненные инерт­ным носителем (стеклянными шариками, стеклянной ватой). В качестве хладагентов используют следующие смеси:

• лед — вода (0 °С);

• лед — хлорид натрия (—16 °С);

• твердая углекислота — ацетон (—80 °С);

• жидкий азот (—185 °С).

Степень обогащения пробы целевыми компонентами может быть при этом очень высокой (100—1000 раз и бо­лее). Однако применение такого способа извлечения при­месей из воздуха затрудняет предварительное удаление влаги, которая, конденсируясь в ловушках, мешает газохроматографическому определению примесей и увели­чивает предел их определения. Эффективность криогенного извлечения примесей из воздуха очень высока — от 91 до 100%. Этот метод целесообразно использовать для извлечения таких примесей, которые при обычной темпе­ратуре могут взаимодействовать с материалом ловушек, что делает пробоотбор невозможным.

Отбор проб в контейнеры.

Этот метод рекомендуется для отбора летучих веществ, содержащихся в воздухе в значительных концентрациях, а также для анализа методом газовой хроматографии, обла­дающим достаточно высокой чувствительностью. Для от­бора проб воздуха применяют шприцы, газовые пипетки и бутыли.

К недостаткам этого метода отбора можно отнести:

• ограниченный набор определяемых соединений;

• ограниченный предел обнаружения примесей;

• сорбцию компонентов на стенках контейнеров;

• возможность протекания химических реакций при хранении пробы в контейнере в присутствии влаги и кис­лорода воздуха.

Концентрирование на фильтрах

Вещества, находящиеся в воздухе в виде высокодис­персных аэрозолей (дымов, туманов, пыли), концентриру­ют на различных фильтрующих волокнистых материалах: перхлорвиниловой ткани, ацетилцеллюлозе, полистироле, стекловолокне. Перспективными являются фильтры, со­стоящие из волокнистого фильтрующего материала, импрегнированного тонкодисперсным активным углем. Боль­шой интерес также представляют фильтры, импрегнированные твердым сорбентом, с добавлением химических реагентов.

Так, для улавливания паров и аэрозолей ртути и napoв йода применяют тканевые фильтры; в качестве основы используют ткань, на которую нанесен сорбент, обработанный нитратом серебра (для йода) или йодом (для ртути). Такие фильтры позволяют проводить отбор проб воздуха как при положительных, так и при отрицательны: температурах и высоких скоростях аспирации воздуха.

Таким образом, следует еще раз отметить, что отбор проб воздуха является существенным этапом в исследова­нии, так как результаты самого точного тщательно вы­полненного анализа теряют всякий смысл при неправиль­но проведенном отборе проб. Выбор адекватного способа отбора определяется прежде всего агрегатным состоянием веществ, а также их физико-химическими свойствами.

Общие требования к отбору проб воздуха.

Пробоотбор должен быть максимально экспрессным: 20—30 мин (в рабочей зоне — 15 мин). Изначально чистые поглотительные сосуды и емкости необходимо герметич­но подсоединять к побудителю расхода воздуха и плотно закрывать.

Все характеристики пробы (масса, объем, время, место отбора), а также климатические и другие рабочие условия должны быть запротоколированы. При наличии несколь­ких загрязняющих веществ допускается осуществлять пробоотбор по наиболее опасным или характерным ком­понентам.

Билет № 14

1. Энергетическое загрязнение биосферы

 

Особым видом антропогенного воздействия на окружающую природную среду является ее энергетическое загрязнение. Под этим понятием будем подразумевать выбросы в биосферу от промышленных и иных объектов различных видов энергии таких интенсивностей, которые могут быть опасны (вредны) для организма человека и животных и существенным образом отрицательно влиять на экологическую обстановку местности, региона.

В настоящее время с этой точки зрения представляют интерес следующие виды энергетического загрязнения: тепловое, электромагнитное, радиоактивное, акустическое.

Тепловое загрязнение. В настоящее время в мире за год добывается около 4 млрд. т угля, 3 млрд. т нефти и около 1500 млрд. м³ природного газа—основных видов органического топлива. При сжигании этого количества топлива выделяется около 280-10'⁵ кДж тепла.

Крупнейший потребитель этого тепла — тепловые электрические станции. Мировая выработка электроэнергии в настоящее время оценивается цифрой порядка 8500 млрд. кВт-ч в год, в том числе на тепловых электростанциях — примерно 7750 млрд. кВт-ч, или 28-10¹⁵ кДж. С учетом того, что современные теплоэнергетические станции имеют к. п. д. не выше 0,4, потребление ими тепла может быть оценено цифрой 70-Ю¹⁵ кДж в год, т. е. 25 % от всего располагаемого. Следовательно, неизбежные потери тепла при выработке электроэнергии глобально составляют 42-Ю¹⁵ кДж в год. Этим теплом «обогревается» атмосфера и гидросфера.

Кроме того, следует учесть, что значительная часть выработанной электроэнергии, в конечном счете вновь преобразуется в тепло в электронагревательных установках, осветительных приборах и также рассеивается в окружающую среду.

Другим крупным потребителем тепла органического топлива, главным образом жидкого, являются транспортные средства — автомобили, тепловозы, морские и речные суда, самолеты. Транспортные энергетические установки, преобразующие тепло топлива в механическую энергию, имеют к. п. д. также не выше 0,4. Следовательно, и в этом случае потери тепла в окружающую среду составляют значительную цифру.

Огромное количество топлива (в том числе дрова, торф и другие, не приведенные и не учтенные выше) сжигается в нагревательных промышленных печах, топках технологических паровых котлов, сушильных и других установках, а также для обогрева жилищ и общественных зданий. Практически все это тепло рассеивается в окружающей среде.

Последствия теплового загрязнения биосферы в настоящее время изучены еще недостаточно. По оценкам ученых, тепло антропогенного происхождения в настоящее время еще неизмеримо мало по сравнению с теплом, поступающим от Солнца и из земных недр, и составляет примерно 0,005 % этого количества, и таким образом не может существенно сказаться на тепловом балансе Земли. Однако столь малая цифра не должна вызывать успокоенности.

Действительно, в глобальном масштабе тепловое загрязнение биосферы пока, видимо, не может считаться опасным. Однако мощные источники антропогенных выбросов тепла при условии их высокой концентрации на небольших территориях могут оказывать заметное влияние на тепловой режим этих территорий, пространств, акваторий. Это относится, например, к таким крупным промышленным районам, как Рурский бассейн в ФРГ, Чикагский и Лос-Анджелесский промышленные комплексы в США, ряд районов в Японии и т. д. Здесь температура воздуха зимой в крупных городах обычно на несколько градусов выше, чем поблизости расположенных небольших населенных пунктах.

Заметно также изменяют тепловой режим рек и озер сбросы в них тепла от тепловых электростанций. Это существенно влияет на условия обитания водных организмов и на структуру экологических систем таких водоемов. Иначе говоря, влияние мощных антропогенных источников тепла на биосферу вполне ощутимо, хотя и имеет локальный характер.

Электромагнитное загрязнение. Среди выдающихся достижений человечества в науке и технике XX в. особое место занимают успехи в открытии, исследовании и практическом использовании электромагнитных волн широкого диапазона частот. Электромагнитные излучения применяются для радиосвязи, радиолокации, радионавигации, в системах радиотелеметрии, а также в промышленности для высокочастотного нагрева материалов при их сушке, спекании, плавке и т. д. Передача, распространение этого вида энергии происходит в соответствии с ее назначением, в основном в атмосфере, космосе, хотя может происходить и в других средах.

На Земле естественных и стабильных источников таких излучений практически нет, а сеть искусственных, т. е. антропогенных, в настоящее время исключительно широка и неуклонно разрастается. Образное выражение о том, что в эфире стало тесно, соответствует действительности. За исключением, пожалуй, только нагревательных установок, все источники электромагнитных излучений специально предназначаются для распространения радиоволн в пространстве (атмосфере). С этой точки зрения радиоволны не могут считаться отходами производства, загрязнителями. Однако с другой точки зрения, радиоволны (электромагнитные излучения) при определенных значениях параметров (частота, интенсивность) могут оказывать вредное или даже опасное воздействие на организм человека, на население определенных территорий, отрицательно влиять на другие живые организмы. Это и позволяет отнести электромагнитные излучения определенных диапазонов параметров к одной из разновидностей энергетического загрязнения окружающей среды. В какой-то мере можно говорить и о загрязнении эфира некоторыми видами электромагнитных излучений, являющимися помехами для радиосвязи, телевидения и т. п.

Радиоактивное загрязнение. Рассеянные на Земле природные радиоактивные вещества и проникающие сквозь атмосферу космические лучи создают естественный фон радиоактивного излучения, безопасный для живых организмов. Антропогенные источники такого излучения значительно мощнее и опаснее для живой природы, поэтому можно говорить о радиоактивном загрязнении окружающей среды от этих источников.

Радиоактивное загрязнение природной среды может вызываться проникновением в нее радиоактивных веществ в достаточно большом количестве или работой специальных установок (научно-исследовательских, энергетических, медико-диагностических и др.), при которой происходит излучение электромагнитных волн (т. е. рентгеновских α -лучей). Опасность загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами возникает при добыче и обогащении их руд, погрузочно-разгрузочных работах, их перевозке и хранении. Серьезную проблему представляет также сбор, обезвреживание, удаление и захоронение радиоактивных отходов.

Опасность воздействия радиоактивных излучений на живые организмы, включая человека, заключается в ионизации жидкостей и тканей организма, сопровождающейся сложными физико-химическими и биологическими процессами, которые приводят к таким результатам, как разрывы молекулярных связей, изменение структуры молекул, гибель клеток, нарушение обмена веществ, образование злокачественных опухолей и многим другим, вплоть до смертельного исхода.

Характер такого воздействия радиоактивных (или ионизирующих) излучений на организм человека учитывался при разработке в США первых экземпляров атомной бомбы, так как наряду с огромной разрушительной силой взрыв ее неизбежно (и это было известно) сопровождается мощным губительным радиоактивным излучением и заражением. Несмотря на то что непосредственно в военных целях с 1945 г. на Земле взорвано только две небольшие по нынешним понятиям атомные бомбы (над Хиросимой и Нагасаки), причинившие тем не менее массовую гибель людей и неисчислимые бедствия, атомное оружие в настоящее время представляет реальную опасность радиоактивного заражения всей биосферы. Широко, в частности, известна трагедия жителей малых островов Бикини, а также японских рыбаков, пострадавших в мирное время от радиоактивного заражения при испытаниях ядерных бомб, проводившихся Соединенными Штатами Америки в Тихом океане.

К настоящему времени в мире накоплено столько атомного и термоядерного оружия, что при возникновении ядерного конфликта он может перерасти в глобальную катастрофу, которая погубит не только человечество, но и всю биосферу в ее современном состоянии. Эта опасность вызывает особую озабоченность мировой общественности. Наша страна и все прогрессивное человечество ведут непримиримую борьбу не только за запрещение ядерного оружия, но и за полное запрещение всех видов его испытаний.

Акустическое загрязнение. Загрязнение окружающей среды звуковой энергией в настоящее время стало также серьезной проблемой, в которой можно выделить два аспекта: городской шум и шум в местах обитания диких животных.

Городской шум при значительных его уровнях создает дискомфортные условия обитания людей, делает невозможным их полноценный отдых, вызывает неврозы и другие заболевания. Основными источниками городского шума являются: производственное оборудование промышленных предприятий и служб быта, строительная техника, городской рельсовый и безрельсовый транспорт, транспортные средства междугородных сообщений (поезда, самолеты, морские и речные суда). Наибольшую долю (до 80 %) в шумовое загрязнение городской среды вносит автомобильный транспорт.

Интенсивность движения автомобилей на основных транспортных магистралях крупных городов в часы пик исчисляется тысячами единиц в час, а создаваемый ими шум достигает таких значений, которые далеко не всегда позволяют планировочными, архитектурными и другими мероприятиями обеспечить соблюдение требований санитарных норм для территории жилой застройки и для жилых помещений. Городской шум проникает в классы и аудитории учебных заведений, в служебные помещения и зрительные залы, в палаты больниц и т. п. Такое воздействие всепроникающего шума на человека в течение многих часов, или даже круглосуточно, наносит его здоровью существенный ущерб. Тем не менее в ряде городов нашей страны имеются большие достижения в борьбе с городским шумом.

Шум в лесах, горах и тому подобных незаселенных человеком пространствах и территориях может оказывать пагубное воздействие на обитающих там диких зверей, птиц и других животных, нарушать привычные для них естественно сложившиеся условия существования. Многие из животных пугливы и болезненно реагируют на шумы.

Мощных и стабильных источников шума антропогенного происхождения на незаселенных человеком территориях, как правило, не имеется. Однако эти территории могут пересекаться самолетными и вертолетными трассами, железными и иными дорогами ее достаточно шумными транспортными средствами. Здесь же могут на непродолжительное время оказываться геолого-разведочиые партии, бригады лесозаготовителей, мелиораторов с достаточно шумным оборудованием и транспортными машинами. К сожалению, даже этого может быть достаточно, чтобы отдельные виды животных навсегда покинули эти территории и тем самым нарушили структуру сложившейся экологической системы.

2. Понятие устойчивости экосистем

Под устойчивостью экосистемы понимается её способность выдерживать изменения экологических факторов при сохранении её нормального функционирования. Рассматривают устойчивость экосистем на двух уровнях:

1. Видовой (на уровне организмов, см. правило оптимума);

2. Системный (на уровне экосистемы): устойчивость экосистем проявляется в общем случае как их способность сохранять структуру и нормальное функционирование при изменениях экологических факторов. Адаптации организмов к изменениям факторов среды обитания обеспечивают в определенной степени устойчивость (к изменению экологических факторов среды) экосистем, в состав которых они входят. Однако экосистема по сравнению с отдельными видами организмов имеет более высокую степень надёжности функционирования в изменяющейся среде, так как на системном уровне формируются и развиваются новые, системные механизмы обеспечения устойчивости и живучести экосистем, которые отсутствовали у отдельных видов в экосистеме. Такие эволюционно выработанные механизмы приспособления экосистем к изменениям среды обитания называются адаптациями экосистем.

Рассмотренные выше механизмы адаптации организмов к изменению экологических факторов проявляются на видовом уровне. Системный уровень адаптации экосистем образуют приспособительные механизмы, возникающие за счет взаимодействия видов по трофическим цепям и сетям. Природа этих интеграционных, системных механизмов обеспечения устойчивости экосистем основана на круговороте веществ, который осуществляется по цепям питания.

Существование биогеохимических круговоротов создает возможность для само регуляции экосистем (или гомеостаза), что придает экосистеме устойчивость в течение длительных периодов. Например, показателем устойчивости глобальной экосистемы, связанной с круговоротом веществ, может служить следующий факт. Известно, что 93% массы тела человека составляют четыре химических элемента: кислород, углерод, водород и кальций, которые, во-первых, входят в перечень одиннадцати самых распространенных в геосферах Земли химических элементов, и, во-вторых, эти четыре элемента сами образуют более 56% массы геосфер.

Видовое разнообразие - также один из факторов обеспечения устойчивости экосистем к неблагоприятным факторам среды. Биоразнообразие обеспечивает как бы подстраховку, дублирование устойчивости. Например, малочисленный вид при неблагоприятных условиях для другого более широко представленного вида может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое. Такая последовательная смена видов или замена одного биоценоза другим называется сукцессий (подробнее об этом будет сказано ниже) (от латинского «сукцедо» - следую), два примера которой приведены ниже:

1. известно, что после лесного пожара сначала появляются лиственные породы леса, а затем через 70-100 лет их сменяют хвойные;

2. в упавшем дереве сначала поселяются короеды, затем появляются пожиратели древесины, а бактерии и грибы завершают процедуру превращения упавшего дерева в гумус почвы.

Таким образом, увеличение биоразнообразия является основой того, что экосистемы с более длинными цепями питания формируют более интенсивный круговорот веществ и, следовательно, обладают повышенной устойчивостью благодаря более развитым возможностям само регуляции (гомеостаза) [1].

Развитие и смена экосистем

Любая экосистема развивается и эволюционирует. Сукцессия - смена биогеоценозов и экосистем, направленная и непрерывная последовательность появления и исчезновения популяций разных видов в данном биотопе. Различают первичные и вторичные сукцессии.

Первичная сукцессия - формирование биогеоценоза на изначально безжизненном субстрате (например, в заброшенных песчаных карьерах, на горных породах, продуктах извержения вулканов - лаве, пепле). В различных географических районах (лес, степь, тропики) имеют место общие и специфические изменения в экосистемах. Общие закономерности следующие:

· заселение живыми организмами;

· увеличение видового разнообразия;

· возрастание плодородия почв;

· уменьшение числа экологических ниш;

· постепенное формирование более сложных экосистем.

Ведущее значение в процессе смены наземных биогеоценозов принадлежит растениям. Смена идет в определённых направлениях, а длительность существования разных биогеоценозов различна. Чем полнее круговорот веществ в биогеоценозе, тем он более устойчив и долговечен.

Идут последовательные стадии сукцессий (смена одних экосистем другими), а сукцессионные ряды заканчиваются относительно мало изменяющимися климаксными (коренными, узловыми) экосистемами.

Например, в лесной зоне происходят следующие процессы. На исходно безжизненном субстрате сначала появляются организмы-пионеры (лишайники, водоросли), которые в течение до 10 лет осваивают и изменяют среду. В течение 10 - 50 лет формируется растительность (травы, кустарники, деревья-пионеры: берёза, осина, ива). В течение 50 - 120 лет образуется климаксное сообщество (например, смешанный елово-лиственный или чисто еловый лес).

Различные типы биогеоценозов тесно связаны с географической зональностью. Каждую природную зону характеризуют преобладающие типы коренных биогеоценозов.

Причины сукцессий (сукцессионные смены) обычно связывают с тем, что существующая экосистема (сообщество) создает неблагоприятные условия для наполняющих её организмов (изменение среды самими живыми организмами) вследствие почвоутомления; неполного круговорота веществ; самоотравления продуктами разложений и др.

Другие причины сукцессий: влияние климатических факторов, глобальные катастрофы (пожары, вулканы, наводнения), антропогенный фактор (вырубка лесов, распашка степей, осушение болот, рекреация - отдых населения, химическое загрязнение среды, выпас скота, пожары и др.).

Дигрессия - упрощение экосистем под антропогенным воздействием. Различают дигрессии пастбищные и рекреационные. Смены такого типа обычно завершаются не климаксными экосистемами, а стадиями катоценоза и полным распадом экосистемы.

Вторичная сукцессия - самовосстановление некоторых устойчивых биогеоценозов после нарушения, разрушения (после вырубок леса, лесных пожаров, при зарастании сельскохозяйственных угодий и др.), которое осуществляется через ряд этапов. Например, смена биогеоценозов при восстановлении елового леса. Этот процесс занимает более ста лет, причем каждый последующий биогеоценоз долговечнее предыдущего.

Вторичные сукцессии (в отличие от первичных) начинаются на месте нарушенных или разрушенных экосистем с промежуточных стадий (трав, кустарников, древесных растений-пионеров), на фоне более богатых почв и протекают гораздо быстрее.

Общие закономерности сукцессионного процесса таковы.

На начальных стадиях видовое разнообразие незначительно, продуктивность и биомасса малы. Эти показатели возрастают по мере развития сукцессии.

С развитием сукцессионного ряда увеличиваются взаимосвязи между организмами, возрастает количество и роль симбиозов, полнее осваивается среда обитания, усложняются цепи и сети питания.

Уменьшается количество свободных экологических ниш, уменьшается и вероятность вспышек численности отдельных видов.

Интенсифицируются процессы круговорота веществ, потока энергии и дыхания экосистем.

Скорость сукцессионного процесса зависит от продолжительности жизни организмов в составе экосистемы. Так, например, наибольшей продолжительностью сукцессий характеризуются лесные экосистемы, по сравнению с травянистыми сообществами и водными экосистемами.

Неизменяемость климаксных (завершающих) стадий сукцессий относительна, так как процессы изменения среды обитания и смены поколений организмов медленно продолжаются.

В зрелой стадии климаксного сообщества (но не старческой) биомасса достигает максимальных значений; тогда как продуктивность увеличивается и достигает максимума на промежуточных стадиях сукцессионного процесса и резко снижается в климаксном сообществе [3].

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА – максимальная интенсивность комплексного и комбинированного воздействия всей совокупности антропогенных факторов на природную среду, не приводящая к выходу экосистемы за пределы экологическй емкости.

3. . Классификация методов очистки отходящих газов и промышленных выбросов.

Методы очистки промышленных газов от взвешенных в них частиц могут быть объединены в четыре основные группы:

1. сухая механическая газоочистка – разделение газовых взвесей воздействием внешней механической силы на частицу, взвешенную в газе;

2. мокрая газоочистка – промывка загрязненного газа жидкостью (чаще водой), поглощающей взвешенные в газе частицы;

3. фильтрация газа через пористые перегородки, задерживающие взвешенные в газе частицы;

4. электрическая очистка газа – осаждение взвешенных в газе частиц в электрическом поле.

5) физико-химические методы очистки газов от газообразных примесей (адсорберы, абсорберы и т.п.). Наибольшее распространение получили абсорбционные методы.

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем – абсорбентом. Адсорбция – это процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым веществом – адсорбентом.