Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы экологии и энергосбережения"

1. Предмет, цели и задачи дисциплины «Основы экологии и энергосбережения», суть понятий «экология» и «энергосбережение».

 

Существование человека неразрывно связано с определенными условиями  среды (температура, влажность, состав воздуха, качество воды, состав пищи и другие).

Эти требования вырабатывались в течение многих тысячелетий  существования человека. Понятно, что при резком изменении этих факторов или отклонении от нормы, требуемой организму, возможны нарушение обмена веществ и как крайний случай - несовместимость с жизнью человека. Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная как она устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на воздействие человека. Все это и является предметом экологии.

Термин "экология" предложен  в 1869 г. Э. Геккелем (немецкий естествоиспытатель). От греческого "ойкос"-дом, "логос" - наука.

Как научная дисциплина экология имеет более чем вековую историю. Систематические экологические исследования ведутся приблизительно с 1900 г. Основы экологии можно найти в научных трудах ученых прошлого века (Гумбольт, Ламарк, Северцев и др.). В развитие экологии значительный вклад внесли русские ученые Вавилов, Сукачев, Павловский, Шварц, Колесников и др. Особая заслуга принадлежит В. И. Вернадскому. В современном понимании экология - наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания. Кроме того экология классифицируется по конкретным объектам и средам исследования Выделяют экологию человека, животных, растений и микроорганизмов. В свою очередь эти группы можно исследовать на уровне особи или сообщества, а можно в воде, почве или атмосфере, в земных условиях или космических.

Живые организмы обитают  в условиях тропической, умеренной  и полярной зон, а также в естественных, измененных или антропогенных (созданных  человеком) системах, кроме этого  можно учитывать загрязненность или незагрязненность среды. Экология как наука основана на разных отраслях биологии (физиология, генетика, биофизика), связана с другими науками (физика, химия, математика, география, геология), использует их методы и термины. В связи с этим появились в последние годы понятия "географическая экология", "химическая экология", "математическая экология", "космическая экология", и "экология человека".

Взаимоотношениями человека и машины в условиях промышленных предприятий занимается охрана труда. Задачи экологии как учебной дисциплины в техническом вузе гораздо уже. В процессе профессиональной деятельности будущий специалист инженер неизбежно будет влиять на окружающую среду и живущие в ней живые организмы. Следовательно, от того, насколько он понимает и владеет законами природы и ее структурой, будет зависеть устранение негативных последствий производства, в котором он работает. Таким образом, задачи экологии применительно к деятельности инженера промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия  могут быть следующие:

1)   Оптимизация технологических, и конструкторских решений, исходя из минимального ущерба окружающей среде.

2)   Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий действующих и проектируемых предприятий на окружающую среду.

3) Своевременное выявление и корректировка технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде.

4)  Создание систем переработки отходов промышленности.

Учение Вернадского о  биосфере. Перед  современным обществом  стоит задача сохранить природные богатства сегодня и предупредить отрицательные последствия в будущем. Для этого необходимо изучить многообразные процессы, постоянно протекающие в природе. 

Экология - это новый образ мышления. Каждый должен почувствовать себя ответственным  за поддержание хорошего качества окружающей среды и осознать, что экологический  выбор это главным образом  выбор политический. Должны быть изменены критерии ценностей. Наивысшие ценности для человека: чистый воздух, вода, пища, почва; многочисленный растительный и  животный мир; неиспорченные природные  ландшафты.

Экология - это объединяющее начало всей разумной человеческой деятельности на Земле, способствующее нахождению рациональных решений в ведении любой хозяйственной  деятельности человека.

Итак, современная экология из строгой  биологической науки превратилась в обширный и еще окончательно не сформировавшийся комплекс фундаментальных  и прикладных дисциплин - называемые термином макроэкология.

Задачей экологии на современном этапе  является изучение количественными  методами основ структуры и функционирования природных и созданных человеком  систем, а также познание основных принципов круговорота органических и неорганических веществ и энергии  в этих системах и их влияние на растительный и животный мир.

Неоэкология - это наука и мировоззрение  о выживании человеческого общества, это новый образ мышления.

Главная цель экологии - разработка научных  основ спасения человечества и среды  его существования - биосферы планеты, рационального природопользования и охраны природы.

Экологизация - процесс проникновения  идей и проблем экологии в другие области знания.

Окружающая среда это внешний  материальный мир, воздействующий на общество, это пространство, подвергающееся влиянию  общества, которое в нем живет.

Экология как наука  решает следующие задачи:

1. изучает принципы и законы, определяющие типы объединения организмов, динамику популяций и биогеоценозов во времени и пространстве;
2. исследует закономерности взаимоотношений различных групп организмов с факторами окружающей среды, влияние организмов и их комплексов на среду обитания с целью выяснить механизмы преобразования популяций;
3. изучает характер распределения растений и животных на планете, потоки вещества и энергии через отдельные трофические уровни и закономерности функционирования экосистем и биосферы в целом;
4. разрабатывает основы для рациональной эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирует изменения природы в связи с деятельностью человека, дает рекомендации по управлению процессами, протекающими в природе;
5. разрабатывает биологические меры борьбы с сорняками и вредителями в связи со снижением эффективности инсектицидов и гербицидов и загрязнением ими природной среды;
6. изучает возможности создания безотходных технологий на промышленных предприятиях: рекомендует внедрять соответствующие системы для переработки отходов производства, например, путем создания систем оборотного водопотребления в процессе которого промышленные воды отстаиваются, очищаются и возвращаются в технологическую цепь, либо для исключения или сокращения технологических процессов, приводящих к образованию основного количества отходов.

Таким образом, главная теоретическая  и практическая задача экологии заключается  в том, чтобы вскрыть закономерности биологических процессов и научиться  управлять ими в условиях все  возрастающего влияния человека на окружающую среду.

Энергосбережение (экономия энергии) — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.

Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов.

Расходование энергии  стало фактором, влияющим на экологию земли, что уже привело к состоявшимся экологическим катастрофам (опустынивание, эрозия почв, уничтожение видов растений и животных, «озоновые дыры», парниковый эффект, концентрация СО₂ в атмосфере, отравление рек, водных бассейнов), которые заметно ухудшили среду обитания человека, и в обозримом будущем это может привести к ее полной деградации. В ХХ веке человечество израсходовало больше ресурсов, чем за весь период своего существования.

Все виды ископаемого топлива  выделяют используемое нами тепло и  вредные продукты сгорания – газообразные (СО, СО₂, окислы серы, азота и др.) и твердые (пылевидные и компактные). Процесс получения энергии из топлива негативно влияет на экологию атмосферы. Так возрастание содержания СО₂ вызывает климатические изменения – парниковый эффект¹, а уменьшение содержания О₂ – одна из причин образования «озоновых дыр»– окон, через которые опасные для всего живого ультрафиолетовые излучения достигают земли.

Парниковый эффект повышает среднюю температуру планеты, смягчает различия между дневными и ночными температурами. В результате антропогенных воздействий содержание СО₂(и других газов, поглощающих в инфракрасном диапазоне) в атмосфере Земли постепенно возрастает. Это неблагоприятно влияет на климат и вызывает глобальное потепление. Не исключено, что усиление парникового эффекта в результате этого процесса может привести к глобальным изменениям климата Земли.

Кроме глобального экологического воздействия энергетики имеется  местное влияние на окружающую среду. К обеспечению работы тепловой электростанции (ТЭС) привлекаются значительные природные  ресурсы - топливо, вода, реагенты, строительные материалы. При этом изменяются: сток рек, воздушные течения, подземная фильтрация. Выброс больших масс теплоты и влаги вызывает снижение солнечной освещенности, образование низкой облачности и туманов, моросящих дождей, инея, гололеда, обледенения дорог и конструкций.

Отрицательное влияние на природные условия оказывают  золоотвалы - земля исключается из сельскохозяйственного оборота. Пыление  золоотвалов приводит к гибели растений. Газопылевые выбросы ТЭС загрязняют атмосферу углекислотой, золой, оксидами азота, сернистой и серной кислотой, что вызывает коррозию сооружений и оборудования, уменьшает солнечное облучение территории.

Продукты распада расщепляющихся (радиоактивных) веществ являются особыми видами загрязняющих окружающую среду веществ. На первый взгляд, ядерное топливо – это очень привлекательный источник энергии, поскольку выделение энергии тепла происходит без вовлечения в этот процесс расходуемых элементов атмосферы, и в идеале атомная электростанция – экологически чистый источник энергии. Практически оказалось, что экологическая безопасность атомных электростанций (АЭС) относительна, зависит не только от соблюдения технологических режимов, но и от надежности элементов оборудования. Срок службы оборудования АЭС оказался по этой причине в 2-3 раза меньше расчетного, а демонтаж, замена элементов этого оборудования более дороги, чем сооружение новых станций. Практически не решена проблема захоронения радиоактивных отходов и изношенного оборудования радиоактивной зоны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59. Рациональное использование электрической и тепловой энергии в бытовых целях.

Для того чтобы говорить о том, как сэкономить тот или  иной вид энергии, необходимо в первую очередь выявить места, где это  можно было бы сделать с наибольшей результативностью, а также оценить, сколько и каких видов энергии мы потребляем.

Наиболее энергоемким  является зимний период года. Для отопления  и горячего водоснабжения одной  среднестатистической квартиры Минска общей средней площадью 51 кв. метр с 3,6 жителями в каждой в течение  года на тепловых станциях и котельных  сжигается около 2 тонн нефти. Это  непозволительно много. Например, удельный расход тепловой энергии на отопление  в странах запада (благодаря более  теплой зиме, лучшему утеплению зданий) на 40-50% ниже, чем у нас.

Кроме того, каждая семья  потребляет 100-150 кВт-ч электрической  энергии в месяц или 1200-1800 кВт-ч  в год.

Основную долю расходов, связанных с отоплением, горячим  водоснабжением и электрообеспечением  большинства жителей, государство  брало на себя. Тем не менее, несмотря на то, что в прямом виде мы будем  в дальнейшем, как и сейчас, недоплачивать  за тепловую и электрическую энергию, все же в скрытом виде (в виде недополученной заработной платы, высоких  налогов, высоких цен на повседневные товары и иных платежей) нам придется платить примерно 360 долларов на семью  в год (это прямые затраты государства  на энергообеспечение квартиры), если ЧТО-ТО не изменится.

Это ЧТО-ТО состоит из:

• психологии потребителя;
• его знаний;
• возможностей воздействия на теплоснабжение;
• заинтересованностью в том, чтобы воздействовать (снижать) на теплопотребление.

Остановимся главным образом  на втором и третьем пунктах, поскольку  возможности потребителя повлиять на снижение потребления собственными силами зависят не столько от стимулов (заинтересованности), сколько от знаний. Стимул (а он может быть не только экономическим) побуждает действовать. Знание дает возможность действовать.

Каждое современное здание оборудованное системой отопления, которая работает только в холодное время года, в течение так называемого  “отопительного периода”. Продолжительность  его в Минске составляет около 200 дней. В зимнее время приборы системы  отопления работают для того, чтобы возместить потери теплоты из жилого помещения на улицу через стены, окна, а также для нагрева холодного свежего воздуха (без которого человек не в состоянии существовать), поступающего через форточки, двери, неплотности в окнах. Через окна теряется 27,3%, через стены - 29,3%, а за счет нагрева свежего приточного воздуха - 43,4% всей теплоты, поступающей из системы отопления.

Существенное сокращение потерь теплоты (в два - три раза) через стены и окна возможно лишь в результате реконструкции всего  дома. Ее может выполнить только специализированная строительная организация  и с использованием особых высокоэффективных  материалов. Но реконструкция - это  очень дорогостоящее мероприятие, провести которое везде одновременно невозможно. В то же время каждый жилец имеет немало возможностей для утепления своей квартиры.

Первое - это остекление лоджий и балконов. Важно, чтобы стекла и  притворы створок были уплотнены. В  этом случае тепловые потери через  окна и стены квартиры, расположенные  со стороны лоджии, будут снижены  на 1518%.

Следует запомнить, что снижение потерь на 7-9% позволяет увеличить  температуру в помещении на 1°С. Таким образом, остекление лоджий увеличит температуру в примыкающей к  ней комнате примерно на 2°С.

Второе - утепление окон установкой между рамами прозрачной полиэтиленовой пленки. Для этого открывается  внутренняя оконная рама и к оконной  коробке кнопками или клейкой  лентой крепится пленка таким образом чтобы расстояние от нее до внутреннего и наружного стекол было примерно одинаковым. Желательно, чтобы пленка по всему периметру окна плотно прилегала к оконной коробке. После установки пленки внутренняя створка окна закрывается. Такое окно равноценно окну с тройным остеклением. Теплопотери через него почти на 20% ниже, чем через обычное двойное окно, традиционно применяемое в РБ.