ГБОУ СПО «Савеловский
колледж»
Учебное пособие
Естествознание
Раздел «Химия и
экология»
Преподаватель Хорькова
Г.В.
2013 год
Учебное пособие по дисциплине
«Естествознание» раздел «Химия и экология» предназначено для студентов 1 курса,
обучающихся в средних специальных заведениях по экономическому и гуманитарному
профилю.
Дисциплина
введена в учебные планы в соответствии с требованиями ФГОС, является
интегрированной, состоит из 3-х частей: физика, химия и экология, биология.
Рекомендованный учебник обсутствует.
Данное пособие является электронным учебником. В целях расширения
кругозора по разделу введена тема «Правовые вопросы экологической безопасности».
По каждой теме подобран теоретический материал,
расчетные задачи, задания для контроля, кроссворд. В учебном пособии используется
краеведческий материал.
Тема 1. Вода, растворы
На Земле на каждые 9
л. соленой воды приходится 1 л. пресной. Самые богатые водой страны: Канада,
Бразилия, Россия. Привозную воду используют: Голландия, Алжир, Гонконг, 82 %
сточных вод подвергают очистке. Процесс очистки состоит из 3-х стадий:
механической (очистка от примесей), биологической (микроорганизмы порлощают
органические примеси), химической (хлорирование или озонирование). Современнный
уровень потребления энергии, сырья, воды настолько высок, что поблема
ограниченности ресурсов биосферы приобретает первостепенное значение.
Вода с большим содержанием солей называется жёсткой, с
малым содержанием — мягкой. Термин «жёсткая» по отношению к воде исторически
сложился из-за свойств тканей после их стирки с использованием мыла на основе
жирных кислот — ткань, постиранная в жёсткой воде, более жёсткая на ощупь.
Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами
кальция и магния Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2, и постоянную (некарбонатную) жёсткость,
вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в
основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).
Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо
образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает
появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах. Использование слишком
мягкой воды может приводить к коррозии труб, так как, в этом случае отсутствует
кислотно-щелочная буферность, которую обеспечивает гидрокарбонатная (временная)
жёсткость. Потребление жёсткой или мягкой воды обычно не является опасным для
здоровья, есть данные о том, что высокая жёсткость способствует образованию
мочевых камней, а низкая — незначительно увеличивает риск сердечно-сосудистых
заболеваний. Вкус природной питьевой воды, например, воды родников, обусловлен
именно присутствием солей жёсткости.
Жёсткость природных вод может
варьироваться в довольно широких пределах и в течение года непостоянна.
Увеличивается жёсткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а
также в период таяния снега и льда.
Задачи на определение массовой доли вещества
1)
Определить массовую долю
(в %) КОН в растворе, если КОН массой 40
г растворен в воде массой 160 г.
2)
Определить массовую долю
(в %) хлорида натрия, полученного при смешении двух растворов хлорида натрия:
массой 120 г с массовой долей 40% и массой 200
г с массовой долей хлорида натрия 15%.
3)
Какой объем воды
необходимо добавить к 50 г уксусной эссенции, массовая доля в которой равна
70%, чтобы приготовить 3-% уксус?
Тема 2. Химические процессы в атмосфере.
Взаимодействие человека и природы.
Классификация природных ресурсов
1.
Неисчерпаемые (солнечная энергия, приливы и отливы, энергия
ветра и т. д.)
2.
Исчерпаемые ( уголь, нефть, газ, руда, глина, песок). Уголь
и нефть потребляются быстрее, чем происходит их восполнение, медь и алюминий
вовсе не восполняется.Невозобновимые ресурсы считаютс экономически истощенными,
когда выработаны 80% оцененных запасов. В дальнейшем их добыча становится
невыгодной. Иногда удается найти замену невозобновимым ресурсампутем
использования полимеров.
Возобновляемые (деревья, травы, дикие
животные,плодородные почвы, пресная вода). Они могут быть истощены и
загрязнены, но в нормальных условиях восстанавливаются в результате
естественных процессов, если скорость использования не превышает темпы
естественного возрождения. Восстанавливаются ресурсы с различной скоростью:
животные – несколько лет, леса – 60-80 лет, а почвы, потерявшие плодородие – в
течение нескольких тысячелетий.
Особенно остро стоят проблемы обеспечения
энергией, которая образуется за счет ископаемых видов топлива. Потребление
энергии идет быстрее, чем рост численности населения. За последние 30 лет
использовано столько неисчерпаемых природных ресурсов, сколько за всю предыдущую
историю.
Больших затрат энергии и пресной воды требует
и производство сельскохозяйственной продукции.
Загрязнение окружающей
среды токсичными и радиоактивными веществами.
Загрязнение – это появление в
природной среде новых компонентов. Различают природное и естественное
загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин –
извержения вулканов,землетрясений, катастрофических наводнений и пожаров.
Антропогенное загрязнение – результат деятельности человека. В настоящее время
мощность источников антропогенного загрязнения превосходит мощность
естественных. Ни одно вещество не остается там, где произошел его выброс в
биосферу. Восходящие потоки воздуха и ветры переносят загрязняющие вещества на
различные высоты и широты и обеспечивают их циркуляцию. Существуют потоки,
переносящие загрязнения со скоростью 35
м в сек вокруг земного шара за 12 дней. Соединения, загрязняющие природную
среду, поглощаются живыми организмами. Морские водоросли – ламинарии накапливают
иод, дождевые черви – ДДТ. Известен случай, когда в Японии многие сотни людей
погибли или стали инвалидами из-за отравления ртутью, содержащейся в тканях
рыбы, которой питались рыбаки. Причем ртути в рыбе было в 500 тысяч раз больше,
чем в воде, где она была выловлена.
Виды загрязнений:
Тепловое загрязнение. Заводы и электростанции, имеющие охлаждающие
системы, сбрасывают в реки горячую воду. Повышение температуры приводит к
уменьшению растворимости кислорода и увеличению скорости размножения
болезнетворных микроорганизмов, поэтому гибнут ценные виды рыб. Форель, треска
обитают в воде, содержащей 8-10 см3 на литр кислорода, это возможно,
если температура воды равна 0 градусов.
Электромагнитное загрязнение. Вокруг Земли существует геомагнитное поле
(ГМП). В нем вращаются электрические частицы, движущиеся вокруг Земли. Если на
солнце происходит вспышка, то в сторону Земли посылается поток солнечной
плазмы, на Земле возникают магнитные бури , свечения (северное сияние). Естественное
ГМП действует на все живое, в том числе и на человека. В период магнитных бурь
увеличивается число сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонических кризов. В
Курской и Белогородской областях России величина ГМП в три раза больше нормы,
заболеваемость людей выше.
Искусственные поля могут быть в
сотни раз выше естественного поля. Их источниками являются радиопередающие
устройства (радиостанции, телецентры), электрофицированные линии транспорта,
линии электропередач. При облучении живых организмов значительная часть
электромагнитной энергии поглощается и превращается в тепловую, приводя к
нагреву тканей и жидкостей организма. В результате изменяется структура клеток,
возникает омертвение тканей, кровоизлияния, катаракта хрусталика глаза и другие
заболевания. Наиболее чуствителен организм человека к многократным воздействиям
электромагнитного поля особенно в период роста и развития. Для защиты
населения от действия электромагнитной энергии устанавливаются санитарно-
защитные зоны между передатчиком и жильем. Технические территории передатчиков
ограждают,а антены радиолокационных станций устанавливают на возвышениях.
Слуховой аппарат человека воспринимает звук с частотой от 16 до 20 000
колебаний в секунду. Колебания большей частоты называют ультразвуком, меньшей –
инфразвуком. Шум – громкие звуки, слившиеся в нестройное звучание. Уровень
шума измеряется в децибеллах. Один децибел (дБ) –означает самый низкий уровень
шума, который может уловить человеческое ухо. Средний уровень шума в 50-ти
тысячном городе составляет 55 дБ. Шелест листвы – 20 дБ, громкая речь – 60-70,
шум транспорта 80-100, самолета –140. При 130 дБу человека появляются болевае
ощущения, при 150 – потеря слуха. В средние века существовала казнь под
колокол. Гул колокольного звона мучил и медленно убивал осужденного. Шум не
только отрицательно влияет на слух, но и вызывает головокружение, головную
боль, усталость, вызывает расстройства сердечно-сосудистой и нервной системы.
Неслышимые звуки (инфразвук и ультразвук)также опасны, в особенности, если они
носят длительный характер. Механизмы их действия на человека многообразны. По
мнению ученых, они неслышно проникают сквозь самые толстые стены, вызывают
многие нервные болезни жителей крупных городов.
Радиоактивное загрязнение. В биосфере повсюду есть естественные источники
радиоактивности (космического происхождения), и человеквсегда подвергался
естественному облучению. В результате облучения человек в течение года в среднем
получает дозу 0,1 бер и следовательно за всю жизнь около 7 бер. Есть такие
места, где ежегодная дозавыше средней, в Бразилии есть возвышенность, где годовая
доза 25 бер, она необитаема. Искусственное радиоактивное заражение биосферы
связано с испытанием ядерного оружия (в атмосфере находится 170 мегатонн
продуктов распада), с эксплуатацией атомных электростанций.
Наиболее опасны для человека:
1.
Альфа-частицы
(задерживаются кожей)
2.
Бетта-частицы (проникают в
ткани на несколько сантиметров)
3.
Гамма-частицы (проходят
сквозь тело человека, меняют свойства клеток)
4.
Изотопы стронция (заменяет
кальций в костях), цезия (заменяет калий в мышцах), йода (накапливается в
щитовидной железе)
Человек легче переносит небольшие дозы облучения, полученные за
несколько раз, чем однократную суммарную дозу. Сильнее всего радиация влияет на
делящиеся клетки.
Степени облучения человека: 0,5 мбер за год
облучение от просмотра телепередач, 3 бер – при рентгенографии зубов, 10 - бер
допустимое аварийное облучение населения (разовое), 100 бер – лучевая болезнь.
Серьезной проблемой является захоронение радиоактивных ядерных отходов. В
Челябинске есть предприятие “Маяк” где произвадится захоронение в скальном
грунте и в каменной соли. В Тверской области радиоактивная обстановка характеризуется
наличием КАЭС, НПО Радон в пос. Мигалово г.Твери. Радиационный контроль
производят 14 станций.
Для контроля качества окружающей среды
существуют экологические (ПДК, ПДУ) и производственно-хозяйственные стандарты
(ПДВ).
ПДК – предельно – допустимая концентрация вещества, не вызывающая в организме
человека патологических отклонений при ежедневном воздействии в течение
неограниченно продолжительного времени.
ПДУ – предельно-допустимый уровень, им измеряется шумовое и радиоционное
загрязнение.
ПДВ – предельно-допустимый сброс, максимальный выброс загрязняющего вещества,
который может произвести предприятие, получив на это разрешение санэпидемстанции(СЭС).
СЭС осуществляяют мониторинг (наблюдение) и контроль за соблюдением
установленных нормативов ПДК и ПДВ. Во многих городах России ПДК загрязняющих
веществ превышаетв 10 раз и более (Магнитогорск –45 раз, Новокузнецк –39,
Красноярск-38).
Выбросы и улавливание загрязняющих веществ по
Тверской области (2003 год)
В области 12 городов районного значения.
Для улучшения
качества окружающей среды необходим перевод предприятий на малоотходные и
безотходные технологии, архитектурно-планировочные мероприятия (зонирование
территории города на промышленную и жилую, озеленение населенных мест,
постройка дорожных развязок), правовые, воспитательные методы.
Задание для контроля:
1.
В каких единицах
измеряется радиоактивное, шумовое загрязнение?
2.
Какие радиоактивные
частицы вы знаете? Как они влияют на человека?
3.
Какие изотопы наиболее
опасны, в чем их вред?
4.
Где и как утилизируются
радиоактивные отходы?
5.
Пояснить термины: ПДК,
ПДВ, ПДУ?
6.
Почему больше всего от
радиации страдает костный мозг?
7.
Что опаснее одноразовая
доза 3 бер или эта же доза, полученная за 3 раза?
8.
В теплых тропических
морях улов рыбы меньше, чем в северных? Почему?
9.
Объясните факт отравления
людей съедобными молюсками, выловленными из зоны моря, загрязненной нефтепродуктами?
10.
Фенол и ацетон опасные
вещества, обладающие раздражающим действием, ПДК фенола равно 0.01 мг / м3, ПДК ацетона 0,035 мг / м3, концентрация фенола равна 0,009 мг/м, ацетона 0,0345мг/м. Превышает ли концентрация данных веществ предельно-допустимую?
Тема 3. Химия и организм человека
Население нашей планеты увеличивается ежегодно
примерно на 70 млн. человек. Уже сейчас голодают полмилиарда человек в странах
Африки. Продукты питания тогда становятся пищей, когда способны удовлетворить
строительные и энергетические нужды организма. Главное в пище - белок.
Белковое голодание самое тяжелое и опасное, особенно для детского организма.
Мировой дефицит белка составляет сейчас более 15 млн.т в год. В поисках новых
источников пищевых ресурсов следует ориентироваться на такие, которые бы
обеспечивали человечество в первую очередь белком.
Типы пищевого
белка
1. Растительный белок
2. Животный белок
3. Микробиологический белок (бактерии, дрожжи,
плесневые грибки, низшие водорсли)
Для производства
растительного белка требуются большие площади земельных угодий, удобрения, рост
растений зависит от погодных условий. Легче получить микробиологический
белок, т.к. он быстрее удваивает свою массу. На 500 кг массы за 1 сутки корова производит 0,5
кг (масса вороны) нового белка, растение соя – 5
кг (масса кошки), дрожжи – 50 000 кг (масса 10 слонов). Таким образом, пищу можно синтезировать с помощью
живых реакторов - микроорганизмов. Питание самих микроорганизмов включает
углекислый газ, аммиак, водород и воду.
Тема 4. Правовые вопросы экологической безопасности
История российского
природоохранного законодательства началась с Указов царя Алексея Михайловича
(1557 год). Он издал Соборное уложение в котором запретил лов рыбы в нерестовый
период отлов стерляди размером меньше 35
см. В1703 году Петр 1 подписывает серию Указов: “О бережении сосновых и
дубовых лесов вдоль главных рек России” (в нем говорится о запрете вырубки
лесов на расстоянии 20 км вдоль малых , 50
км вдоль крупных рек), о борьбе с браконьерством, о разведении лесов в
степях, об укреплении берегов Невы, об очистке Поганых (Чистых) прудов. Россия
– одно из первых государств, которое стояло у истоков природоохранного
законодательства и первая страна, где были созданы заповедники (Баргузинский).
Эти традиции были продолжены и в первыые годы после революции. Приняты: “Декрет
о Земле” (1917), “О лесах”, “Об охране памятников природы,садов и парков” после
распада СССР пересмотрено законодательство Российской Федерации, в том числе и
экологическое.
Приняты:
1.
Закон об охране
окружающей среды
(1991г.), которым предусмотрен экологический контроль, нормы возмещения вреда,
гражданско-правовая и административная ответственность,
2.
Закон о
санитарно-эпидемиологическом благополучии населения (направлен на охрану здорвья граждан в
неблагополучных районах регулирует санитарные отношения, связанные с
производством),
3.
Земельный кодекс, который предусматривает частную,
государственную и муниципальную формы собственности на землю. В рамках
Земельного кодекса действует кадастр - свод показателей о количестве, качестве,
распределении, стоимости земель.
4.
Закон РФ о недрах
(1992 г.) Роскомнедра
ведет кадастр месторождений. Введена система лицензирования и плата за
использование недр.
5.
Основы лесного
законодательства (1993 г.)
Произведена экономическая оценка лесов. Выделены 3 группы
·
Заповедные леса (18 %) В Кимрском
районе - Клетинский, Мыльцевский, Абрамовский, Белогородский, Кревской боры,
Покровская аллея, охраняемая сосна Баноса в деревне Крева.
·
Ресурсовые леса (в районах
с высокой плотностью нааселения) В них допускается заготовка древесины, но в
пределах расчетной лесосеки. (годовая норма вырубки деревьев, соответствующая
приросту)
·
Хозяйственные-леса
многолесных районов, имеющих эксплуатационное значение.
Природа Земли едина. Она не знает
государственных и общественных границ. Чтобы успешно решить задачи охраны
океана, лесов, космоса, сохранить озоновый слой Земли необходимы усилия многих
государств. Первая международная конференция по вопросам охраны природы
состоялась в 1913 году в Швейцарии. Участники –17 государств, включая Россию.
На ней были намечены меры по сохранению природы, однако первая мировая война
помешала их осуществить. Главная мировая природоохранная организация – ООН.
Первая конференция ООН по проблемам окружающей среды состоялась в 1972
году в Швеции (г. Стокгольм), в ее работе принимали участие 113 государств.
Приняты 2 важнейших документа: Декларация принципов и План
мероприятий по охране природы, в которых зафиксировано право человека на
благоприятную окружающую среду, рекомендации по сохранению природных
ресурсов,по предотвращению различных загрязнений. Вторая конференция
проведена в 1992 году в Рио-де-Жанейро (Бразилия). Был принят всемирный
план действий – Повестка дня на 21 век, в котором изложены основные
задачи человечества. Международными органами по надзору и охране природы являются:
·
Организация по вопросам
просвещения, науки и культуры (ЮНЕСКО)
·
Продовольственная и сельскохозяйственная
организация (ФАО)
·
Всемирная организация
здравоохранения (ВОЗ)
·
Международное агентство по
атомной энергии (МАГАТЭ)
·
ГРИНПИС, представительства
которой находятся в 28 странах и др.
Задание для контроля
|
7)к
|
|
|
|
|
|
|
а
|
3)с
|
4)г
|
д
|
|
9)ф
|
|
2)с
|
и
|
е
|
6)с
|
а
|
р
|
т
|
р
|
р
|
5)м
|
ы
|
с
|
8)с
|
е
|
р
|
е
|
б
|
у
|
р
|
т
|
в
|
о
|
1)м
|
о
|
н
|
и
|
т
|
о
|
р
|
и
|
н
|
г
|
|
н
|
ь
|
ц
|
а
|
с
|
|
н
|
|
|
ц
|
|
и
|
ц
|
е
|
е
|
и
|
д
|
и
|
к
|
ц
|
й
|
ы
|
и
|
|
|
1) наблюдение за состоянием окружающей среды
2)радиоактивный элемент
3)кустарник, активно поглощающий пыль
4)химические вещества, применяемые для борьбы с вредителями и сорняками
5)изменения в генотипе, происходящие под
влиянием загрязняющих веществ
6)один из видов подсечно-огневого земледелия
7)свод показателей природного объекта
8) тяжелый металл, денатурирующий белок
9)газ, разрушающий озон
2) Вопросы для контроля:
·
Кадастр природных ресурсов
–это …Какие виды кадастров существуют ?
·
Какие охраняемые боры в
Кимрском районе вы знаете, какие водоемы района охраняются?
·
В газете появилась статья
“Пусть Арал красиво умирает ?” В чем причина кризиса Арала ?
·
Почему наши предки
предпочитали строить дома из 120-150 летних сосен и лиственниц?
·
На месте вырубленных
еловых лесов чаще всего появляется молодая поросль березы и осины. Почему?
·
На бульварах города в
суровую зиму вымерзла часть тополей . Больше всего пострадали деревья, растущие
возле уличных фонарей. Почему ?
Юридическая и экономическая
ответственность предприятий, загрязняющих окружающую среду .
Хозяйственная деятельность неизбежно приводит
к потерям в природной среде. Они могут быть нормативными и превышающими
установленные пределы. Правительством РФ в 1992 годут утверждены экологические
нормативы сбросов загрязняющив веществ в кружающую среду, любой вред
оплачивается, однако оплата диференцирована. В законодательстве закреплены
следующие виды ответственности: экономическая (обязательные платежи
предприятий за нормативные и сверхнормативные выбросы и сбросы загрязняющих
веществ в водоемы, за захоронение вредных отходов, взимание платы за
использование вод в промышленности, возмещение потерь сельскохозяйственного и
лесохозяйственного производства при изятии земель для промышленных нужд), юридическая.
При определении меры ответственности определяют экологический и
экономический ущерб. Ответственность предприятий регулируется
административно-правовыми методами. Существует административная (за
экологические правонарушения) и уголовная (за экологические преступления)
ответственность. Административное законодательство (регулируется к кодексе
административных правонарушений) предусматривает следующие меры воздействия:
штраф, изъятие орудий и средств совершения правонарушения, конфискацию
продукции, лишение права на занятие определенной деятельностью. Размер штрафа
определяется исходя из минимального размера оплаты труда. Уголовная ответственность
наступает за реализацию проектов, ведущих к разрушению природной среды, за ввоз
и захоронение радиоактивных отходов, умышленный поджог, за разрушение заповедной
природы и др.тяжкие преступления.
Литература
1.
Рувинский А.В. Общая
биология. М.: Просвещение, 2003г.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.