Предельно допустимая концентрация ПДК

1)ПДК

Предельно допустимая концентрация ПДК

Предельно допустимая концентрация (ПДК) — представляет собой количество загрязнителя в почве, воздушной  или водной среде, которое при  постоянном или временном воздействии  на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий  у его потомства. В последнее  время при определении ПДК  учитывается не только степень влияния  загрязнения на здоровье человека, но и воздействие этих загрязнений  на диких животных, растения, грибы, микроорганизмы, а также на природные  сообщества в целом.

В настоящее время в нашей  стране действуют более 1900 ПДК вредных  химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв. ПДК устанавливают на основании комплексных исследований и постоянно контролируют органами гидрометеорологической службы Госкомсанэпиднадзора. ПДК не остаются постоянными, их периодически пересматривают и уточняют. После утверждения норматив становится юридически обязательным.

Для нормирования содержания вредного вещества в атмосферном воздухе  установлены два норматива —  разовый и среднесуточный ПДК. Максимально  разовая предельно допустимая концентрация (ПДК м. р.) — это такая концентрация вредные вещества в воздухе, которая  не должна вызывать при вдыхании его  в течение 30 минут рефлекторных реакций  в оргазме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др). Среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДК с. с.) — это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии. Под предельно допустимой концентрацией вредного вещества в почве (ПДК, мг/кг) понимают такую максимальную, концентрацию, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека (Защита окружающей..., 1993). )

Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой  она становится непригодной для  одного или нескольких видов водопользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются  отдельно для питьевых вод (табл. 20.2) и рыбохозяйственных водоемов.

2)ЭКОСИСТЕМА

Экосисте́ма, или экологи́ческая систе́ма (от др.-греч. οἶκος — жилище, местопребывание и σύστημα — система) — биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Одно из основных понятий экологии.

Пример экосистемы — пруд с обитающими в нём растениями, рыбами, беспозвоночными  животными, микроорганизмами, составляющими  живую компоненту системы, биоценоз. Для пруда как экосистемы характерны донные отложения определенного  состава, химический состав (ионный состав, концентрация растворенных газов) и  физические параметры (прозрачность воды, тренд годичных изменений температуры), а также определённые показатели биологической продуктивности, трофический  статус водоёма и специфические  условия данного водоёма. Другой пример экологической системы —  лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого  типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим  определять типы и границы экосистем, является трофическая структура  сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих  биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и  энергии. Любое единство, включающее все организмы на данном участке и взаимодействующее с физической средой таким образом, что поток энергии создаёт чётко определённую трофическую структуру, видовое разнообразие и круговорот веществ (обмен веществами и энергией между биотической и абиотической частями) внутри системы, представляет собой экологическую систему, или экосистему. Основные компоненты экосистемы

С точки зрения структуры в экосистеме выделяют[2]:

климатический режим, определяющий температуру, влажность, режим освещения и  прочие физические характеристики среды;

неорганические вещества, включающиеся в круговорот;

органические соединения, которые  связывают биотическую и абиотическую части в круговороте вещества и энергии;

продуценты — организмы, создающие  первичную продукцию;

макроконсументы, или фаготрофы, — гетеротрофы, поедающие другие организмы или крупные частицы органического вещества;

микроконсументы (сапротрофы) — гетеротрофы, в основном грибы и бактерии, которые разрушают мёртвое органическое вещество, минерализуя его, тем самым возвращая в круговорот.

3)УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОСИСТЕМ

способность экосистемы к реакциям, пропорциональным по величине силе воздействия, которые гасят эти воздействия. При этом в экосистеме возбуждаются компенсационные (отрицательные) обратные связи, что равноценно выполнению принципа Ле Шателье. При превышении некоторой критической величины воздействия экосистема теряет устойчивость, возникают положительные обратные связи, которые могут привести к её разрушению. Син.: Живучесть экосистемы, Жизнестойкость экосистемы.

Устойчивость природных систем к воздействию-способность природных систем сохранять свою структуру и функциональные свойства при антропогенном воздействии.

Понятие "экосистема" введено  английским ботаником А.Тенсли (1935), который обозначил этим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую их среду. По современным представлениям экосистема - это основная структурная единица биосферы, т.е. взаимосвязанная единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых организмов и окружающей неживой среды.

Установлено три принципа устойчивого  развития экосистем:

1. В естественных экосистемах  использование ресурсов и избавление  от отходов осуществляется в  рамках круговорота всех элементов  (в городах этот процесс нарушается, когда чуждые природе вещества  накапливаются на свалках и  разрывают круговорот веществ).

2. Экосистемы существуют за счет  не загрязняющей среду солнечной  энергии, количество которой постоянно  и избыточно (в городах в  основном используется дополнительная  энергия, получаемая за счет  сжигания ископаемых углеводородов).

3. На конце длинных пищевых  цепей не может быть большой  биомассы (отсюда вытекает предел  численности жителей в экосистеме, нарушенный в городах, где происходит  неконтролируемый рост населения).

Экосистемы имеют собственные  законы сложения, функционирования и  развития. Длительность существования  каждой экосистемы поддерживается прежде всего за счет общего круговорота веществ, осуществляемого продуцентами, консументами и редуцентами, и постоянного притока солнечной энергии. Именно эти два глобальных явления обеспечивают ей высокую способность противостоять воздействию постоянно меняющихся условий внешней среды.

Консументы - организмы, получающие питательные вещества и необходимую энер-гию, питаясь живыми организмами - продуцентами или другими консументами.

Редуценты - организмы, получающие питательные вещества и необходимую энергию питаясь ос-танками мертвых организмов (животных, растений)

4)БЮДЖЕТ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Поступающая на поверхность планеты  солнечная энергия расходуется  в экосистеме. Количество этой энергии  очень велико и составляет  примерно 55 ккал на 1 кв.см. в год. Однако растения фиксируют не более 1-2% солнечной энергии ( а в пустынях и в океане – сотые доли процента), остальное затрачивается на нагревание атмосферы, суши и испарение. Из накопленной растениями солнечной энергии сравнительно немного – не более 7-10% - достается растительноядным животным, питающимся живыми растениями. Большую ее часть используют симбиотрофы (бактерии и грибы), которые получают питание из корней растений, выделяющих в почву углеводы (или живут непосредственно в корне), и детритофаги и редуценты, питающиеся отмершими растениями.

           Для  понимания процессов превращения  энергии в экосистеме полезны  законы термодинамики, которые  сформулированы физиками. Первый  закон термодинамики гласит, что  энергия не возникает и не  исчезает, а только переходит  из одной формы в другую. Поэтому  энергия в экосистеме не может  появиться сама собой, а поступает  в нее извне – от Солнца  или в результате химических  реакций неорганических веществ.  В гетеротрофные антропогенные  экосистемы энергия поступает  от специальных энергетических  устройств, на которых получается  электрическая энергия или готовиться  к использованию энергия углеродистых  энергоносителей.

         Второй  закон термодинамики, или закон  энтропии, имеет несколько формулировок. Одна из них следующая: процессы, связанные с превращениями энергии,  могут происходить самопроизвольно  только при условии, что энергия  переходит из концентрированной  формы в рассеянную (деградирует). Например, тепло более нагретого предмета рассеивается в более холодной среде. Второй закон термодинамики можно сформулировать и так: поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии в потенциальную всегда меньше 100%. Энтропия (от греч. entropia – поворот, превращение) – мера количества связанной энергии, которая становиться недоступной для использования. Этот термин используется и как мера изменения упорядоченности, которая происходит при деградации энергии. Экология изучает связь между светом и  экологическими системами, а также способы превращения энергии внутри системы.Следует отметить, что все известные на Земле природные явления, связанные с непрерывным превращением энергии, представляют собой части общего процесса, который ведет к устойчивому энергетическому равновесию, то есть солнечная энергия, попав на Землю, стремится превратиться в тепловую. Только небольшая ее часть превращается в потенциальную энергию, синтезированную растениями. Основное количество лучистой энергии превращается в тепло и уходит за пределы биосферы. Остальной живой мир получает потенциальную химическую энергию, созданную растениями и хемосинтезирующими бактериями. Например, животные большую часть поглощенной химической энергии переводят в тепло, а меньшую ее часть превращают в химическую потенциальную энергию вновь созданного органического вещества. На каждом этапе передачи энергии от одного организма к другому значительная ее часть рассеивается в виде тепла. В этом случае при общем снижении доступной энергии качество оставшейся может повыситься.

5)БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ

Биологический круговорот – это  возникший одновременно с появлением жизни на Земле круговорот химических элементов и веществ, осуществляемый жизнедеятельностью организмов. Он играет особую роль в биосфере. По этому  поводу Н. В. Тимофеев-Ресовский писал: «Происходит огромный, вечный, постоянно  работающий биологический круговорот в биосфере, целый ряд веществ, целый ряд форм энергии постоянно  циркулируют в этом большом круговороте  биосферы» (М. М. Камшилов, 1974; В. А. Вронский, 1997). В закономерностях биологического круговорота решена проблема длительного существования и развития жизни. На теле конечного объема, какова Земля, запасы доступных минеральных элементов, необходимых для осуществления функции жизни, не могут быть бесконечными. Если бы они только потреблялись, жизнь рано или поздно должна была бы прекратиться. «Единственный способ придать ограниченному количеству свойство бесконечного, – пишет В. Р. Вильямс, – заставить его вращаться по замкнутой кривой». Жизнь использовала именно этот метод. «Зеленые растения создают органическое вещество, незеленые разрушают его. Из минеральных соединений, полученных от распада органического вещества, новые зеленые растения строят новое органическое вещество и так без конца». С учетом этого, каждый вид организмов представляет собой звено в биологическом круговороте. Используя в качестве средств существования тела или продукты распада одних организмов, он должен отдавать в среду то, что могут использовать другие. Особенно велика роль микроорганизмов. Минерализуя органические остатки животных и растений, микроорганизмы превращают их в «единую валюту» – минеральные соли и простейшие органические соединения типа биогенных стимуляторов, снова используемые зелеными растениями при синтезе нового органического вещества. Один из главных парадоксов жизни заключается в том, что ее непрерывность обеспечивается процессами распада, деструкцией. Разрушаются сложные органические соединения, высвобождается энергия, теряется запас информации, свойственный сложно организованным живым телам. В результате деятельности деструкторов, преимущественно микроорганизмов, любая форма жизни неизбежно будет включаться в биологический круговорот. Поэтому с их помощью осуществляется естественная саморегуляция биосферы. Два свойства позволяют микроорганизмам играть столь важную роль: возможность сравнительно быстро приспосабливаться к различным условиям и способность использовать в качестве источника углерода и энергии самые различные субстраты. Высшие организмы не обладают такими способностями. Поэтому они могут существовать лишь в качестве своеобразной надстройки на прочном фундаменте микроорганизмов. Биологический круговорот, основанный на взаимодействии синтеза и деструкции органического вещества, – один из самых существенных форм организации жизни в планетарном масштабе. Только он обеспечивает непрерывность жизни и ее прогрессивное развитие.В качестве звеньев биологического круговорота выступают особи и виды организмов разных систематических групп, взаимодействующие между собой непосредственно и косвенно с помощью многочисленных и многосторонних прямых и обратных связей. Биологический круговорот планеты также представляется сложной системой частных круговоротов – экологических систем, связанных между собой различными формами взаимодействия.При важной роли в нем растений и животных, поток биогенных элементов, как азот, фосфор, сера через популяции микроорганизмов в круговороте примерно на порядок выше, чем через популяции растений и животных. Важным показателем интенсивности биологического круговорота является скорость обращения химических элементов. В качестве показателя этой интенсивности можно использовать скорость накопления и разложения мертвого органического вещества, образующегося в результате ежегодного опада листьев и отмирания организмов. Для понимания биосферных процессов большое значение имеют биогеохимические циклы. Благодаря непрестанному функционированию системы «атмосфера – почва – растения – животные – микроорганизмы» сложился биогеохимический круговорот многих химических элементов и их соединений, охватывающий сушу, атмосферу, гидросферу. Именно поэтому живое вещество на Земле уже многие миллионы лет является фактором геологического значения.