МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ (для технических вузов)

Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом

Томского политехнического университета

2-е издание, переработанное и дополненное

Издательство Томского политехнического университета

2013

2

УДК 504(076.5) ББК 20.1я73

П69

Авторы А.Н. Вторушина, М.Э. Гусельников,

А.И. Копытова, Е.В. Ларионова, О.Б. Назаренко, Н.В. Саранчина, Н.С. Шеховцова

П69

Практикум по экологии (для технических вузов): учебное пособие / А.Н. Вторушина, М.Э. Гусельников, А.И. Копытова и др.; Томский политехнический университет. – 2-е изд., перераб. и доп. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. – 189 с.

В пособии представлены вопросы общей экологии, экологии человека, инженерной защиты окружающей среды, рационального природопользования, экономики природопользования. К каждой теме практического занятия приве-дены темы для обсуждения, практические задания и вопросы, примеры реше-ния задач.

Предназначено для студентов технических вузов всех специальностей, изучающих дисциплину «Экология».

УДК 504(076.5) ББК 20.1я73

Рецензенты

Доктор биологических наук, профессор ТГУ В.Н. Романенко

Доктор геолого-минералогических наук, профессор ТГАСУ А.В. Мананков

Старший преподаватель ТГУ О.Л. Конусова

© ГОУ ВПО НИ ТПУ, 2011 © Авторы, 2011 © Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2013

3

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ ............................................................................... 4 1.1. Организм и среда ............................................................................... 4 1.2. Популяции ........................................................................................ 19 1.3. Экосистемы и биосфера .................................................................. 44

2. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА ...................................................................... 60 2.1. Человек как биологический вид ..................................................... 60 2.2. Демографические проблемы ........................................................... 61 2.3. Здоровье человека ............................................................................ 70

3. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ ................................................................ 82 3.1. Природные ресурсы и рациональное природопользование ........ 82 3.2. Инженерная защита окружающей среды ...................................... 83

3.2.1. Защита атмосферы ................................................................. 86 3.2.2. Защита гидросферы ............................................................. 112 3.2.3. Защита литосферы ............................................................... 116

4. ОСНОВЫ ЭКОНОМИКИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ .................. 153

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................................ 171

ПРИЛОЖЕНИЯ ........................................................................................ 173

4

1. ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ

1.1. Организм и среда

Основные термины и понятия

Экология – наука о взаимоотношениях организмов друг с другом и окружающей их средой.

Организм (живое вещество) – белковое тело, осуществляющее обмен веществ с окружающей средой и способное к самовоспроизве-дению.

Вид – совокупность организмов, способных иметь совместное по-томство.

Экологическая ниша – часть биосферы, включающая совокупность всех экологических факторов (необходимое пространство, способ пита-ния, образ жизни, взаимоотношения с другими видами и т. д.), пригод-ных для существования конкретного вида организма.

Среда – вся совокупность тел и сил внешнего по отношению к жи-вому организму.

Среда обитания – характерные для растений и животных естест-венные условия жизни.

Окружающая среда человека – часть среды, с элементами которой организм конкретно взаимодействует.

Экологические факторы – определенные условия и элементы сре-ды, которые оказывают специфическое воздействие на живой организм.

Абиотические факторы – совокупность факторов неживой приро-ды, влияющих на жизнь и распространение живых организмов.

Биотические факторы – совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую компоненту среды обитания.

Антропогенные факторы – факторы, порожденные деятельностью человека и воздействующие на окружающую природную среду: непо-средственное воздействие человека на организмы или воздействие на организмы через изменение человеком их среды обитания (загрязнение окружающей среды, эрозия почв, уничтожение лесов, опустынивание, сокращение биологического разнообразия, изменение климата и др.).

Лимитирующие факторы – факторы, сдерживающие развитие ор-ганизма из-за их недостатка или избытка.

5

Адаптация – процесс приспособления организма к определенным условиям окружающей среды.

Интродукция – случайный или преднамеренный перенос, пересе-ление особей какого-либо вида растений или животных за пределы их ареала, в новые природно-климатические условия.

Акклиматизация – процесс освоения интродуцированного вида на новом месте; адаптации к новым экологическим условиям.

Эволюция – процесс постепенного развития, направленного на при-способление к изменениям окружающей среды. Термин применим к биосфере и любым ее составляющим компонентам вплоть до организма.

Темы для обсуждения

1. Экологический фактор. Классификация экологических факторов. Примеры.

2. Характеристика действия абиотических факторов: климатических, почвенных, водной среды.

3. Типы межвидовой конкуренции. 4. Закон минимума. 5. Закон толерантности. Практическое применение этого закона. 6. Лимитирующие факторы, пределы толерантности. Группы орга-

низмов в зависимости от величины пределов толерантности. При-меры.

7. Адаптация живых организмов. Примеры. 8. Экологическая ниша. Общая и специализированная. Ареал, место-

обитание. Различия между понятиями «ареал», «местообитание» и «экологическая ниша».

Организм

Организмом называют тело, обладающее совокупностью следую-щих признаков:

1. Белковый состав, который характерен для биосферных объектов и отличает их от ряда конструкций искусственного происхождения, например от компьютерных вирусов, «питающихся» ячейками памяти компьютера и продуцирующими себе подобных.

2. Обмен веществ с окружающей средой, предполагающий как мини-мум получение материала для воспроизводства потомства. В реальности организмы поглощают вещество из окружающей их среды не только для построения своего тела и тел потомков, но и в качестве источника необхо-димой для их жизнедеятельности энергии. Переработка поглощенных ор-ганизмами веществ реализуется путем химических реакций с образовани-ем ненужных отходов, которые выделяются в окружающую среду. Обмен

6

веществ – одно из главнейших свойств жизни, определяющее тесную ве-щественно-энергетическую связь организмов со средой.

3. Воспроизводство себе подобных, которое должно не только обеспечить бесконечность жизненных процессов организмов с конеч-ным сроком жизни путем копирования родителей, но и реализовать ме-ханизмы приспособленности организмов к окружающей среде как ре-зультат эволюции. Приспособленность организмов к изменениям среды обеспечивается действием двух факторов: мутацией (случайными изме-нениями) организмов и естественным отбором.

Экологические факторы

Живое неотрывно от окружающей среды. Каждый организм непре-рывно связан с различными компонентами среды (почвой, воздухом и т. д.) и испытывает их влияние. Среда разнообразна. Выделяют вод-ное, наземное, почвенное окружение, а также тело другого организма, используемого паразитами. Окружающая среда слагается из множества динамичных во времени условий, которые рассматриваются в качестве экологических факторов.

По происхождению выделяют следующие экологические факторы: абиотические факторы; биотические факторы; антропогенные факторы. Большинство факторов качественно и количественно изменяются

во времени. Например, климатические факторы (температура воздуха, освещённость и др.) меняются в течение суток, сезона, по годам. Факто-ры, изменение которых во времени повторяется регулярно, называют периодическими. К ним относятся не только климатические, но и неко-торые гидрографические (приливы и отливы, некоторые океанские те-чения). Факторы, возникающие неожиданно (извержение вулкана, напа-дение хищника и т. п.) называются непериодическими.

Закономерности действия экологических факторов на организм

Влияние экологических факторов на живые организмы характеризу-ется некоторыми количественными и качественными закономерностями.

Действие на организм недостатка питательных веществ исследовал Ю. Либих. В 1840 году он сформулировал закон минимума, который го-ворит, что величина урожая определяется количеством в почве того из элементов питания, потребность растения в котором удовлетворена меньше всего.

Более фундаментальный экологический закон толерантности был сформулирован В. Шелфордом в 1913 году. Этот закон, также называе-

7

мый законом лимитирующего фактора, гласит, что жизненные возмож-ности организма определяются экологическими факторами, находящи-мися не только в минимуме, но и в максимуме, то есть определять жиз-неспособность организма может как недостаток, так и избыток экологического фактора.

Графическая зависимость комфортности существования организма от величины экологического фактора называется экологической кривой. Типовой пример экологической кривой представлен на рис. 1.1. На дан-ной кривой можно выделить три зоны изменения значений экологиче-ского фактора:

1 – зона оптимума – зона нормальной жизнедеятельности; 2 – зоны стресса (зона минимума и зона максимума) – области нару-

шения жизнедеятельности вследствие недостатка или избытка фактора; 3 – зона гибели.

Интенсивность фактора

Ком

фортность существования 123 2 3

Рис. 1.1. Схема действия экологического фактора на живые организмы

Максимально и минимально переносимые организмом значения фактора – это критические точки (пессимумы), за пределами которых существование уже невозможно, наступает смерть. Пределы выносли-вости между критическими точками называют экологической валентно-стью (толерантностью) живых существ по отношению к конкретному фактору среды.

Широкую экологическую валентность вида по отношению к абио-тическим факторам среды обозначают добавлением к названию фактора приставки «эври», а узкую – приставкой «стено». Эвритермные виды выносят значительные колебания температуры, стенобатные – узкий диапазон давления, эвригалинные – разную степень засоления среды.

Организмы приспосабливаются к выживанию в условиях изменчи-вой окружающей среды. Механизмы этих приспособлений называют адаптациями. Существуют следующие типы адаптаций:

8

поведенческая адаптация, заключающаяся в поведении организма, снижающем отрицательные действия экологических факторов (например, маскировка жертв или выслеживание добычи хищника-ми, активный поиск оптимальных условий);

физиологическая адаптация, состоящая в изменении обмена ве-ществ с целью приспособления к неблагоприятным экологическим факторам. Примерами могут служить впадение организмов в ана-биоз на неблагоприятный период года, биохимическое окисление жиров для пополнения дефицита влаги и т. д.;

морфологическая адаптация, предполагающая строение тела орга-низма, приспособленное к состоянию окружающей среды. Напри-мер, у растений в пустыне отсутствуют листья, а у водных орга-низмов строение тела приспособлено к плаванию.

Задания

1. Укажите и обоснуйте, в какой среде обитают самые быстро дви-гающиеся, самые крупные и тяжелые животные, животные с развитой опорно-двигательной системой.

Приведите примеры сред и мест обитаний для наземно-воздушной среды жизни.

2. Может ли один экологический фактор полностью компенсиро-вать действие другого экологического фактора? Поясните ответ. Приве-дите примеры.

3. Каким образом система лесопосадок в степных районах будет влиять на микроклимат этих территорий?

4. Приведите примеры лимитирующих факторов для развития ка-кого-либо вида животного или растения. Для каждого вида существует только один лимитирующий фактор или их может быть несколько? От-вет обоснуйте.

5. Объясните, почему животных Южного полушария практически невозможно акклиматизировать в сходных климатических условиях Се-верного полушария в первом поколении?

6. Определите форму биотических взаимоотношений для следую-щих ситуаций:

отношения белки и лося; репейник на теле собаки; ели затемняют в лесу светолюбивые травянистые растения; под елью растут грибы маслята; ели в одном лесу борются за свет; отношения зайца и лисы; на ели поселился гриб-тутовик.

9

7. Приведите примеры антропогенных факторов, которые по воз-действию на сообщества близки к естественным абиотическим и есте-ственным биотическим факторам.

8. К какому типу экологических факторов (абиотические, биотиче-ские, антропогенные) относится:

вырубка лесов; ветер; осушение болот; хищничество; промысел рыб; сооружение свалок; загрязнение почвы химическими отходами; размножение; температура воздуха; отношения доминирования в стаде; влажность почвы; строительство коммуникаций; химический состав воды; морские волны; отношения полов; атмосферное давление; паразитизм? 9. На рис. 1.2 представлена зависимость количества активных осо-

бей божьей коровки от температуры окружающей среды.

Рис. 1.2. Зависимость активных особей божьей коровки от температуры окружающей среды

Изучив рисунок, определите следующие параметры: температуру, оптимальную для этого насекомого; диапазон температур зоны оптимума;

10

диапазон температур зоны угнетения; критические точки; пределы выносливости вида. Одинакова ли величина толерантности по отношению к температу-

ре у разных видов? Ответ поясните. 10. Определите отношение организма к фактору. Какой фактор

представлен?

Организм Отношение к фактору Лесные травы Гелиофиты (световые)

Липа мелколистная Сциофиты (теневые) Дуб Факультативные гелиофиты (теневыносливые)

Организм Отношение к фактору Рожь Длиннодневные

Луговые злаки Короткодневные Гречиха Просо

Пшеница Астры

Организм Отношение к фактору Ногохвостки Криофилы (холодолюбивые)

Верблюжья колючка Термофилы (теплолюбивые) Пингвины

Рыбка пятнистый ципринодон

Организм Отношение к фактору Чертополох Гигрофиты

Клевер луговой Мезофиты Верблюжья колючка Ксерофиты

Рис Кислица Береза

11. Приведите примеры: стенотермного организма; эвритермного организма; стеногалинного организма; эвригалинного организма. 12. Приведите примеры стенобионтов и эврибионтов. Какие организ-

мы могут вести себя по отношению к одному фактору как эврибионты, а по отношению к другому – как стенобионты? Приведите примеры организмов, которые могут служить биоиндикаторами загрязнения окружающей среды.

11

13. Где формируются стенооксибаты при длительном обитании: а) в водоемах, богатых кислородом; б) в водоемах с низким содержанием кислорода в воде; в) в водоемах, в которых наблюдается значительное колебание со-

держания кислорода в воде? 14. В какой части своего ареала вид более требователен к условиям

окружающей среды? Ответ поясните. 15. В каких экосистемах будет больше стенобионтов: в тех, где

уровень сменности климатических условий высокий, или в тех, где климат меняется незначительно? Ответ обоснуйте.

16. В тропических районах океана, где много тепла и света, жизнь очень бедна. Эти районы называют океанической пустыней. Приведите примеры лимитирующих факторов для развития водорослей в этих районах.

17. Проанализируйте графики, представленные на рис. 1.3. Какой из видов (1 или 2) находится в оптимальных условиях обитания в каж-дом случае (А и Б)?

Рис. 1.3. Изменение функции отклика (выживаемости) вида

в зависимости от изменения фактора (по В.М. Басову, М., 2009)

18. Изучите варианты влияния температурного фактора на разные виды организмов. Определите, у какого из организмов толерантность к данному фактору больше (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Функция отклика (выживаемости) двух разных организмов

в зависимости от температуры (по В.М. Басову, М., 2009)

12

19. На рис. 1.5 представлена экограмма зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки от влажности и температуры.

Рис. 1.5. Экограмма зависимости смертности куколок яблоневой плодожорки

от влажности и температуры (по Ф. Дрё, 1976)

Изучив зависимость, определите: какой фактор будет ограничивающим в точке с координатами:

1) влажность 18 %; температура 30 °С; 2) влажность 75 %; температура 2 °С; 3) влажность 70 %; температура 37 °С;

диапазон оптимальной температуры для вида; диапазон оптимальной влажности для вида; пределы выносливости вида (диапазон между критическими точ-

ками) по температуре и влажности. 20. На рис. 1.6 показано горизонтальное распределение особей трех

видов бокоплавов (Gammarus sp. – отрядов высших раков) в зависимо-сти от солености среды в эстуарии реки. Используя данные, постройте графики толерантности к солености для представленных видов. Какие из данных видов организмов можно отнести к олигогаллинным в зави-симости от отношения к уровню солености? Ответ поясните. Олигогал-линные организмы организмы, обитающие в средах с незначительным интервалом солености.

23. В таблице даны типы адаптаций организмов к экологическим факторам, примеры и описание действия приспособления.

13

Рис. 1.6. Изменение солености воды (А) и плотности популяций (Б) трех видов гаммарид на участке реки протяженностью 21 км

(по Козлову и Садчикову, 1999)

Формы приспособлений

Примеры Описание

приспособления

Преимущества данного

приспособления

Форма тела Дельфин

Торпедовидная форма тела

Движения легки, точны, скорость

передвижения 40 км/чСокол-сапсан Морской конёк

Приспособитель-ное поведение

Сезонная миграция

Имитация ранения

Запасание корма

Покровитель-ственная окраска (маскировка)

Камбала Тундровая куропатка

Хамелеон

Предупреждающая окраска

Пчела Божья коровка

Кобра

Мимикрия (сходство, подра-жание более при-способленным организмам)

Яйца кукушки

Глухая крапива с листьями,

копирующими жгучую крапиву

Муха-журчалка, имитирующая

осу

14

24. Приведите примеры адаптации у растений и у животных. При-способлением к каким факторам они являются?

25. Опишите экологическую нишу человека.

Материалы для углубленного изучения основ генетики и адаптации организмов к условиям окружающей среды

Процесс развития биосферы, называемый эволюцией, является результатом множества микроэволюций – направленного изменения особей конкретной популяции. Эволюционные изменения популяций происходят под действием двух факторов: мутации организмов и естественного отбора.

Для уяснения понятия мутации кратко рассмотрим механизм пере-дачи наследственных признаков при размножении особей. Основная информация о строении организма содержится в генах – специфических макромолекулах, присутствующих в каждой клетке организма. Отдель-ные участки генов одинаковы для каждого организма данного вида. Они определяют принадлежность организма к данному виду, не могут изменяться в ходе эволюции и называются гомозиготными. Остальные участки генов, определяющие индивидуальные свойства организма, из-меняются при смене поколений и называются гетерозиготными, а со-ответствующее свойство организмов популяции изменяться при смене поколений называется гетерозиготностью, или гетерогенностью.

Наличие гетерозиготных участков генов у организма не сказывается на его внешнем облике (фенотипе), но у потомства разнополых родителей с идентичным гетерозиготным участком гена этот участок может стать гомозиготным, т. е. сказаться на устройстве организма потомка и утратить способность к изменениям. Вместе с тем именно гетерогенность организ-мов преимущественно обуславливает возникновение в популяциях мута-ции – внезапного естественного или искусственно вызванного наследуе-мого изменения генетического материала, приводящего к изменению тех или иных признаков организма. Таким образом, мутация обеспечивает по-явление в популяции организмов с отклонениями от стандартного набора признаков, а влияние окружающей среды приводит к гибели особей с не-удачными отклонениями, то есть существует естественный отбор генети-ческого материала популяции (генофонда).

При длительной стабильности экологических факторов в популяции осуществляется стабилизирующий отбор, препятствующий ее изменчиво-сти. При стабильных дрейфах значений факторов организмы приспосаб-ливаются к ним либо изменением одного адаптивного признака (движу-щий отбор), либо изменением в нескольких направлениях (дизруптивный отбор, приводящий к образованию нескольких видов из одного). Анализ

15

эволюционных процессов показывает, что чем больше гетерогенность по-пуляции, тем шире ее экологические кривые и выше ее приспособитель-ные возможности. Поэтому генетическое разнообразие особей популяции чрезвычайно важно для ее устойчивого существования.

Для анализа гетерогенности популяции вводят понятия эффектив-ного размера популяции. Ne – численность идеальной популяции, в ко-торой каждая особь дает равный вклад в общий генофонд нового поко-ления. В реальной популяции ее численность N всегда превышает Ne по следующим причинам:

1. Колебания числа потомков в семье

2

4 NNe , (1.1)

где – дисперсия числа потомков. Например, при = 4 число детей в семье меняется от 0 до 4, а Ne = N · 2 / 3.

2. Колебания численности поколений

1 2

1 1 1 1...

me

mN N NN

, (1.2)

где Nm – численность m-гo поколения. Например, снижение в одном из десяти поколений численности

популяции с 1000 до 50 особей приведет к снижению Ne с 1000 до 345. 3. Неравное число самцов N1 и самок N2

21 4

1

4

11

NNNe

. (1.3)

Из (1.3) видно, что максимум Ne достигается при N1 = N2. 4. Инбридинг – близкородственное скрещивание, повышающее ве-

роятность наличия идентичных гетерозиготных участков генов родите-лей и появления гомозиготных организмов не в результате естественно-го отбора. Это явление используется селекционерами для закрепления необходимых наследственных признаков при создании новых видов растений и животных. При отсутствии контроля экспериментатора ин-бридинг ведет к вырождению и гибели популяции, что подтверждается историей некоторых царствовавших династий.

Для количественной оценки данного явления введено понятие ко-эффициента инбридинга:

1

1 12

m

e

fN

, (1.4)

где m – число поколений.

16

Опыт животноводов показал, что плодовитость популяций падает при f > 0,5. Решая показательное уравнение (1.4) при заданном значе-нии f, получим, что число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания, равно m = l,5 · Ne. Таким образом, снижение гетерогенности ведет к вымиранию популяции. Однако чрезмерный рост генетического разнообразия популяции приводит к утере популяцией способности ге-нетического адаптирования к изменяющимся условиям окружающей среды. Для каждой популяции существуют некоторые оптимальные значения гетерозиготности, зависящие от ее численности, структуры, исходного генофонда, статических и динамических характеристик окружающей среды. Например, при длительной стабильности экологи-ческих факторов высокая гетерогенность популяции не требуется, а при изменении экологических факторов выживает наиболее гетерогенная популяция. Поэтому обитатели разных экологических систем обладают разной гетерогенностью. Например, у человека число гетерозиготных участков генов составляет около 20 %. Мутация является процессом, повышающим гетерогенность популяции.

Мутагены – физические и химические экологические факторы, воздействие которых на живые организмы приводит к возникновению мутаций с частотой, превышающей уровень спонтанных реакций. К фи-зическим мутагенам относят ультрафиолетовое излучение, повышен-ную и пониженную температуры, ионизирующие излучения (гамма- и рентгеновские лучи, протоны, нейтроны и т. д.).

Химическими мутагенами являются аналоги нуклеиновых кислот, чужеродные ДНК и РНК, алкалоиды и другие вещества. Устойчивость организмов к воздействию мутагенов различна. Вирусы в 3–1000 раз более стойки к ним, чем растения, а растения – в 2–800 раз по сравне-нию с теплокровными животными. В целом более высокоорганизован-ные особи менее стойки к воздействию мутагенов. Поэтому предельно допустимый уровень мутагенных биосферных воздействий нормируется на человека.

В данном задании предлагается исследовать влияние ряда экологи-ческих факторов на устойчивое развитие вида:

1. Подсчитать Ne для популяции, учитывая колебания числа потом-ков в семье. Вычислить число поколений, приводящее популяцию к по-рогу вымирания. Определить коэффициент инбридинга для четырех по-колений и сделать вывод о жизнеспособности популяции.

2. Подсчитать Ne для популяции, учитывая колебания численности поколений. Вычислить число поколений, приводящее популяцию к по-рогу вымирания. Определить коэффициент инбридинга для четырех по-колений и сделать вывод о жизнеспособности популяции.

17

3. Подсчитать Ne для популяции, учитывая неравное число самцов и самок. Вычислить число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания. Определить коэффициент инбридинга для четырех поколе-ний и сделать вывод о жизнеспособности популяции.

Исходные данные для расчета приведены в таблице:

№ варианта

Реальный размер

популяции

Дисперсия числа

потомков

Колебания численности поколений

Отношение числа самцов к числу самок1 2 3 4

Пр. 110 3 20 30 20 40 4 1 30 4 30 20 15 60 1,4 2 40 5 40 30 20 70 2 3 50 6 50 40 30 80 1,5 4 60 7 60 50 40 90 0,8 5 70 8 70 60 50 100 0,5 6 80 2 80 70 60 110 1,8 7 90 3 90 80 70 120 1,6 8 100 4 100 90 80 130 0,9 9 110 5 110 100 90 140 1,4 10 120 6 120 110 100 150 0,7 11 130 7 130 120 110 60 0,3 12 140 8 140 130 120 70 4,5 13 150 1 150 140 130 80 3 14 60 2 60 150 140 90 0,3 15 70 3 70 60 50 100 0,6 16 80 4 80 70 60 110 1,9 17 90 5 90 80 70 120 1,3 18 100 6 100 90 80 50 5 19 110 7 110 100 90 60 0,1 20 120 8 120 100 100 30 4

Данные из первой строки (Пр.) приведены для ниже рассмотренно-

го примера решения задачи. 4. Сделать выводы и оформить отчет по практическому занятию.

Пример

1. Эффективный размер популяции с учетом колебания числа по-томков в семье в соответствии с выражением (1.1) равен

4 2 4·110 2 3 440 5 88eN N .

Коэффициент инбридинга может быть вычислен по формуле (1.4):

18

4

1 11 1 1 1 1 0,982 0,018

2 220

m

e

fN

.

Число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания, равно m = l,5·Ne = 1,5·88 = 132.

По данным расчетам можно сделать вывод о том, что колебания числа потомков в семье снижает эффективный размер популяции, а зна-чит и ее устойчивость к изменениям окружающей среды на 20 %. Не-смотря на это, в течение времени, необходимого для смены 132 поколе-ний, у данной популяции отсутствует угроза вымирания.

2. Эффективный размер популяции с учетом колебания численно-сти поколений согласно формуле (1.2) определяется как

1 2

1 1 1 1 1 1 1 1... 4 0,15833 4

20 30 20 40

0,0395833,me

mN N NN

1 0,0395833 25,26eN .

Коэффициент инбридинга определяется формулой (1.4):

4

1 11 1 1 1 1 0,85 0,15

2 25,26

m

e

fN

.

Число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания, равно m = l,5·Ne = 1,5 · 25,26 = 37,9. Угроза вымирания популяции воз-можна после смены 38-vb поколений.

3. Эффективный размер популяции с учетом неравного числа сам-цов и самок находится по выражению (1.3):

1 2

1 1 1

4 4eN N N

,

где N1 – число самцов и N2 – число самок, которые связаны выражением: N1 / N2 = 4 N1 + N2 = Ne = 110.

Решение данной системы уравнений дает N2 = 22 и N1 = 88. Подста-вив эти данные в (1.3), получим

1 2

1 1 1 1 10,0142

4 4 88 352eN N N ,

Ne = 1 / 0,0142 = 70,42. Коэффициент инбридинга вычисляется по формуле (1.4):

4

1 11 1 1 1 1 0,9719 0,01291

2 140,84

m

e

fN

.

19

Число поколений, приводящее популяцию к порогу вымирания, равно m = l,5·Ne = 1,5 · 70,42 = 105,63. Угроза вымирания популяции возможна после смены 106 поколений.

4. Из проведенных расчетов видно, что неодинаковое количество детей в семьях популяции и неравное число самцов и самок в популяции умень-шает ее эффективный размер, то есть снижает выживаемость популяции.

1.2. Популяции

Основные термины и понятия

Популяция – совокупность организмов, обитающих более или ме-нее изолированно в пространстве и во времени от других аналогичных совокупностей того же вида и осуществляющих обмен генетической информацией.

Численность популяции – общее количество организмов одного ви-да на данной территории или в данном объеме.

Плотность популяции – число организмов популяции, приходя-щихся на единицу занимаемого данной популяцией пространства.

Рождаемость – число организмов, родившихся в популяции за не-который промежуток времени.

Удельная рождаемость – отношение рождаемости к численности популяции.

Смертность – число организмов, погибших в популяции за неко-торый промежуток времени.

Удельная смертность – отношение смертности к численности по-пуляции.

Структура популяции – деление организмов популяции по призна-кам возраста, размера, пола, распределения в пространстве и т. д.

Темы для обсуждения

1. Понятие «популяция». 2. Структура популяции. Основные характеристики популяции. 3. Эффект группы. 4. Кривые выживания. 5. Анализ экспоненциального закона роста численности популяции. 6. Анализ логистического закона роста численности популяции. 7. Факторы динамики численности популяции.

Количественные характеристики популяций

Каждая популяция характеризуется количественными показателя-ми, которые описывают ее статическое и динамическое состояния.

20

Статические показатели характеризуют состояние популяции в определенный момент времени. К ним относят:

численность; плотность; показатели структуры. Структура популяции строится на основе деления особей на груп-

пы по разным признакам: возрастная – структура популяции характеризует общее количе-

ство представленных в ней возрастных групп и соотношение их численности;

половая – отражает количество и численность групп организ-мов, разделенных по признаку пола;

размерная – отражает соотношение количества особей разных размеров;

пространственная – отражает распределение особей в пространстве.

Возрастная структура популяции

Возрастная структура популяции показывает соотношение количе-ства организмов разного возраста.

Смертность и рождаемость особей изменяются с возрастом. Суще-ствуют виды, у которых смертность в раннем возрасте больше, чем у взрослых особей, и наоборот. Графическую зависимость числа выжив-ших особей от их возраста называют кривыми выживания. Кривые вы-живания подразделяют на три основных типа (рис. 1.7): 1. Кривая I типа – выпуклая, характерна для видов, у которых на про-

тяжении всей жизни смертность мала и большинство организмов доживает до биологического возрастного предела. Данная кривая выживания характерна для организмов с низкой рождаемостью и усиленной заботой о подрастающем поколении, таких как крупные млекопитающие и человек.

2. Кривая II типа – диагональная, характерна для видов, у которых смертность не зависит от возраста. Примером являются птицы и грызуны.

3. Кривая III типа – вогнутая, характерна для видов с высокой смерт-ностью в начальный период жизни, которые мало заботятся о своем потомстве (устрица, рыбы, растения).

При рассмотрении возрастной структуры популяции выделяют три экологические возрастные группы:

предрепродуктивная (молодые особи); репродуктивная (взрослые особи); пострепродуктивная (старые особи).

21

Рис. 1.7. Кривые выживания

Увеличение относительно характерных для популяции значений числа молодых особей характерно для быстрорастущих, развивающихся популяций. В деградирующих, сокращающихся популяциях преобла-дают старые особи, неспособные к интенсивному размножению.

Деление популяции по признаку пола

Деление популяции по признаку пола связано с реализацией эволю-ционного развития организма. Согласно учению Ч. Дарвина, эволюция заключается в мутации (случайном изменении) организмов с последую-щим естественным отбором (выживанием наиболее приспособленных к окружающей среде). Результаты естественного отбора должны закреп-ляться в качестве видового признака. Это закрепление происходит на ге-нетическом уровне у потомства родителей, имеющих идентичные мута-ционные изменения. Например, у двух блондинов, скорее всего, дети будут также блондинами. Если выживаемость блондинов будет выше, чем у брюнетов, то через достаточно большое количество поколений весь вид будет состоять исключительно из блондинов.

Деление популяции по признаку пола обеспечивает наиболее эф-фективный обмен генетической информацией, необходимый для за-крепления на генетическом уровне результатов естественного отбора. Если внутри популяции отсутствует обмен генетической информацией, например при размножении только почкованием, то сохранение в тече-ние смены поколений характерных для вида признаков невозможно. Например, при размножении картофеля только клубнями через опреде-ленное число поколений он полностью вырождается. Возможны следу-ющие варианты структуры популяции по признаку пола:

1. Все организмы однополые. Обмен генетической информацией осуществляется, например, как у растений – перекрестным опылением.

22

2. Организмы популяции разделены на два пола. Случай наиболее характерный для большинства животных и некоторых растений, таких как тополь и облепиха.

3. Популяция по признакам пола (участия в процессе размножения) делится более чем на два пола. Например, у пчел выделяют матку, трут-ней и рабочих пчел, а популяция трихомонады по признаку пола разде-лена на шесть групп.

Динамика популяций

Динамика популяции – процессы изменения ее основных характе-ристик во времени. Динамические показатели характеризуют процессы, протекающие в популяции за некоторый промежуток времени. Это рождаемость, смертность, скорость роста популяции.

Рождаемость – число особей nN , родившихся в популяции за некоторый промежуток времени ( t ): P /nN t . (1.5)

Смертность – число особей mN , погибших в популяции за неко-торый промежуток времени t : C /mN t . (1.6)

Для сравнения рождаемости и смертности в разных популяциях используют удельные показатели.

Удельная рождаемость – отношение рождаемости к исходной численности популяции N: P / /nb N N N t . (1.7)

Удельная смертность – отношение смертности к исходной чис-ленности популяции N: C / /md N N N t . (1.8)

Скорость изменения численности популяции v N t , (1.9)

где ΔN – изменение численности популяции за время Δt.

Удельная скорость изменения численности r b d . (1.10)

Если b d , то 0r , и популяция находится в стационарном состо-янии. Если b d , то 0r , численность популяции растет. Если b d , то 0,r численность популяции сокращается.

Таким образом, численность популяций определяется двумя проти-воположными процессами – рождаемостью и смертностью.

23

Очевидно, что в жизнеспособной популяции рождаемость должна превышать смертность. В этом случае при постоянной величине удель-ной скорости изменения численности рост числа организмов популяции N в зависимости от времени (количества поколений) математически бу-дет представлять собой геометрическую прогрессию. Такой тип роста описывается следующим дифференциальным уравнением:

( )dN

b d N rNdt

. (1.11)

Уравнение (1.11) в интегральной форме имеет вид

0rt

tN N e , (1.12)

где tN – численность популяции в момент времени t ; 0N – численность популяции в начальный момент времени 0t ; е – основание натурального логарифма; r – показатель, характеризующий темп размножения особей в данной популяции (удельная скорость изменения численности).

Экспоненциальный рост численности популяции, называемый J-образной кривой, представлен на рис. 1.8. Он возможен лишь при от-сутствии лимитирующих факторов. Такой рост в природе не происходит, либо происходит в течение очень непродолжительного времени (напри-мер, популяции одноклеточных организмов, водорослей, мелких ракооб-разных при благоприятных условиях размножаются по экспоненциаль-ному закону). Это рост численности особей в неизменяющихся условиях.

t

N

N0

Рис. 1.8. J-образная кривая роста численности популяции

Логарифмируя обе части уравнения (1.12), получим уравнение ли-нейного вида

0ln lntN N rt . (1.13)

Графический вид зависимости lnN от t представлен на рис. 1.9. Ис-пользуя экспериментальную зависимость lnN от t, можно определить

24

lnN0 как отрезок, отсекаемой прямой на оси X, а r – как тангенс угла наклона прямой.

lnN

t

lnN0

)

tgr

lnN = LnN0 + rt

Рис. 1.9. Графический вид зависимости lnN от t в случае экспоненциального роста

В реальных условиях удельная скорость роста популяции r зависит от плотности популяции. Увеличение плотности популяции снижает количество доступной организму пищи, что приводит к росту удельной смертности d и снижению удельной скорости изменения численности популяции r. Уменьшение r до нулевого значения останавливает рост численности популяции на некотором значении N = K, которое называ-ют емкостью экологической ниши.

Таким образом, рост популяции не может быть бесконечным, а ре-альная кривая изменения численности популяции имеет вид буквы S, представленный на рис. 1.10. Такой тип роста описывается следующим дифференциальным уравнением:

( ) /dN

rN K N Kdt

, (1.14)

где К – максимальное число особей, способных жить в рассматриваемой среде. В интегральной форме уравнение (1.14) имеет вид

1 a rt

KN

e

, (1.15)

где а – константа интегрирования, определяющая положение кривой относительно начала координат, a = ln((K – N0)/N0) при t = 0.

Тогда уравнение (1.15) можно записать в виде

0 0ln1 K N N rt

KN

e

. (1.16)

25

N

t

K

N0

Рис. 1.10. S-образная кривая роста численности популяции

lnN

t

)

tgr

Рис. 1.11. Графический вид зависимости lnN от t

в случае логистического роста

Коэффициенты уравнения (1.15) можно легко определить, исполь-зуя экспериментальную зависимость N от t. Коэффициент a можно вы-числить, определив N0 и K из графика зависимости N от t. Поскольку J-образную кривую можно рассматривать как участок S-образной кривой, то в некоторых случаях коэффициент r можно определить как тангенс уг-ла наклона прямолинейного участка зависимости lnN от t (рис. 1.11).

Константы K и r логистического уравнения дали название двум ти-пам естественного отбора. Каждый организм испытывает на себе комби-нацию r и К-отбора, но r-отбор преобладает на ранней стадии развития популяции, а К-отбор характерен для сформировавшихся систем. Выжи-вание за счет количественного роста обеспечивает r-стратегия. Такая стратегия характерна для организмов с коротким жизненным циклом и высокой плодовитостью: микроорганизмов, мелких насекомых, одно-летних трав. К-стратегия обеспечивает выживание за счет качественного совершенствования взаимоотношений между особями и особей с абиоти-ческой средой: крупные и долгоживущие виды, деревья, звери, человек.

26

Колебания численности популяций

Численность популяций может изменяться в результате измене-ния внешних условий среды – из-за нехватки пищи, появления боль-шого количества хищников и т. д. Периодические и непериодические колебания численности популяций под влиянием абиотических и био-тических факторов среды называются популяционными волнами. По-пуляции обладают способностью к саморегуляции, и их плотность при более или менее значительных колебаниях остается в устойчивом состоянии между своими нижним и верхним пределами (динамиче-ское равновесие).

В природе в основном встречаются три вида колебаний численно-сти популяций: относительно стабильный, скачкообразный, цикличе-ский (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Основные типы кривых изменения численности популяций

Кривая 1. Стабильные популяции. Такое постоянство встречается нередко в природе, например в тропических лесах, где климатические условия меняются крайне мало.

Кривая 2. Правильный циклический характер. Например, колебания связанные с сезонными изменениями климата: комары, цветы на полях; си-стема «хищник – жертва»; циклические колебания численности леминногов (травоядный грызун в Северной Америке и Скандинавии).

Кривая 3. Скачкообразный рост численности. Например, это ха-рактерно для енотов, имеющих относительно стабильную числен-ность, но время от времени происходит всплеск численности. Такой всплеск связан с временным повышением емкости среды (улучшение климатических условий, питания, резкое уменьшение численности хищников).

27

Изменение численности в системе «хищник – жертва»

Межвидовые взаимоотношения играют большую роль в динамике численности организмов. Хищники, уничтожая свои жертвы, влияют на их численность. Такое же действие оказывают и паразиты.

Математики А. Лотка (1880–1949 гг.) и В. Вольтерра (1860–1940 гг.) независимо друг от друга разработали математические модели взаимодействия животных в системе «паразит – хозяин» (Лотка) и в си-стеме «хищник – жертва» (Вольтерра). Различия в этих системах состо-ят лишь в количественном соотношении: один хищник уничтожает мно-го жертв, а паразитов может быть много на одном хозяине.

В системе «хищник – жертва» численности хищника соответствует определенная численность жертвы, и по мере возрастания плотности по-пуляции жертвы увеличивается и плотность популяции хищника. Повы-шение же численности хищника приводит к снижению численности жертвы, что опять снижает количество хищников. Так происходят пери-одические колебания численности популяций хищника и жертвы с не-большими отклонениями от какого-то оптимального уровня (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Колебания численности в системе «хищник – жертва»

Примеры

Пример 1. Как изменится численность популяции зайца-беляка че-рез 2 года, если известно, что исходная численность популяции – 5000 особей, а соотношение мужских и женских особей составляет 1:1. В среднем в выводке рождается 7 детёнышей. Каждая самка в год при-носит 2 помёта. Смертность популяции составляет 80 %.

Решение. Исходная численность особей в популяции 5000, из них 2500 – самки (т. к. соотношение мужских и женских особей составляет 1:1). Каждая самка приносит 2 помёта в год по 7 детёнышей, следователь-но, рождаемость составит: Р 2500 7 2 35000 особей. Смертность популяции 4000 особей (С 5000 0.8 4000 ). Таким образом, прирост численности популяции составит Р С 35000 4000 31000r особей, а численность популяции зайца-беляка через год будет составлять

28

1 0 5000 31000 36000N N r . Аналогичным образом рассчитаем рождаемость и смертность через 2 года: Р 18000 7 2 252000 ; С 36000 0.8 28800 ; 252000 28800 223200r . Численность популяции зайца-беляка через 2 года составит:

2 1 36000 223200 259200N N r особей.

Пример 2. Имеются данные изменения численности растения во времени:

Годы 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Численность растения

10 12 15 19 23 27 30 33 35 37 39 40 41 42 42

Построить график зависимости численности популяции от време-ни, определить тип кривой роста. Найти уравнение, описывающее экс-периментальную зависимость.

Решение. Построим график зависимости N от t (рис. 1.14). Как вид-но, график имеет логистический характер. Для описания данной зависи-мости воспользуемся уравнением (1.16). Коэффициент K найдем из гра-фика: K = 42. Коэффициент a найдем из выражения a = ln((K – N0)/N0). N0 = 10; a = 1,2.

Далее, выбираем t1 = 5. Ему соответствует N1 = 27. Подставив дан-ные значения в выражение (1.16), получим

42

271 exp 1,2 5r

.

0 4 8 12 1610

20

30

40

50N

t

K

N0

Рис. 1.14. Зависимость численности растения N от t и кривая,

полученная по уравнению (1.16)

29

Выразим r:

42 27 1 exp 1,2 5r , 42 27exp 1,2 5

27r

,

42 27ln 1,2

27 0,365

r

.

Таким образом, уравнение, описывающее экспериментальную за-висимость численности растения от времени, имеет вид

1,2 0,36

42

1 tN

e

.

График, построенный по полученному уравнению, представлен на рис. 1.14.

Задания

1. На рис. 1.15 показано процентное соотношение численности по-ловозрелых самцов и самок различного возраста в популяции травяной лягушки.

Изучив рисунок, сравните скорость полового созревания самцов и самок. Объясните различия в соотношении полов половозрелых особей разных возрастов. В каком возрасте, преимущественно, особи травяной лягушки достигают половой зрелости?

Рис. 1.15. Соотношение половозрелых самцов и самок разных возрастов в популяции травяной лягушки (по Северцову, 1999)

2. При впадении в спячку в одной популяции малого суслика плотность особей составляла 160 особ/га; выжило 80 особей. В соседней популяции ма-лого суслика плотность особей – 90 особ/га; выжило 56 особей. Рассчитать смертность во время спячки в двух соседних популяциях. Определить, на ка-

30

ком участке смертность выше и чем это может быть объяснено, при условии, что запас кормов, приходящихся на 1 га, на обоих участках был одинаков.

3. В охотничьем хозяйстве стадо лосей насчитывает 50 особей. Опреде-лите, как будет изменяться численность стада при ежегодном приросте 15 %. Укажите, что произойдет с плотностью популяции, если территория хозяйства составляет 40000 га (плотность рассчитывается по количеству особей на 1000 га), а оптимальной является плотность 3–5 особей на 1000 га.

4. В начале сезона было помечено 2000 рыб. В ходе последующего лова в общем вылове из 10000 рыб обнаружилось 700 меченных. Какова была численность популяции перед началом промысла?

5. Для популяции белки обыкновенной ёмкость среды (К) состав-ляет 7000 особей. Как изменится численность, если соотношение муж-ских и женских особей в популяции составляет 1:1. Максимальная чис-ленность детенышей в выводке – 7 (при N = K/2), минимальная – 3 детеныша при 5000 N < 7000, 5 детенышей при 3500 < N < 5000 и N < 3500. Смертность популяции (d) составляет:

d = 5 % при N < 1250; d = 25 % при 1250 ≤ N < 3500; d = 50 % при 3500 ≤ N < 5000; d = 85 % при 5000 ≤ N < 7000. Определить абсолютный и удельный (на 1 особь) прирост популя-

ции при ее численности (N): а) 1000 особей; б) 2000 особей; в) 3000 осо-бей; г) 4000 особей; д) 5000 особей; е) 6000 особей. При достижении ка-кой численности популяции прирост «перекрываться» смертностью?

Рис. 1.16. Выживаемость головастиков остромордой лягушки

при различных уровнях плотности населения (по Северцову, 1999): 1 – «одиночки» с плотностью 1 ос./0,6 л; 2 – группа с плотностью 3 ос./0,6 л;

3 – группа с плотностью 1 ос./0,13 л

31

6. На рис. 1.16 приведены результаты эксперимента по изучению выживаемости личиночной стадии (головастиков) остромордой лягуш-ки поодиночке и в группах с разным уровнем популяции до момента метаморфоза – превращения в молодых лягушат-сеголеток. Определите оптимальную плотность населения головастиков. С чем связана более высокая выживаемость при метаморфозе головастиков с данной плот-ностью населения при их выращивании в группе? Почему выживае-мость снижается при увеличении плотности популяции?

7. В таблице приведены данные (по Н. Грину, У. Стауту, Д. Тейло-ру, 1990) о выживании усоногого ракообразного Balanus glandula:

Возраст, годы 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Число живых особей 142 62 34 20 16 11 7 2 2 0

На основании этих данных постройте кривую выживания этого ви-да. В каком возрасте выживаемость данного вида максимальна? Оцени-те среднюю продолжительность жизни особей.

8. В таблице приведены данные об изменении численности дрожжей (по Ю. Одуму, 1975):

Время, ч 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Фактическая биомасса дрожжей

9,6 18,3 29,0 47,2 71,1 119,1 174,6 257,3 350,7 441,0

Постройте график зависимости численности популяции от време-ни, определите тип кривой роста. Найдите уравнение, описывающее экспериментальную зависимость.

9. В табл. 1.1 приведены данные об изменении численности попу-ляций различных растений в течение некоторого промежутка времени.

Постройте график зависимости численности популяции от време-ни, определите тип кривой роста. Найдите уравнение, описывающее экспериментальную зависимость.

10. В таблице приведены данные о численности некоторых охотни-чьих животных на территории Белгородской области в 2002 г.:

Вид Численность по годам, количество особей

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Лось 387 346 301 308 322 322 263 266 Косуля 4474 4911 5055 5193 5334 5897 6164 6085 Олень 501 570 562 619 678 782 896 1089 Кабан 2574 2436 2351 2958 3626 3896 4236 4520 Заяц-русак 18361 17676 16261 19792 22631 20246 22636 20418Лисица 3856 4344 4611 5754 5167 5277 5922 5547

32

Вид Численность по годам, количество особей

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 Куница 2025 1820 1628 1910 2696 2770 2308 2298 Хорь 1120 634 461 747 1346 1340 1157 1766 Волк 36 34 41 65 76 74 74 74

Постройте следующие графики колебания численности охотничьих

животных по годам: а) для каждого вида животных; б) для совокупности хищников и совокупности их потенциальных

жертв. Обоснуйте выбранную группировку видов по системе «совокуп-

ность хищников – совокупность их потенциальных жертв». Проведите частный и сопоставительный анализ кривых динамики численности от-дельных видов и групп видов животных. Определите долю численности каждого вида рассмотренных охотничьих животных в их общей чис-ленности. Качественно оцените долю рассмотренных видов консумен-тов первого порядка в рационе представленных хищных видов. Обос-нуйте полученные наблюдения, сделайте выводы.

11. На момент организации заповедника на его территории площа-дью 190 га было отмечен 1 выводок обыкновенной лисицы. Через 6 лет ее численность увеличилась до 30–35 особей. Еще через 5 лет количе-ство лисиц уменьшилось до 7–9 особей и стабилизировалось на этом уровне. Объясните, почему сначала численность лисиц резко возросла, а позже упала и стабилизировалась?

11. Определите площадь индивидуального участка волка, если из-вестно, что между логовами должно быть не менее 7 км. Сколько вол-ков может жить в лесах, площадь которых составляет 32 тыс. га?

12. В результате самоизреживания елей в густых посадках чис-ло деревьев на 1 га составляло: в 20-летних насаждениях – 6720, в 40-летних – 2380, в 60-летних – 1170, в 80-летних – 755, в столетних – 555, а в 120-летних – 465. Начертите график уменьшения количества стволов елей в лесу при увеличении возраста. Рассчитайте площадь, приходящуюся на одно дерево в разном возрасте. В какой период само-изреживание деревьев происходит наиболее интенсивно? Необходимо ли заранее высаживать ели разреженно? Ответ обоснуйте.

13. На рыборазводных заводах разрабатывают технологию получе-ния живого корма для мальков. Для этого культивируют различных простейших, коловраток и рачков дафний. Используют два основных способа их разведения: 1) в непроточных емкостях с кормовой взвесью корм подают до тех пор, пока рост популяции не прекратится, после че-

33

го собирают «урожай»; 2) в проточных емкостях, куда постоянно пода-ется вода с кормом, а часть воды вместе с животными также непрерыв-но удаляется. При непроточном способе получают инфузорий и коловраток 18–20 г с 1 м3 воды в сутки, дафний – 70. При проточном методе соответственно 20 кг и 0,5 кг. Чем объяснить столь значитель-ную разницу в результатах при разных способах культивирования этих водных животных?

14. Два вида полевок несколько различаются по плодовитости. Самки стадной, или узкочерепной, полевки приносят в среднем за 1 по-мет по 8 детенышей. У каждой самки за жизнь бывает 4 помета. У па-шенной полевки число пометов достигает 7, в среднем по 6 детенышей. Какое число потомков от одной самки каждого вида может быть полу-чено в третьем поколении, если соотношение самцов и самок в помете равное, а смертность в видах составляет в среднем 85 %? Каким будет соотношение видов по численности и массе, если вес стадной полевки составляет для самцов 50 г, для самок – около 34 г, а пашенной полев-ки – 44 и 32 г соответственно?

15. Одно растение василька голубого производит в среднем 1500 се-мян. Семена сохраняют всхожесть до 10 лет. Определите запасы семян этого сорняка в почве после 3-х лет засорения им посевов на одном поле со средней численностью 3 растения на 1 м2.

16. В одном из лесных хозяйств учитывали гусениц хвойной листо-вертки – вредителя хвойных пород, а среди них – число здоровых и за-раженных паразитами:

Поколения 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Обща численность гусениц

29 121 576 322 100 34 45 160 265 344

Число зараженных паразитами гусениц

7 9 43 97 88 31 14 10 28 44

По представленным данным начертите графики изменения общей

численности гусениц и числа зараженных. Сравните вид кривых, пояс-ните полученную зависимость. Как зависит доля зараженных гусениц от общей численности хозяина листовертки? Могут ли паразиты сдер-живать рост численности листовертки?

17. В пахотной почве число дождевых червей, обнаруженных на восьми учетных площадках размером 50 × 50 см каждая, составляло 80 экземпляров. После применения гербицида – химического средства борьбы с сорняками – сделали учеты на десяти таких же площадках

34

и обнаружили в сумме 25 червей. Какова плотность популяции в расче-те на квадратный метр до и после использования гербицида?

18. На одном из участков растения кормового злака – полевицы тонкой – распределялись по возрастному состоянию следующим обра-зом: проростки – 73, молодые – 9, взрослые плодоносящие – 16, ста-рые – 2. Через четыре года возрастной состав полевицы на этом же участке был соответственно 0, 3, 30 и 60 особей. Постройте пирамиды численности в начальный период и через 4 года. Как изменилась попу-ляция за этот период? Что можно сказать о длительности жизни этого растения?

19. У зябликов в период от весеннего прилета до вылупления птенцов около 50 % популяции составляют годовалые птицы, впервые начинаю-щие размножение. На двухлетних приходится 22 %, трехлетних – 12 %, четырехлетних – 8 %, пятилетних – 4 %. На каждую тысячу птиц насчи-тывается только 8 особей старше 7 лет. Максимальная продолжительность жизни зяблика – 11 лет. Поясните, как изменится возрастная пирамида по-пуляции после выведения птенцов, учитывая, что чаще всего в кладке у зябликов 5 яиц, а смертность птенцов до вылета по разным причинам около 40 %. Постройте возрастную пирамиду для популяции зяблика.

20. В нижнем течении реки Лены самки осетра приступают к размно-жению в 12–14 лет при средней длине тела 70 см. Наиболее старые особи доживают до 50 лет, вес их – около 13 кг. На реке Алдан самки осетра начинают метать икру в 10–12 лет при средней длине тела 58 см. Самым старым особям не более 21 года. Промысловая мера, т. е. минимальный размер особей, разрешенных к отлову, составляет 62 см. Что произойдет с алданской и ленской популяциями осетра, если в результате интенсивной добычи будут вылавливаться все особи, крупнее этих размеров?

21. В течение 10 лет на одном из пунктов наблюдений за перелетными птицами было окольцовано следующее число ястребов-перепелятников: 73, 80, 86, 78, 57, 45, 39, 40, 50, 70. Принимая условие, что количество окольцо-ванных птиц пропорционально их общей численности, определите, в какой период смертность в популяции была более высокой. Выделяются ли мно-голетние периоды в колебаниях численности птиц?

22. Поясните изменение скорости размножения в зависимости от плотности популяции (на примере слонов, насекомых).

23. Объясните возможность чрезмерного размножения вредителей на сельскохозяйственных полях, если популяции обычно в ответ на уве-личение плотности реагируют снижением рождаемости.

24. Объясните различие в численности популяции сизого голубя и черного грифа (находится под угрозой исчезновения), если плодови-тость особей в этих популяциях одинакова (2 яйца в кладке).

35

25. Приведите примеры полезного применения быстроразмножаю-щихся насекомых, таких как тараканы, комнатные мухи, комары и др.

26. На одном из морских мелководий существовало сообщество из 8 видов малоподвижных животных: моллюсков, мидий и морских блю-дечек, сидячих рачков, морских желудей, морских уточек и др. Всеми ими питался один вид хищника – крупная морская звезда, которая больше все-го поедала мидий. Чтобы сохранить сообщество, всех морских звезд вы-ловили и удалили. Через некоторое время на участке не осталось никаких видов, кроме мидий. Объясните, как это могло произойти. Проанализи-руйте роль хищников в сообществах на основании этого примера.

27. Какие формы внутривидовых связей могут возникать между растениями клевера на одном лугу?

28. Приведите примеры использования животными разных органов чувств в передаче и восприятии информации друг о друге. Как развит об-мен этой информацией в популяциях птиц? лягушек? рыб? кузнечиков?

29. Стоит вопрос об охране редкого вида млекопитающих на одной из двух территорий. На одной из них живут взрослые плодовитые особи, но нет молодых. На другой – существуют молодые, но погибли взрослые. Ка-кой из двух участков вы решили бы выбрать для заповедника?

30. Численность ворон в Москве зимой ежегодно увеличивается в несколько раз по сравнению с летом, в марте резко падает, а в мае вновь возрастает. Объясните такие особенности динамики численности этих птиц в городе.

Материалы для углубленного изучения структуры и динамики популяции

Изучение возрастной структуры популяций

Структура популяции проявляется в определенном количественном соотношении особей разного возраста, пола, генотипа. Внутри популя-ции можно выделить более мелкие подразделения: колонии, стада, стаи, парцеллы (близко расположенные группы растений одного вида), семьи. Понятие семьи предполагает разделение особей по половым признакам. Существующие в живой природе процессы, механизмы и структуры, связанные с полом, чрезвычайно разнообразны и сложны. Высокоорга-низованные животные чаще делятся на два пола.

Важной характеристикой популяции является ее деление по воз-растному признаку. Возрастная структура популяции зависит от про-должительности жизни составляющих ее особей. Рассмотрим возмож-ные варианты. Примем, что в процессе рождения и смерти особей численность популяции остается неизменной. В простейшем случае у популяции отсутствуют лимитирующие факторы и гибель особей про-

36

исходит только от старости при достижении ими биологического воз-растного предела Т. При этом доля смертей S особей популяции в зави-симости от их возраста t описывается выражением

1

1

2 2

d t TS t

dt T t T T

. (1.17)

Учитывая, что к возрасту Т все особи должны умереть, доля смер-тей S подчиняется условию

0

1T

S t dt . (1.18)

Возрастная структура популяции, или доля особей, доживших до возраста t, определяется условием

0

1t

N t S d . (1.19)

Для нашего простейшего случая

1

11

2 2

t TN t

T t T T

. (1.20)

Функции S1(t) и N1(t) изображены графиками 1 на рис. 1.17, а и б соответственно. В случае гибели организмов от случайных различных причин, когда смертность не зависит от возраста, графики смертей S и численности N особей популяции имеют вид прямых 2 (рис. 1.17, а и б соответственно). В реальной жизни наиболее уязвимы для лимитирую-щих факторов молодые и старые организмы, что находит отражение в форме кривых 3 рис. 1.17, а и б.

Причем для особей, не заботящихся о своем потомстве (растений, рыб, насекомых и т. д.), характерна высокая плодовитость. При этом возрастная структура популяции представлена кривой 1 на рис. 1.17, в.

У более высокоорганизованных видов снижается смертность мо-лодняка и особей зрелого возраста, уменьшается плодовитость, растет продолжительность жизни. Для таких видов, как это видно из кривой 2 рис. 1.17, в, возрастная структура популяции более равномерна, а кривая зависимости числа особей от их возраста имеет большие числовые зна-чения. Для человека кривая 3 рис. 1.17, в выпуклая. Кривые 1, 2, 3 назы-ваются кривыми выживания вида. Кривые выживания индивидуальны для каждого вида растений или животных.

В данном задании предполагается исследование возрастной струк-туры популяций. По заданному значению доли смертей S особей попу-

37

ляции в зависимости от их возраста t необходимо найти биологический возрастной предел Т для данной популяции, а затем вывести формулу, описывающую возрастную структуру популяции и построить ее график.

Рис. 1.17. Характеристики возрастной структуры популяций: а – зависимость доли смертей S особей популяции от их возраста t;

б – зависимость доли численности N особей популяции от их возраста t; в – кривые выживания для: 1 – растений, рыб, насекомых;

2 – травоядных, мелких хищников; 3 – крупных млекопитающих и человека

Порядок выполнения задания: 1. В таблице приведены выражения, описывающие зависимость воз-

растной структуры популяции N от времени t. 2. По выражению (1.18) найти биологический возрастной предел по-

пуляции. 3. В соответствии с выражением (1.19) вывести формулу, описываю-

щую возрастную структуру популяции.

№ варианта

Формула, описывающая зависимость доли смертей S особей

популяции в зависимости от их возраста t

№ варианта

Формула, описывающая зависимость доли смертей S особей

популяции в зависимости от их возраста t

1 2 1

2 3 2

t tS 12

4

1

34

2

tt

S

2 3

1

33

2

tt

S 13 6

1

63

2

tt

S

3 3

1

44

2

tt

S 14 8

1

84

2

tt

S

4 4

1

55

2

tt

S 15 6

1

45

2

tt

S

5 6

1

34

2

tt

S 16 8

1

54

2

tt

S

38

№ варианта

Формула, описывающая зависимость доли смертей S особей

популяции в зависимости от их возраста t

№ варианта

Формула, описывающая зависимость доли смертей S особей

популяции в зависимости от их возраста t

6 6

1

43

2

tt

S 17 5

1

46

2

tt

S

7 5

1

43

2

tt

S 18 8

1

65

2

tt

S

8 8

1

33

2

tt

S 19 7

1

64

2

tt

S

9 6

1

54

2

tt

S 20 9

1

35

2

tt

S

10 7

1

53

2

tt

S 21 6

1

42

2

tt

S

11 7

1

54

2

tt

S 22 6

1

56

2

tt

S

4. Построить график функции, описывающей возрастную структуру

популяции.

Изучение динамики численности популяций

Популяции организмов по-разному реагируют на такие изменения условий окружающей среды, как увеличение или уменьшение количе-ства пищи, питательных веществ почвы, температура и влажность окружающей среды (воздуха), увеличение или уменьшение территории обитания. Изменения в размерах, структуре или распределении популя-ций в соответствии с изменением условий окружающей среды называ-ются динамикой популяций.

Одним из условий устойчивого существования популяции является превышение числа рожденных за единицу времени организмов К над числом умерших организмов D. Если учитывать только данные факто-ры, то зависимость численности популяции х от времени t описывается следующим уравнением:

dxK D x

dt , (1.21)

где dx dt – производная численности популяции х по времени t, ско-рость изменения численности популяции х во времени t.

Называемое дифференциальным, уравнение (1.21) имеет решение:

39

( )0

K D tx x e , (1.22)

где 0x – начальная численность популяции при t = 0; e = 2,718 – так называемое число «e» (функция )exp(xex называется экспонентой).

Из решения видно, что при положительных значениях (К – D) чис-ленность популяции со временем будет неограниченно возрастать. В дей-ствительности такого не происходит, следовательно формула (1.22) опи-сывает динамику численности популяции с недостаточной точностью.

Для построения более точной математической модели динамики численности популяции необходимо учесть следующие экологические факторы:

Факторы, влияющие на рождаемость. 1. Соотношение выжившего потомства к числу родителей в конце

периода размножения. Например, калифорнийские кондоры отклады-вают только одно яйцо, что делает их более уязвимыми по сравнению с такими видами, как утки, высиживающие от 8 до 15 яиц.

2. Периодичность и продолжительность полного цикла размноже-ния. Например, слон может рожать одного детеныша в 2,5 года, а мышь луговая полевка – около десятка детенышей раз в 20–30 дней.

3. Плотность популяции. Когда число особей популяции на единицу площади падает ниже определенного уровня, рождаемость падает из-за трудностей, возникающих при поиске партнера. Аналогичная картина воз-никает, если плотность популяции становится слишком высокой, рождае-мость также падает из-за трудностей в обеспечении пищей. Таким образом, плотность популяции поддерживается на одном и том же уровне.

Факторы, влияющие на смертность: 1. Возрастная структура популяции. При построении математической

модели необходимо разделять число особей, доживших до репро-дуктивного возраста, и число особей, погибших ранее.

2. Межвидовая конкуренция из-за пищи или других ресурсов. 4. Внутривидовая конкуренция в случае скудных ресурсов. 5. Поедание особей хищниками, паразитами. 6. Гибель от болезней. 7. Смертность из-за ухудшения среды обитания вследствие природ-

ных катаклизмов и человеческой деятельности. С учетом изложенных факторов для составления математической

модели динамики численности популяции имеем: характерную для данного вида зависимость рождаемости от

плотности популяции К(х/N); максимально возможную для данных пищевых и территориаль-

ных ресурсов численность популяции N(t), которая зависит от

40

изменяющихся во времени состояния среды обитания и числен-ности конкурентов y(t) данной популяции на место в ее экологи-ческой нише;

время достижения особью репродуктивного возраста ; зависимость смертности от изменяющихся во времени состоя-

ния среды обитания, численности конкурентов по экологиче-ской нише y(t), численности хищников z(t), внутривидовой кон-куренции за скудные ресурсы: , , ,D z t y t x t t .

Вводя данные зависимости в (1.21) и переходя от дискретного про-цесса динамики численности к непрерывному, получим

,

, , , .

dx t x t x tK N t x t y t x t

dt N N

D z t y t x t t x t

(1.23)

Использование выражения (1.23) для анализа динамики численно-сти популяции достаточно сложно и требует наличия большого количе-ства экспериментального материала, позволяющего корректно постро-ить данную математическую модель. Поэтому в данной работе, при построении модели динамики численности популяции, из перечислен-ных факторов учтем только 2в, т. е. примем условия окружающей среды неизменными, рождаемость – независимой от плотности популяции, от-сутствия межвидовой конкуренции и хищников. В этом случае динами-ка численности популяции будет описываться следующим дифференци-альным уравнением первого порядка:

dxKx N x Dx

dt . (1.24)

Данное уравнение решается непосредственным интегрированием и имеет общее решение вида

1 Cexp

N D Kx

tK N D K

, (1.25)

где постоянная интегрирования С зависит от начальной численности популяции 0x :

0

0

CN D K x

x

.

Окончательное решение уравнения (1.25) записывается в виде

0

0

1 exp

N D Kx t

N D K xtK N D K

x

, (1.26)

41

называется логистической кривой и имеет вид, представленный на рис. 1.18.

Рис. 1.18. Логистические кривые

при различных значениях рождаемости (К2 > К1)

Введенные при получении логистической кривой ограничения наиболее типичны для экологической системы, содержащей одну популя-цию самоопыляющихся растений при полном отсутствии животных. Про-анализируем графики рис. 1.18 применительно к популяции растений.

Очевидно, что рост численности растений ограничивается площа-дью пригодных для их обитания земель. Эти площади могут снижаться при засеве растениями-конкурентами других видов. При отсутствии конкурентов величина (N – D/К) характеризует количество площадей с условиями окружающей среды, пригодными для существования осо-бей рассматриваемой популяции.

В данном задании предлагается исследовать динамику численности популяций растений. При этом необходимо выполнить следующие дей-ствия: 1. В табл. 1.1 приведены параметры роста численности популяций

растений. 2. В соответствии с данными своего варианта построить график зави-

симости численности популяции х от времени t. 3. Значение численности популяции в начале эксперимента (t = 0)

принимается за начальное значение х0. 4. Конечное значение численности популяции (t = 14 лет) принимает-

ся за числовое значение параметра (N – D/К) из (1.26). 5. Из графика определить время t1, через которое численность попу-

ляции достигает значения х1 = (N – D/К – х0)/2. Зная числовые зна-чения х0, (N – D/К), х1, t1, вычислить рождаемость К из (1.26).

6. Записать математические модели зависимости численности попу-ляции от времени в виде решения (1.26) дифференциального урав-нения (1.24).

Таблица

1.1

Изменение

численности популяций различных растений

во времени

№

варианта

Наименование

растения

Годы

0 1

2 3

4 5

6 7

8 9

10

11

12

13

14

Пр.

Растение

10

12

15

19

23

27

30

33

35

37

39

40

41

42

42

1 Ель

4

6 8

17

26

38

47

49

50

51

51

52

52

51

52

2 Пихта

3

4 6

7 9

12

19

28

36

45

56

58

59

60

60

3 Осина

5

7 10

15

22

36

48

55

62

65

67

68

68

69

69

4

Сосна

4

5 7

10

15

18

21

24

26

28

29

29

30

31

30

5 Кедр

3 3

4 5

7 10

16

19

24

28

31

33

34

35

35

6

Ива

6

8 12

17

24

29

33

37

40

42

44

45

46

46

46

7

Тополь

5 6

8 11

16

22

27

31

34

37

39

41

42

43

43

8

Лиственница

3

3 4

6 8

10

12

14

16

18

21

22

23

24

24

9 Береза

4 5

7 10

14

19

24

29

34

38

42

45

47

48

48

10

Верба

5

6 8

10

13

18

23

28

32

36

39

42

44

45

46

11

Ром

ашка

30

36

46

60

75

90

10

6 12

1 13

5 14

8 16

0 17

0 17

5 17

8 18

0 12

Колокольчик

30

42

63

85

10

1 11

3 12

2 13

0 13

5 14

0 14

2 14

3 14

4 14

5 14

4 13

Роза

10

12

15

20

25

30

35

38

40

42

43

44

44

45

44

14

Тюльпан

20

25

35

55

70

93

111

126

138

149

154

157

158

159

158

15

Крокус

25

30

39

51

66

82

98

113

125

136

145

150

153

160

160

16

Георгин

20

23

28

36

46

55

63

71

78

84

89

92

94

95

96

17

Нарцисс

20

30

45

62

80

95

10

7 11

8 12

7 13

4 13

9 14

3 14

5 14

6 14

6 18

Лилия

30

32

36

47

62

77

86

94

10

0 10

4 10

7 10

9 11

1 11

2 11

2 19

Пион

5 6

8 14

24

36

47

57

63

67

70

72

73

72

73

20

Незабудка

40

55

76

10

1 13

1 15

4 17

2 18

0 18

4 18

6 18

7 18

8 18

8 18

7 18

8

42

43

Пример

Данные для примера приведены в первой строке табл. 1.1. Постро-енный по ним график зависимости численности популяции от времени приведен на рис. 1.19.

Из графика и данных табл. 1.1 находим: х0 = 10; (N – D/К) = 42.

Выбираем t1 = 5. Ему соответствует х1 = 27. Подставив данные зна-чения в выражение (1.26), получим

42 42

2742 10 1 3,2exp( 210 )1 exp( 5 42)

10KK

.

0 4 8 12 1610

20

30

40

50x

t Рис. 1.19. Зависимость численности растения N от t и кривая,

полученная по уравнению (1.26)

Преобразуем данное уравнение для нахождения коэффициента рождаемости K :

27 1 3,2exp 210 42K ; 27 86,4exp( 210 ) 42K ;

86,4exp( 210 ) 15K ; exp( 210 ) 0,1736K ;

210 ln(0,1736) 1,751K ; 1,751

0,00834.210

K

Математическая модель зависимости численности растения от вре-мени имеет вид

42 42

( )42 10 1 3,2exp 0,351 exp 0,00834 42

10

x ttt

.

График, построенный по полученному уравнению, представлен на рис. 1.19.

44

1.3. Экосистемы и биосфера

Основные термины и понятия

Экологическая система – взаимосвязанная, единая функциональная совокупность живых организмов и среды их обитания. Составными ча-стями экосистемы являются биоценоз (совокупность живых организмов) и биотоп (место их жизни, неживые компоненты). Для обозначения природных экосистем используется термин «биогеоценоз».

Биомы – наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли: пустынные, травянистые, лесные.

Продуктивность экосистемы – скорость, с которой продуценты усваивают лучистую энергию в процессе фотосинтеза и хемосинтеза, образуя органическое вещество, которое может быть использовано в ка-честве пищи другими организмами (биомасса, производимая на единице площади в единицу времени).

Гомеостаз – способность экосистем (организмов, популяций) про-тивостоять изменениям и сохранять равновесие.

Сукцессия – развитие, при котором в пределах одной и той же тер-ритории происходит последовательная смена одного биоценоза другим в направлении повышения устойчивости экосистемы.

Первичная сукцессия – процесс развития и смены биоценозов на незаселенных ранее участках.

Вторичная сукцессия происходит на месте сформировавшегося биоценоза после его нарушения по какой-либо причине (пожар, выруб-ка леса, засуха).

Климакс – стабильное состояния биоценоза, достигнутое в резуль-тате развития сообщества, завершения сукцессии.

Климаксное сообщество – самоподдерживающееся сообщество, находящееся в равновесии с физическим местообитанием. В таком сооб-ществе отсутствует годовая чистая продукция органического вещества, т. е. годовая продукция сообщества уравновешена её потреблением.

Трофическая цепь – цепь последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим.

Инфильтрация – проникновение атмосферных и поверхностных вод в почву.

Транспирация – потеря влаги в виде испарения воды с поверхности листьев или других частей растения.

Биогеохимический цикл – круговорот химических элементов из не-органических соединений через органические соединения в составе жи-вых организмов вновь в исходное состояние.

45

Биосфера – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю сово-купность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Классификация веществ по В.И. Вернадскому: 1. Живое вещество – совокупность живых организмов, населяющих

планету Земля. 2. Косное вещество – неживое вещество, образованное процессами, в

которых живое вещество участия не принимало. 3. Биокосное вещество – структура из живого и косного вещества, которая

создается одновременно косными процессами и живыми организмами. 4. Биогенное вещество – вещество, которое возникло в результате

разложения остатков живых организмов, но еще не полностью ми-нерализовано.

Темы для обсуждения

1. Понятие «экологическая система». Структура экосистемы. 2. Основные экосистемы Земли и их характеристика. 3. Пространственная структура экосистем. 4. Механизмы саморегуляции экосистем. 5. Понятие «сукцессия». Виды сукцессии. 6. Трофический уровень, трофические цепи и сети. Распределение энергии

в трофических цепях. Правило перехода энергии по трофической цепи. 7. Продуктивность. Первичная и вторичная продуктивность. 8. Экологические пирамиды. 9. Большой и малый круговороты веществ. 10. Круговороты воды, углерода, азота, кислорода, фосфора. Влияние

человека на круговороты веществ. 11. Понятие «биосфера». Структура и границы биосферы. 12. Категории веществ биосферы по В.И. Вернадскому. Примеры. 13. Классификация живого вещества по типу питания и по экологиче-

ским функциям. Примеры различных групп организмов. 14. Функции живого вещества. 15. Действие I и II законов термодинамики для экосистем. 16. Основные законы, определяющие функционирование биосферы. 17. Понятие «ноосфера». 18. Основные теории происхождения жизни.

Структура экосистемы

Термин «экосистема» предложен в 1935 г. английским экологом А. Тенсли. Экосистема – понятие очень широкое и применимо как к естественным, так и к искусственным комплексам.

46

На рис. 1.20 представлена блоковая модель экосистемы (по В.Н. Сукачеву). Любая экосистема состоит из двух блоков. Один из них представлен комплексом взаимосвязанных живых организмов – биоце-нозом, а второй – факторами среды – биотопом или экотопом.

Рис. 1.20. Схема биогеоценоза по В.Н. Сукачеву

Трофическая структура биоценозов

Важнейший вид взаимоотношений между организмами – это пи-щевые связи. По пищевым (трофическим) цепям происходит передача веществ и энергии от одного организма (звена организма) к другому. В природе трофические цепи связаны между собой общими звеньями и образуют трофические сети.

Простейшая цепь питания состоит из трех основных звеньев: про-дуценты, консументы, редуценты.

Продуценты (автотрофы) – организмы, которые питаются неорга-ническими веществами, создавая органическую материю. Это фотосин-тезирующие зеленые растения, сине-зеленые водоросли, некоторые хе-мосинтезирующие бактерии.

Консументы (гетеротрофы) – организмы, питающиеся другими существами. Потребляют только готовые органические вещества. К ним относятся животные, человек, грибы и др.

Животные, питающиеся непосредственно продуцентами, называ-ются консументами первого порядка, или первичными. Их самих упо-требляют в пищу вторичные консументы.

Редуценты (миксотрофы) – организмы, разлагающие органические вещества до минерального состояния. Продукты жизнедеятельности ре-

47

дуцентов являются пищей для продуцентов. Тем самым редуценты за-вершают биохимический круговорот. Примерами этих организмов яв-ляются грибы, бактерии, мелкие беспозвоночные.

Продуценты, консументы и редуценты при передаче по трофиче-ским цепям вещества и эквивалентной ему энергии образуют трофиче-ские уровни.

Экологические пирамиды

Для наглядности представления взаимоотношений различных ви-дов в биогеоценозе используют экологические пирамиды. Известно три основных типа экологических пирамид: пирамида численности, пира-мида биомассы и пирамида энергии.

Пирамида численности (пирамида Элтона) представляет собой набор прямоугольников. В основании пирамиды находится прямоуголь-ник с площадью, пропорциональной количеству организмов-продуцентов. Над ним последовательно установлены прямоугольники, отражающие численность организмов-продуцентов первого, второго и т. д. порядков. Завершает пирамиду прямоугольник с площадью, пропорциональной численности редуцентов.

Обычно выполняется следующая закономерность: количество осо-бей, составляющих последовательный ряд звеньев от продуцентов к консументам, уменьшается. Однако, в пирамидах численности живые организмы, имеющие различную массу, учитываются одинаково. По-этому данное правило часто не выполняется. Например, одно дерево способно прокормить большое количество гусениц. Поэтому более удобно использовать пирамиды биомассы, которые рассчитываются не по количеству особей на каждом трофическом уровне, а по их суммар-ной массе, которая называется биомассой.

Пирамида биомассы характеризует массу живого вещества – ука-зывает количество живого вещества на данном трофическом уровне (г/м2, г/м3).

В наземной экосистеме суммарная масса растений превышает массу всех травоядных, а масса травоядных превышает биомассу хищников.

Недостатком пирамиды биомассы является то, что она не отражает энергетическую значимость организмов и не учитывает скорость созда-ния биомассы, что приводит к аномалиям в виде «неправильных» пира-мид в виде гриба на тонкой ножке. Например, для океана пирамида биомассы имеет перевернутый вид, что объясняется высокой скоростью создания и потребления органического вещества. Основной причиной данной аномалии являются фитопланктон и зоопланктон. Биомасса зоо-планктона превышаем биомассу потребляемого им фитопланктона. Од-

48

нако скорость размножения фитопланктона настолько велика, что в те-чение малого времени он восстанавливают свою биомассу.

От данных недостатков свободны пирамиды энергии. Пирамида энергии отражает количество энергии (на ед. площади или объема), прошедшее через каждый трофический уровень экосистемы за опреде-ленный промежуток времени (например, за год).

Пирамида энергии отражает динамику прохождения массы пищи через трофическую цепь, что принципиально отличает ее от преды-дущих пирамид, отражающих статические параметры. На форму этой пирамиды не влияет изменение размеров и интенсивности метабо-лизма особей. Если учтены все потоки энергии, то пирамида энергий всегда будет иметь правильный вид. Этот вид пирамид наиболее ин-формативен, но наиболее труден для построения. Вид пирамид пред-ставлен на рис. 1.21.

Трофический

уровень

Численность Биомасса Энергия

Редуценты

Консументы

Продуценты

Рис. 1.21. Экологические пирамиды

На основании исследований пирамид энергий различных экоси-стем сформулирован закон (правило) десяти процентов, называемый также законом пирамиды энергий. Он гласит, что с одного трофиче-ского уровня экологической пирамиды на другой, более высокий ее уровень передается около 10 % энергии (1942 г., Р. Линдеман). Напри-мер, за счет 1 т съеденной растительной массы может образоваться 100 кг массы тела травоядного животного, а за счет последнего – 10 кг массы тела хищников.

Взаимоотношения организмов в экосистеме и устойчивость экологических систем

Отношения организмов в экологической системе разделяют на внутривидовые и межвидовые. Внутривидовые взаимоотношения в ос-новном ограничиваются процессами воспроизводства потомства и кон-курентным отбором. Межвидовые взаимоотношения более разнообраз-ны. К ним относят хищничество, связанное с поеданием одного организма другим, паразитизм, межвидовую конкуренцию в борьбе за природные ресурсы и многое другое.

49

Несмотря на кажущийся вред, наносимый хищником жертве, с эко-логических позиций ни один вид организмов экосистемы не стремится и не может уничтожить другой вид. Более того, исчезновение так называ-емого естественного врага может привести к вымиранию того вида, ко-торым он питается. Это объясняется тем, что основой бесконечного су-ществования жизни является круговорот веществ – процесс движения вещества из минерального состояния при помощи продуцентов в орга-ническую форму, а затем, через цепь консументов и редуцентов вновь в минеральное состояние. Разрыв трофических цепей может привести к прекращению круговорота веществ, истощению элементов питания ав-тотрофов и гибели всей экосистемы. Поэтому устойчивая к изменчивым факторам окружающей среды экосистема обладает большим видовым разнообразием населяющих ее организмов, то есть разветвленной тро-фической сетью. В такой экосистеме даже полная гибель организма определенного вида не приводит к полному уничтожению круговорота веществ. Например, гибель зайцев не приведет к вымиранию лисиц, так как они могут питаться мышами и белками.

Таким образом, способность экологической системы противостоять изменчивым условиям окружающей среды определяется как минимум двумя факторами: видовым разнообразием населения экосистемы и нали-чием круговорота веществ, который математически был описан Н. Вине-ром. Этот американский математик доказал, что экосистемы, в которых происходит круговорот веществ, описываются уравнениями, идентичны-ми описанию систем автоматического регулирования, предназначенных для поддержания неизменной величины регулируемых параметров. Именно Винер внес в экологию такие присущие теории автоматического регулирования термины, как помехи (внешние дестабилизирующие эко-систему воздействия) и обратная связь (замкнутость процесса передачи вещества и эквивалентных ему энергии и информации).

С понятием устойчивости экологической системы связаны ранее расшифрованные понятия гомеостаза и сукцессии.

Пример

Даны следующие организмы: лягушки, растения, ужи, ястребы, кузнечики. 1. Составьте пищевую цепь. 2. Укажите количество трофических уровней. 3. Укажите консумента I уровня в этой цепи. 4. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на

другой и предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня, постройте пи-

50

рамиду годовой биологической продуктивности и пирамиду чисел составленной пищевой цепи. Условия: масса 1 взрослого травяни-стого растения – 5 г; 1 кузнечика – 1 г; 1 лягушки – 10 г; 1 ужа – около 100 г; 1 ястреба – 1,8 кг (по В.Н. Жердеву, К.В. Успенскому, Л.В. Дорогань, 2001), а общая годовая продуктивность данной цепи составляет 40 тонн. Решение.

1. Пищевая цепь: растения – кузнечики – лягушки – ужи – ястребы. 2. Количество трофических уровней: 5. 3. Консумент I уровня: кузнечик. 4. В соответствии с правилом перехода энергии с одного трофическо-

го уровня на последующий передается 10 % энергии. Обозначим биомассу растений за x, тогда масса кузнечиков составит 0,1x. Ана-логичным образом последовательно находим массу всех трофиче-ских уровней в цепи. Зная, что общая годовая продуктивность дан-ной цепи составляет 40 тонн (40 000 кг), составим (получим) следующее уравнение:

x + 0,1x + 0,01x + 0,001x + 0,0001x = 40000.

Решая уравнение, находим биомассу растений: x = 36000,36 кг. Тогда биомасса кузнечиков составит 0,1x = 3600,036 кг, лягушек – 0,01x = = 360,0036 кг, ужей – 0,001x = 36,00036 кг, ястребов – 0,0001x = 3,600036 кг.

Зная массу каждого звена в трофической цепи, построим пирамиду годовой биологической продуктивности. Для построения пирамиды по вертикали обозначим трофический уровень (от продуцента к консумен-ту 4-го порядка), а по горизонтали – общую биомассу данного трофиче-ского уровня.

7,2 106

3,6 106

3,6 104

360

Трофический

уровень

Численность

б2

36000

3600

360

36

Трофический

уровень

Биомасса

а3,6

Рис. 1.22. Пирамида годовой биологической продуктивности (а) и пирамида чисел полученной трофической цепи (б)

Для построения пирамиды чисел составленной пищевой цепи необходимо определить количество особей на каждом трофическом

51

уровне. Зная биомассу данного трофического уровня и массу каждой особи, находим численность особей на каждом трофическом уровне

Растения – 7200072 шт., кузнечики – 3600036 особей, лягушки – 36000 особей, ужи – 360 особей, ястребы – 2 особи. При построении пи-рамиды чисел данной пищевой цепи по вертикали обозначим трофиче-ский уровень (от продуцента к консументу 4-го порядка), а по горизон-тали – численность особей на каждом трофическом уровне.

Задания

1. Постройте возможные схемы пищевых цепей, включив в них следующие организмы: трава, кролик, почвенные грибы, ягодный ку-старник, жук-навозник, растительноядное насекомое, паук, воробей, ястреб, волк, лисица, сова, уж обыкновенный, ястреб, травяная лягушка, заяц, полевка, тля, божья коровка, дуб, медуница, мухоловка, короед, дятел, муха-журчалка. Назовите организмы по типу питания.

2. Выберите, какая из предложенных последовательностей пра-вильно показывает передачу энергии в пищевой цепи:

а) лисица – землеройка – дождевой червь – листовой опад – растения; б) листовой опад – дождевой червь – растения – землеройка – лисица; в) растения – листовой опад – дождевой червь – землеройка – лисица; г) растения – землеройка – дождевой червь – листовой опад – лисица. В выбранной последовательности укажите количество трофических

уровней и назовите организмы по типу питания. 3. Постройте пирамиды биомассы озера в зимний и весенний пери-

од по данным таблицы (по Н. Грину, У. Стауту, Д. Тейлору, 1990):

Экологические группы организмов Биомасса, г/м3

Зима Весна

Продуценты 2 100

Первичные консументы 10 12

Вторичные консументы 3 6

Предложите возможные трофические цепи, подходящие для озера.

Объясните, почему в течение года пирамида «переворачивается». 4. Даны следующие организмы: тля, дрозд, паук, розовый кустар-

ник, божья коровка, сокол. 1. Составьте пищевую цепь. 2. Укажите количество трофических уровней. 3. Укажите консумента I уровня в этой цепи.

52

4. Зная правило перехода энергии с одного трофического уровня на другой и предполагая, что животные каждого трофического уровня питаются только организмами предыдущего уровня, рассчитайте, сколько понадобится растительности, чтобы вырос один сокол весом 3 кг.

5. Ниже приведены данные о количестве ДДТ (хлорорганическом пестициде), заключенном в биомассе организмов, находящихся на раз-ных трофических уровнях пищевой цепи (в единицах массы ДДТ на 1 млн единиц биомассы): вода (0,02) – кладофора (0,04) – карась (10) – щука (50) – скопа (75).

В чем заключается эффект концентрации ядохимикатов в пище-вых цепях? Рассчитайте кратность увеличения концентрации на по-следовательных уровнях данной пищевой цепи. На каком уровне ДДТ окажет наиболее сильное влияние? Объясните, почему гибель орга-низмов (птиц, млекопитающих) от ДДТ наблюдается в период не-хватки корма?

6. Подсчитано, что для того, чтобы прокормить в течение года од-ного мальчика весом в 45 кг, достаточно четырех с половиной телят общим весом в 1035 кг, а для них – 20 млн растений люцерны с биомас-сой 8,2 т. Энергия, заключенная в такой массе люцерны, составляет 14,9 млн калорий, в телятах содержится 1,19 млн калорий, а в мальчике остается из этого количества 8300. Рассчитайте коэффициент полезного действия (КПД) при передаче энергии в каждом звене пищевой цепи. Какое количество солнечной энергии (в калориях) нужно для поддер-жания жизни мальчика, если учесть, что КПД продукции люцерны со-ставляет в данном случае 0,24 %?

7. Рассчитайте эффективность (КПД) передачи энергии в основных звеньях пищевой цепи в океане, исходя из следующих цифр. На 1 м2 по-верхности океана приходится в среднем около 3 млн калорий солнечной энергии в сутки. Продукция диатомовых водорослей за этот же период на эту же площадь составляет 9000 калорий, зоопланктона – 4000, рыб – 5 калорий в сутки.

8. В таблице приведены первичная продукция и растительная био-масса некоторых экосистем Земли (по Р.Х. Уиттекеру, 1980):

Используя данные таблицы, определите участие (в %) различных типов экосистем Земли в формировании биомассы и первичной продук-ции (ПП) биосферы.

Сравните экосистемы по показателям биомассы и продуктивности. Объясните причину различия показателей биомассы и продуктивности экосистем Мирового океана и континентов.

53

Тип экосистемы Площадь ×

× 10–6, км2

МироваяПП × 10–9,т/год

Глобальная биомасса ×

× 10–9, т

ПП, г/(м2год)

Биомасса,кг/м2

Тропический дождевой лес

17 37,4 765

Тропический сезонный лес

7,5 12 260

Вечнозеленый лес умеренной зоны

5 6,5 175

Листопадный лес умеренной зоны

7 8,4 210

Бореальный лес 12 9,6 240 Редколесье и кустарники

8,5 6 50

Саванна 15 13,5 60 Злаковники умеренной зоны

9 5,4 14

Тундра и альпийская растительность

8 1,1 5

Пустынная и полупустынная растительность (полукустарники и кустарники)

18 1,6 13

Экстремальные пустыни, скалы, пески и лед

24 0,07 0,5

Возделываемые земли

14 9,1 14

Болота 2 4 30 Озера и реки 2 0,5 0,05 Все континенты 149 115 1837 Открытый океан 332 41,5 1 Зоны подъема глубинных вод на поверхность

0,4 0,2 0,008

Континентальный шельф

26,6 9,6 0,27

Заросли водорос-лей и рифы

0,6 1,6 1,2

Речные дельты 1,4 2,1 1,4 Мировой океан 361 55 3,9 Всего 510 170 1841

54

9. В таблице приведены показатели, характеризующие продуктив-ность основных биомов Земли:

Тип экосистемы

Хлорофилл

× 1

0–6,

т

Листовая

поверхность

×

× 1

0–6, км

2

Масса

подстилки

×

× 1

0–9, т

Потребление

животны

ми

× 1

0–6,

т/год

Продукция

животны

х ×

10–6

, т/год

Биомасса

животны

х ×

10–6

, т

Тропический дождевой лес 51 136 3,4 2600 260 330 Тропический сезонный лес 18,8 38 3,8 720 72 90 Вечнозеленый лес умеренной зоны

17,5 60 15 260 26 50

Листопадный лес умеренной зоны

14 35 14 420 42 110

Бореальный лес 36 144 48 380 38 57 Редколесье и кустарники 13,6 34 5,1 300 30 40 Саванна 22,5 60 3 2000 300 220 Злаковники умеренной зоны

11,7 32 3,6 540 80 60

Тундра и альпийская растительность

4 16 8 33 3 3,5

Пустынная и полупу-стынная растительность (полукустарники и ку-старники)

9 18 0,36 48 7 8

Экстремальные пустыни, скалы, пески и лед

0,5 1,2 0,03 0,2 0,02 0,02

Возделываемые земли 21 56 1,4 90 9 6 Болота 6 14 5 320 32 20 Озера и реки 0,5 100 10 10 Все континенты 226 644 111 7810 909 1005 Открытый океан 10 16600 2500 800 Зоны подъема глубин-ных вод на поверхность

0,1 70 11 4

Континентальный шельф 5,3 3000 430 160 Заросли водорослей и рифы

1,2 240 36 12

Речные дельты 1,4 320 48 21 Мировой океан 18 20230 3025 997 Всего 244 28040 3934 2002

55

Используя данные таблицы и задания 6, оцените: а) эффективность формирования чистой первичной продукции

(г/м2 листовой поверхности в год); б) эффективность продуктивности хлорофилла разных типов эко-

систем (г/г хлорофилла); в) скорость биологического круговорота в наземных экосистемах

по отношению массы подстилки к массе чистой первичной про-дукции;

г) степень использования чистой первичной продукции животны-ми (%);

д) степень перехода органического вещества растений в животное органическое вещество (%).

10. В таблице приведена чистая продуктивность, а также расходы на дыхание автотрофов и гетеротрофов для двух лесных экосистем:

Экосистема Дубово-сосновый лес Широколиственный лес

Чистая первичная продуктивность, г/(м2·год)

1194 1390

Расходы на дыхание автотрофов, г/(м2·год)

1450 2110

Расходы на дыхание гетеротрофов, г/(м2·год)

660 1320

Рассчитать для двух экосистем: 1. Pg/R (отношение валовой первичной продукции к энергии, по-

шедшей на дыхание); 2. PN – чистую продуктивность сообщества.

Pg – валовая первичная продуктивность (скорость накопления ор-ганического вещества автотрофами), PN – чистая продуктивность сооб-щества (скорость накопления органического вещества, не потребленно-го автотрофами и гетеротрофами), R – энергия, затраченная на дыхание автотрофов и гетеротрофов.

На основании рассчитанных данных сделать вывод о том, какая экосистема является климаксной, а какая – развивающейся, указать тип сукцессии (гетеротрофный, автотрофный) для экосистемы.

11. В таблице приведены данные эксперимента по определению влияния лесных биогеоценозов водосбора на вынос питательных ве-ществ с речным стоком.

Определите соотношение приноса и выноса элементов (чистый вы-нос) в ненарушенной лесной экосистеме.

Определите изменение чистого выноса элементов после вырубки леса.

56

Элемент

Облесенный водосбор, кг/(га·год)

Водосбор с вырубленным лесом,кг/(га·год)

Принос с осадками

Вынос со стоком

Вынос со стоком (чистый)

Кальций 2,6 11,7 77,9 Натрий 1,5 6,8 15,4 Магний 0,7 2,8 15,6 Калий 1,1 1,7 30,4 Аммонийный азот 2,1 0,3 1,6 Нитратный азот 3,7 2,0 114,0 Сера 12,7 16,2 2,8 Кремний следы 16,4 30,0 Алюминий следы 1,8 20,7

К каким последствиям могут привести подобные изменения в

структуре и функционировании лесной экосистемы? 12. Определите из представленного списка тип сукцессии:

а) превращение заброшенных полей в дубравы; б) появление лишайников на остывшей вулканической лаве; в) постепенное обрастание голой скалы; г) появление на сыпучих песках сосняка; д) превращение гарей в еловые леса; е) постепенная смена вырубок сосняком; ж) превращение деградированных пастбищ в дубравы.

13. Поясните, почему при саморазвитии сообществ темпы сукцес-сии постепенно замедляются? Почему чужеземные виды растений чаще всего внедряются в местную растительность по обочинам дорог, насы-пям, берегам рек, пашням и другим подобным местообитаниям и не приживаются в лесах, на лугах или в степях?

14. Приведены различные вещества: битум, почва, базальт, микро-организмы, нефть, гранит, природный газ, кора деревьев, песок, глина, ил, природные воды, атмосфера. Определите, к какому типу веществ по классификации В.И. Вернадского относятся представленные примеры.

15. Установите соответствие функций живого вещества: энергети-ческая, газовая функция, концентрационная, окислительно-восстанови-тельная, средообразующая, рассеивающая, информационная:

а) образование озонового экрана; б) выделение живыми организмами аммиака; в) аккумуляция железобактериями железа; г) образование органических веществ при автотрофном питании; д) способность хвощей накапливать кремний;

57

е) процессы фотосинтеза; ж) процессы минерализации органических веществ; з) процессы дыхания; и) выделение кислорода сине-зелеными водорослями; к) разложение организмов после их гибели.

16. Общее содержание углекислого газа в атмосфере Земли состав-ляет около 1100 млрд т. Установлено, что за год растительность асси-милирует почти 1 млрд т углерода. Примерно столько же его выделяет-ся в атмосферу. Определите, за сколько лет весь углерод атмосферы пройдет через организмы?

17. Каким образом на ваш взгляд проявляется круговорот веществ в аквариуме? Насколько он замкнут? Как сделать его устойчивее?

18. В степном заповеднике на участке, полностью огражденном от травоядных млекопитающих, урожай трав составил 5,2 ц/га, а на выпа-саемом участке – 5,9. Почему устранение консументов понизило про-дукцию растений?

19. Поясните, возможно ли существование экосистем, в которых живая часть представлена только двумя группами – продуцентами и ре-дуцентами?

20. В сложных экосистемах дождевых тропических лесов почва очень бедна биогенными элементами. Как это объяснить? Почему тро-пические леса не восстанавливаются в прежнем виде, если их свести?

21. При длительном, в течение 80 лет, применении высоких доз азотных удобрений на одном из лугов, содержавшем ранее 49 видов растений, осталось только 3 вида. На неудобренном участке видовое бо-гатство сохранилось. Объясните, почему это могло произойти.

22. Расположите стадии в таком порядке, чтобы образовывался за-мкнутый круговорот:

а) воды испарение с поверхности океана; перенос влаги с воздушными массами; выпадение осадков; инфильтрация вод; испарение с поверхности суши; транспирация; подземный сток; поверхностный сток; подземные воды;

б) углерода СО2 в составе атмосферы; углеродсодержащие соединения в составе консументов океана;

58

молекула глюкозы в растении; биологический вынос карбонатов в составе скелетного ма-

териала из морской воды; углеродсодержащие соединения поглощены редуцентами; окисление детрита; процесс клеточного дыхания; карбонат и бикарбонат-ионы в составе морской воды; аминокислоты в составе белков тканей животного; горение органического вещества; абиогенное (без участия живого организма) осаждение кар-

бонатов в океане; выделение СО и СО2 при вулканической деятельности; глюкоза в составе водорослей; разложение органической материи в морской воде за счет

дыхания бактерий; сжигание полезных ископаемых (топлив); осадочные карбонаты (отложения);

в) азота N2 в составе атмосферы; поступление нитрат-ионов почв в подземные и поверхност-

ные воды; образование аммонийных соединений азотфиксирующими

бактериями; усвоение нитратных и нитритных форм продуцентами; аминокислоты в составе белков тканей консументов; фиксация азота при грозовой деятельности; азотсодержащие соединения вошли в состав детрита; деятельность аммонифицирующих редуцентов; образование кислотных осадков; вулканическая деятельность; деятельность денитрофицирующих бактерий. окисление аммонийных форм нитрифицирующими бакте-

риями; уход в глубинные слои литосферы;

г) фосфора фосфор горных пород; фосфаты почвы; фосфорсодержащие соединения в живом организме на суше; поверхностный и подземный сток; фосфорсодержащие соединения в живом организме в океане; фосфаты донных отложений.

59

д) серы сульфаты природных вод; сульфаты почв (перевод тиобациллами сульфидов в сульфаты); серосодержащие аминокислоты в живом организме; сульфиды руд и горных пород; окисление сульфидов серобактериями; выделение серы при вулканической деятельности.

Перечень рекомендуемой литературы к главе I: [1], [3], [4], [6–8],

[14], [17–28], [31–33], [36].

60

2. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

2.1. Человек как биологический вид

Основные понятия и определения Экология человека – наука, изучающая закономерности взаимодей-

ствия человека с окружающими природными ресурсами, социальными, производственными, бытовыми факторами, включая культуру, обычаи, религию и пр. Её предмет состоит в изучении приспособительных изме-нений, происходящих в человеческом организме в зависимости от при-родных и социальных условий жизни.

Онтогенез – индивидуальное развитие особи, включая всю сово-купность ее преобразований от зарождения до конца жизни.

Антропогенез – исторический процесс происхождения, возникно-вения и развития человека; эволюция рода Homo.

Полиморфизм – наличие в пределах одного вида резко отличных по облику особей, не имеющих переходных форм.

Среда обитания человека – совокупность объектов, явлений и фак-торов окружающей среды, определяющая условия жизнедеятельности человека.

Информационная среда – среда, которую можно считать фильтра-том внешних впечатлений, поступающих в мозг, которые зависят от ви-довых особенностей рецепторов, т. е. от органов чувств.

Минимальная среда – наличие необходимых ресурсов, без которых невозможно сама жизнь.

Экологическая среда – это вся природная среда. Природная среда – природные экосистемы, в которых живет дан-

ная группа людей. Агротехническая среда – это полуискусственные агроэкосистемы:

сельскохозяйственные угодья, культурные ландшафты, зеленые насаж-дения, постройки, бульвары, сады и т. п.

Социальная среда – среда, в которой живет человек, его культурно-психологическое окружение, социум и та часть информационной среды, которая по своему происхождению связана с культурой, а не с природой.

Темы для обсуждения 1. Понятие об экологии человека как науке. Предмет, задачи, объект

исследования.

61

2. Основные этапы биологической эволюции и факторы антропогене-за человека.

3. Характерные черты, отличающие человека от животного. 4. Экологическая ниша первых людей и современного человека. 5. Среда обитания человека, разнообразие условий. 6. Биологические потребности человека.

2.2. Демографические проблемы

Основные понятия и определения

Демография – наука, изучающая население и закономерности его развития в общественно-исторической обусловленности.

Демографический взрыв – резкое увеличение скорости роста чис-ленности населения.

Депопуляция – уменьшение численности популяции, населения. Суммарный коэффициент рождаемости (СКР) – среднее число

детей, которое рожает каждая женщина в течение своей жизни. Общий коэффициент рождаемости (ОКР) – среднее число рожде-

ний на 1000 человек в год. Общий коэффициент смертности (ОКС) – среднее число смертей

на 1000 человек в год. Средняя продолжительность жизни – средний возраст особей

определенной статистической выборки; частное от деления суммы воз-растов погибших особей на их число.

Ожидаемая продолжительность жизни – среднее количество лет, которое прожил бы новорожденный младенец при условии, что в каждом возрасте условия для сохранения его жизни оставались таки-ми, какими они были для соответствующей возрастной группы в год его рождения.

Естественный прирост населения – разница между числом родив-шихся и умерших людей за определенный период времени.

Урбанизация – 1) рост и развитие городов, увеличение городского населения в стране, регионе, мире; 2) приобретение сельской местно-стью внешних и социальных черт, характерных для города; 3) процесс повышения роли городов в развитии общества.

Мегаполис – очень крупная городская агломерация, включающая многочисленные жилые поселения.

Агломерация – групповая система расселения, компактная террито-риальная интеграция городских и сельских поселений различной вели-чины и производственно-хозяйственного профиля с малыми разрывами между застроенными территориями и высокой плотностью населения,

62

объединенных интенсивными функциональными связями (производ-ственными, трудовыми, культурно-бытовыми, рекреационными и др.).

Миграция – переселение людей, связанное с изменением места жи-тельства, как внутри страны, так и за ее пределы.

Миграционный прирост – разность между числом прибывших и выбывших людей за определенный промежуток времени.

Общий прирост населения – алгебраическая сумма естественного и миграционного прироста.

Темы для обсуждения

1. Демографический взрыв, его причины. 2. Теория Т. Мальтуса. 3. Основные демографические показатели. Статические характери-

стики (численность, плотность, пространственная структура, поло-вой и возрастной состав). Динамические характеристики (рождае-мость, смертность, миграционная активность, скорость роста, продолжительность жизни).

4. Особенности демографической ситуации в развитых и развиваю-щихся странах. Лимитирующие факторы развития.

5. Особенности демографической ситуации в России. 6. Урбанизация и ее темпы в мире и России. Положительные и отри-

цательные стороны процесса урбанизации. 7. Теория демографического перехода. 8. Методы регулирования численности населения.

Пример

Предположим, что популяция людей начинает заселять необжитую область. В таблице представлен возрастной состав популяции.

Возрастные группы Число людей разных возрастов,

тыс. чел. 0–9 лет 5 10–19 лет 4 20–29 лет 3

СКР составляет 2, продолжительность жизни в популяции – 60 лет,

соотношение полов – 1:1, репродуктивный возраст – от 20 до 29 лет, все женщины рожают одинаковое количество детей.

Построить исходную и последующие возрастные пирамиды (через 10 до 60 лет), затем кривую роста численности населения (учитывая рождение детей, увеличение возраста, смерть от старости), указать тип кривой роста.

63

Решение. Построим возрастные пирамиды. При построении воз-растных пирамид по вертикали откладывается возраст (в масштабе 1 клетка = 10 годам), а по горизонтали – количество людей в данной возрастной группе (в масштабе 1 клетка – 1 тыс. чел.). Основание пи-рамиды составляют организмы младших возрастов, а вершину – стар-шие особи. Таким образом, в рассматриваемых популяциях нижняя ступень пирамиды соответствует возрастной группе 0–9 лет. Через 10 лет все люди переходят в следующую возрастную группу. Поэтому, чтобы построить возрастную пирамиду для данного момента времени, прежнюю пирамиду поднимают на 1 клетку вверх, а снизу пристраи-вают новую ступень, соответствующую численности вновь родивших-ся детей. Число новорожденных (Р) в популяции за каждые 10 лет бу-дет определяться по формуле

20 29Р СКР2

N , (2.1)

где N20–29 – число людей, находившихся в течение предыдущего деся-тилетия в репродуктивном возрасте; 1/2 – доля женщин в популяции; СКР – суммарный коэффициент рождаемости. Смертность в популя-циях наступает только после 60 лет. Следовательно, возрастная группа 20–29 лет из исходной пирамиды попадает в разряд умерших через 40 лет. Через 50 лет умирает следующая возрастная группа и т. д.

Исходная и последующие возрастные пирамиды приведены на рис. 2.1 и 2.2.

09

1019

2029

5

4

3

N

Возраст

Рис. 2.1. Исходная возрастная пирамида

Построим кривые роста численности популяции. Сначала составьте для обеих популяций таблицы динамики численности населения (табл. 2.1), пользуясь построенными возрастными пирамидами.

Затем по данным первого и последнего столбцов постройте графи-ки изменения численности во времени. При этом откладывайте по гори-зонтальной оси годы, а по вертикальной – численность людей (рис. 2.3).

64

09

1019

2029

5

4

3

N

Возраст

3039

4049

5059

3

чарез 10 лет 20 лет

5

4

3

3

4

5

4

3

3

4

5

30 лет

5

4

3

3

4

5

3

40 лет

6069

5

4

3

4

5

3

50 лет

4

5

3

4

5

3

60 лет

4

5

Рис. 2.2. Возрастные пирамиды (через 10 до 60 лет) развития популяции людей

Таблица 2.1 Динамика численности населения

Годы, прошедшие от заселения

Рождаемость (Р)

Смертность (С)

Прирост (r = Р – С)

Численность (N)

0 0 0 0 N0 = 12 10 3 0 3 N10 = N0 + r10 = 15 20 4 0 4 N20 = N10 + r20 = 19 30 5 0 5 24 40 3 3 0 24 50 4 4 0 24 60 5 5 0 24

0 20 40 60Годы

12

16

20

24N

Рис. 2.3. Кривая роста

65

Задания

1. Используя данные табл. 2.2–2.5, сделайте выводы: изменении демографической ситуации в РФ после распада

СССР по настоящее время; причинах резкого изменения демо-графической ситуации в этот период;

причинах смертности в РФ; миграционном приросте в РФ. Какая демографическая политика проводится в РФ? Сравните де-

мографическую ситуацию в РФ с ситуацией в странах ЕС, развиваю-щихся странах Юго-Восточной Азии и странах Африки.

2. Обсудите среднюю продолжительность жизни (общую, для муж-чин и женщин отдельно), младенческую смертность, возрастную струк-туру, параметры урбанизации в РФ. Сравните указанные параметры со странами ЕС, развивающимися странами Юго-Восточной Азии и стра-нами Африки.

Таблица 2.2

Компоненты изменения общей численности населения РФ в 19902010 гг. (тысяч человек)*

Годы

Численность населения на 1 января

Изменения за год

Численность населения

на 31 декабря

Общий прирост за год,

процентов

Общ

ий

прирост

Естественны

й прирост

Миграционны

й прирост

1990 147665,1 608,6 333,6 275,0 148273,7 0,41 1992 148514,7 47,0 –219,2 266,2 148561,7 0,03 1995 148459,9 168,3 822,0 653,7 148291,6 –0,11 2000 146890,1 –586,5 –949,1 362,6 146303,6 –0,40 2005 143474,2 –720,7 –846,6 125,9 142753,5 –050 2007 142221,0 –212,2 –470,4 258,2 142008,8 –0,15 2008 142008,8 –104,8 –362,0 257,2 141904,0 –0,07 2009 141904,0 10,5 –248,9 259,4 141914,5 0,01 2010 141914,5 –81,5 –139,6 158,1 141833,0 –0,06

*Демографический ежегодник России, 2010 г.; Федеральная служба государствен-ной статистики: http://www.gks.ru/.

66

Таблица 2.3 Смертность по основным классам причин смертности в РФ

за период 19902010 гг.*

Причины смертности Число умерших на 100 тыс. населения

1990 1995 2000 2005 2007 2010

Умершие от всех причин 1119,1 1497,7 1529,0 1609,9 1463,9 1419,2в том числе: от некоторых инфекционных и паразитарных болезней

12,1 20,7 24,9 27,2 24,2 23,5

от новообразований 194,4 203,0 204,7 201,2 203,0 205,1 от болезней системы кровообращения

618,7 790,7 846,1 908,0 833,9 805,9

от болезней органов дыхания 59,4 73,9 70,2 66,2 54,8 52,3 от болезней органов пищеварения

28,7 46,1 44,4 66,5 61,7 64,4

от внешних причин смерти 134,0 236,8 219,0 220,7 182,5 151,7 из них: от случайных отравлений алкоголем

10,9 29,5 25,6 28,6 17,7 13,4

от всех видов транспортных несчастных случаев

29,2 26,3 27,2 28,1 27,5 20,0

от самоубийств 26,5 41,4 39,1 32,2 29,1 23,4 от убийств 14,3 30,8 28,2 24,9 17,9 13,3

*Российский статистический ежегодник, 2011 г.

Таблица 2.4 Общие итоги миграции в РФ за период 19902009 гг.*

1990 1997 2000 2005 2009

Миграция (всего) Прибывшие 5176332 3322593 2662329 2088639 1987598Выбывшие 4720270 2931466 2420574 1981207 1740149Миграционный прирост 456062 391127 241755 107432 247449

Миграция в пределах России Прибывшие 4263109 2724942 2302999 1911409 1707691Выбывшие 3990803 2698479 2274854 1911409 1707691Миграционный прирост 272306 26463 28145 – –

Международная миграция Прибывшие 913223 597651 359330 177230 279907 Выбывшие 729467 232987 145720 69798 32458 Миграционный прирост 183756 364664 213610 107432 247449

67

Окончание табл. 2.4

1990 1997 2000 2005 2009

С государствами – участниками СНГ Прибывшие – 571903 346774 168598 261495 Выбывшие – 146961 82312 36109 20326 Миграционный прирост – 424942 264462 132489 214169

Миграция со странами дальнего зарубежья Прибывшие – 25748 12556 8632 18412 Выбывшие – 86026 63408 33689 12132 Миграционный прирост – –60278 –50852 –25057 6280

*Демографический ежегодник России, 2005 и 2010 гг.

Таблица 2.5 Миграционный прирост в РФ в результате международной миграции

по странам за период 19972009 гг.*

Страны 1997 2000 2005 2009

со странами СНГ Азербайджан 25576 11719 3326 21744 Армения 16545 14432 6961 34770 Беларусь –1353 –3002 763 2944 Казахстан 210539 106990 39508 31598 Киргизия 7456 13679 15119 22591 Республика Молдова 8035 9415 5783 15785 Узбекистан 32250 37724 29841 41862 Украина 69115 39147 18120 40183

со странами дальнего зарубежья Германия –45984 –38690 –18433 –1530 Греция –703 –132 45 160 Израиль –11247 –7899 –741 –33 Канада –1260 –791 –529 –359 Китай 1639 463 –24 713 Латвия 5022 1420 515 497 Литва 623 569 147 270 США –8419 –4354 –3644 –865 Финляндия –783 –1059 –608 –544 Эстония 2781 401 207 315

*Демографический ежегодник России, 2005 и 2010 гг. 3. В табл. 2.6 приведены данные по численности различных воз-

растных групп в России за 2010 г. (по данным Федеральной службы

68

государственной статистики для последней переписи населения, http://www.gks.ru). Средний коэффициент рождаемости СКР = 1,537, со-отношение мужчин и женщин, М:Ж = 1:1,163. Считать, что репродук-тивный возраст 2029 лет, средняя продолжительность жизни –70 лет.

Таблица 2.6

Исходные данные возрастной структуры населения России за 2010 г.

Возрастные группы Число человек (тыс.)

0–9 лет 15000 10–19 лет 14000 20–29 лет 24000 30–39 21000 40–49 19000 50–59 21000 60–69 11000 >70 14000

Постройте исходную и последующие возрастные пирамиды, кото-

рые будут иметь место через каждые 10 лет, на 60 лет вперед (учитывая рождение детей, увеличение возраста, смерть от старости) для населе-ния России. Заполните таблицу динамики численности:

Годы,

прошедшие от заселения

Рождаемость(Р)

Смертность (С)

Прирост (r = Р–С)

Численность (N)

0 0 0 0 N0 = 10 N10 = N0 + r10 20 N20 = N10 + r20 30 и т. д. 40 50 60

Постройте график изменения численности для населения России

для указанного периода времени. Ответьте на следующие вопросы: Какой тип кривой роста численности имеет население России? Какова форма кривой роста? Назовите причины, которые, по

вашему мнению, влияют на форму кривой роста численности населения в стране.

69

4. Две обособленные популяции людей начинают заселять две не-давно необжитые области. Каждая из популяций характеризуется оди-наковым возрастным составом, возрастная структура популяций приве-дена в таблице:

Возрастные группы Число людей разных возрастов (тыс. чел.)

0–9 лет 3 10–19 лет 4 20–29 лет 2

В одной популяции СКР составляет 4, а в другой 2. Продолжитель-

ность жизни людей в каждой популяции составляет 60 лет, соотношение полов 1:1, репродуктивный возраст – от 20 до 29 лет, все женщины в каждой популяции рожают одинаковое количество детей. Постройте исходную возрастную пирамиду для обеих популяций и возрастные пи-рамиды через каждые 10 лет на 60 лет вперед.

Постройте для каждой популяции исходную и последующие воз-растные пирамиды, затем – кривые роста численности населения (учи-тывая рождение детей, увеличение возраста, смерть от старости). Срав-ните рост численности двух популяций, сделайте прогноз на будущее для каждой популяции и ответьте на вопросы:

При каких показателях рождаемости и смертности наблюдается демографический взрыв?

Какой характер роста численности имеет популяция, если СКР = 4? Какова форма кривой роста? Как она называется? Прекратится ли рост этой популяции, пока ей будет хватать ресурсов?

Каким типом роста характеризуется популяция, если СКР = 2? Прекращается ли рост этой популяции?

Какая кривая отражает рост численности населения в мире? При каком значении СКР демографический взрыв прекратится?

5. В настоящее время в развитых странах наблюдается увеличение продолжительности жизни людей. Постройте новые таблицы изменения численности людей для обеих популяций (условия задания 4), учитывая, что продолжительность жизни всех людей увеличится до 90 лет. По-стройте кривые роста численности популяций, проанализируйте, каким образом продолжительность жизни влияет на рост численности населе-ния, и ответьте на вопросы:

Изменится ли характер роста популяции при увеличении про-должительности пострепродуктивной жизни?

За счет чего, главным образом, растет численность населения: за счет увеличения продолжительности жизни или увеличения СКР?

70

6. Постройте пирамиды численности и кривые роста на период до ста лет (условия здания 4) с учетом того, что в первые 30 лет СКР = 4, а затем в связи с перенаселением его снижают до 2. Постройте таблицу и кривую роста численности населения. Проанализируйте полученные результаты и ответьте на вопросы:

Может ли население быстрорастущей популяции стабилизиро-ваться сразу после введения ограничений рождаемости?

Сколько лет прошло до стабилизации численности популяции в рассмотренном случае?

7. Используя данные табл. 2.7, сделайте вывод о темпах урбаниза-ции в РФ.

Таблица 2.7

Изменение численности населения в РФ (данные на 1.01.2010)*

Годы Численность населения, тыс. человек

В том числе Доля городского населения

Доля сельского населения городского сельского

1959 117534,3 61611,1 55923,2 52,4 47,6 1960 119045,8 63739,8 55306,0 54,7 45,3 1965 126309,1 73195,3 53113,8 58,7 41,3 1970 129941,2 80631,4 49309,8 62,1 37,9 1975 133633,9 88878,7 44755,2 66,5 33,5 1980 138126,6 96154,9 41971,7 69,6 30,4 1985 142539,0 102369,4 40169,6 71,8 28,2 1990 147665,1 108736,2 38928,9 73,6 26,4 1995 148459,9 108321,7 40138,2 73,0 27,0 2000 146890,1 107419,5 39470,6 73,1 26,9 2005 143474,2 104719,3 38754,9 73,0 27,0 2010 141914,5 103705,3 38209,2 73,1 26,9

*Демографический ежегодник России, 2010 г. 8. Что понимают под миграцией? Какие виды миграций вам из-

вестны? Назовите главные причины миграций.

2.3. Здоровье человека

Основные понятия и определения

Здоровье – позитивное состояние, характеризующее личность в це-лом, т. е. состояние физического, духовного и социального благополучия.

Здоровый образ жизни – поведение, укрепляющее или поддержи-вающее здоровье с объективной и субъективной точки зрения.

71

Пищевой рацион – суточное количество пищи для одного человека. Набор продуктов и методы их кулинарной обработки должны удовлетво-рять потребности организма в необходимых пищевых веществах с учетом возраста, пола, трудовой деятельности, климатических условий и т. д.

Физиологическая адаптация – устойчивый уровень активности фи-зиологических систем, органов и тканей, а также механизмов управле-ния, которые обеспечивают возможность длительной активной жизнеде-ятельности организма человека в измененных условиях существования (общеприродных и социальных), а также способность к воспроизведению потомства.

Ксенобиотики – вещества, чуждые живым организмам и биосфере, чаще всего ядовитые: пестициды, фенолы, детергенты, пластмассы и др.

Мутагены – физические и химические факторы, вызывающие наследственные изменения, мутации.

Стресс – неспецифическая реакция человеческого организма, воз-никающая в ответ на повышенные требования среды.

Канцерогены – химические вещества или факторы среды, вызыва-ющие злокачественные новообразования (раковые заболевания) или способствующие их возникновению и развитию.

Иммунитет – невосприимчивость организма к инфекционным агентам и чужеродным веществам антигенной природы, несущим чуже-родную генетическую информацию.

Заболевание экологическое (экогенное) – заболевание, относящееся к группе болезней, связанных с неблагоприятными экологическими условиями жизнедеятельности населения, и в первую очередь высоким содержанием тяжелых металлов, химических токсикантов, повышенной радиацией.

Стандартизованная смертность – суммарная смертность от лю-бых причин, включая младенческую и материнскую.

Биологическая адаптация – эволюционно возникшее приспособле-ние организма человека к изменяющимся условиям среды, выражающе-еся в изменении внешних и внутренних особенностей органа, функции или всего организма. В процессе приспособления организма к новым условиям выделяют два процесса – фенотипическую (или индивидуаль-ную) адаптацию, которую более правильно называть акклиматизаций, и генотипическую адаптацию, осуществляемую путем естественного отбора полезных для выживания признаков.

Социальная адаптация – процесс активного приспособления инди-вида (группы индивидов) к социальной среде, проявляющийся в обес-печении условий, способствующих реализации его потребностей, инте-ресов, жизненных целей.

72

Темы для обсуждения

1. Определение здоровья человека по рекомендациям Всемирной ор-ганизации здравоохранения (ВОЗ). Причины патологического со-стояния и болезней человека.

2. Экологические факторы и здоровье человека. Факторы, лимитиру-ющие развитие человечества.

3. Здоровый образ жизни и его вклад в здоровье человека. 4. Основные критерии и индикаторы качества жизни и состояния здо-

ровья популяции человека. 5. Виды адаптации человека.

Задания

1. Используя данные табл. 2.8–2.12, сделайте выводы: о причинах смертности в РФ; сравните их с показателями в дру-

гих странах (табл. 2.8); демографических показателях, показателях младенческой

смертности, продолжительности жизни и расходах на медицину в РФ и других странах. Динамике изменения этих показателей в РФ за период 1995–2010 гг. (табл. 2.9–2.10);

заболеваемости населения (табл. 2.11) по основным классам бо-лезней; сопоставьте эти данные с динамикой использования спиртных напитков и табака (табл. 2.12). Выскажете свои суж-дения о корреляционных связях между курением и употребле-нием спиртного и заболеваниями.

Таблица 2.8 Смертность населения по причинам смерти

(умершие на 100000 человек населения)*

Страны

Инф

екционны

е

и паразитарные

болезни

Злокачественны

е

новообразования

Болезни

системы

кровообращ

ения

Болезни

органов ды

хания

Болезни

органов

пищеварения

Внешние

причины

смерти

Россия 21,9 132,3 531,6 49,2 37,3 194,1 Австралия 6,0 126,9 140,3 24,3 13,5 35,2 Аргентина 37,2 142,3 212,2 62,9 28,5 52,2 Армения 18,8 146,0 498,0 36,3 31,5 38,9

73

Окончание табл. 2.8

Страны

Инф

екционны

е

и паразитарные

болезни

Злокачественны

е

новообразования

Болезни

системы

кровообращ

ения

Болезни

органов ды

хания

Болезни

органов

пищеварения

Внешние

причины

смерти

Беларусь 34,0 143,1 591,9 40,5 25,4 154,0 Бельгия 7,7 148,4 162,1 33,7 26,1 44,7 Бразилия 57,3 141,8 340,6 76,8 49,0 80,6 Германия 7,9 141,1 211,2 18,2 27,9 29,4 Италия 5,4 133,9 174,5 20,7 20,4 28,6 Казахстан 43,1 167,2 713,2 56,8 52,4 159,6 Канада 7,3 138,3 140,5 24,9 16,7 33,7 Киргизия 63,3 106,2 602,2 89,5 65,3 89,7 Китай 43,1 148,1 291,0 146,2 32,4 78,7 Норвегия 6,7 136,9 180,5 24,1 16,6 35,3 Республика Молдова 22,7 116,5 618,8 41,6 100,5 97,4 США 16,0 134,4 187,8 38,6 20,6 46,8 Таджикистан 85,5 90,0 752,9 57,1 58,3 63,7 Узбекистан 32,2 74,0 662,5 48,4 55,4 50,1 Украина 39,8 139,3 636,7 36,8 35,2 134,5 Финляндия 4,5 115,3 200,6 14,6 23,3 60,5 Франция 7,4 141,6 118,1 19,3 23,6 48,4 Япония 8,2 119,2 106,4 16,0 15,1 39,4

*Российский статистический ежегодник, 2011 г. (в таблице приведены данные на 2002 г.)

Таблица 2.9 Сравнительные данные по некоторым демографическим показателям

и расходам на медицину*

Показатель Россия США Япония Канада Турция

Средняя продолжитель-ность жизни (лет): мужчины/женщины

62/74 76/81 79/86 79/83 72/77

Показатель рождаемости на 1000 чел.

12,1 14 8,7 11,3 17,8

Показатель смертности на 1000 чел.

14,6 8,1 9,1 7,2 6,4

Естественный прирост населения

–2,5 5,9 –0,4 4,1 11,4

74

Окончание табл. 2.9

Показатель Россия США Япония Канада Турция

Суммарный коэффициент рождаемости

1,4 2,1 1,3 1,6 2,1

Коэффициент младенче-ской смертности (число умерших в возрасте до 1 года на 1000 родив-шихся живыми)

8,5 6,6 2,6 4,9 16,1

Врачей на 100 000 чел. 496 270 222 – 158 Расходы на медицину в стране как проценты от ВВП / на душу населения по среднему курсу обмена валют (долл. США)

5,4/493 15,7/7285 8,0/2751 10,1/4409 5,0/465

*Демографический ежегодник России, Российский статистический ежегодник, Мировая статистика здравоохранения, 2010 г. (в таблице приведены данные на 20072008 гг.).

Таблица 2.10

Сравнительные данные по некоторым демографическим показателям

и расходам на медицину в РФ за период 19952010 гг.

Показатель 1995 2000 2005 2008 2010

Средняя продолжи-тельность жизни (лет): мужчины/женщины

58,1/71,6 59,0/72,3 58,9/72,4 61,8/74,2 63,1/74,9

Показатель рождаемо-сти на 1000 чел.

9,3 8,7 10,2 12,1 12,5

Показатель смертности на 1000 чел.

15,0 15,3 16,1 14,6 14,2

Естественный прирост населения

–5,7 –6,6 –5,9 –2,5 –1,7

Суммарный коэффи-циент рождаемости

1,3 1,2 1,3 1,5 –

Коэффициент младен-ческой смертности (число умерших в возрасте до 1 года на 1000 родившихся живыми)

18,1 15,3 11,0 8,5 7,5

Врачей на 100 000 чел. 444 468 488 496 501

75

Окончание табл. 2.10

Показатель 1995 2000 2005 2008 2010

Общие расходы на медицину в стране как проценты от ВВП / на душу населения по среднему курсу обмена валют (долл. США)

– 5,4/96 5,3/367 5,4/493 –

*Демографический ежегодник России, Российский статистический ежегодник, Ми-ровая статистика здравоохранения, 2010 г.

Таблица 2.11

Заболеваемость населения по основным классам болезней на 1000 чел. населения* в 20002010 гг.

(зарегистрировано больных с диагнозом, установленным впервые в жизни)**

Заболевание 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Все болезни 730,5 745,9 763,9 771,0 772,0 802,5 779,6из них: Некоторые инфекционные и паразитарные болезни

44,3 37,4 37,4 37,5 36,5 34,6 32,8

Новообразования 8,4 9,6 9,9 10,1 10,1 10,7 10,8 Болезни крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм

3,8 4,6 5,4 5,5 5,3 5,1 4,9

Болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения обмена веществ

8,5 9,6 11,7 11,5 11,5 10,4 10,2

Болезни нервной системы 15,3 15,3 16,3 16,6 17,0 16,7 16,4 Болезни глаза и его придаточного аппарата

31,9 33,7 35,8 35,0 34,2 33,7 33,0

Болезни уха и сосцевидного отростка

21,9 24,1 24,6 25,1 24,8 26,3 27,1

Болезни системы кровообращения

17,1 23,1 26,6 26,2 26,6 26,5 26,1

Болезни органов дыхания 317,2 295,3 297,1 302,3 304,5 339,3 323,8Болезни органов пищеварения

32,3 35,5 35,3 34,5 34,6 34,5 33,4

76

Окончание табл. 2.11

Заболевание 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Болезни кожи и подкожной клетчатки

44,0 49,8 50,8 50,4 49,7 49,3 48,2

Болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани

30,6 33,4 35,4 35,3 35,3 34,9 33,5

Болезни мочеполовой системы

37,6 46,2 48,9 48,8 48,7 48,2 47,9

Врожденные аномалии (пороки развития), деформации и хромосомные нарушения

1,5 1,7 1,8 1,9 2,1 2,1 2,1

Травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин

86,2 90,2 89,5 92,0 91,7 90,6 91,6

* за 20052009 гг. показатели рассчитаны с использованием численности населения без учета итогов ВПН-2010, за 2010 г. – с учетом предварительных итогов ВПН-2010.

** Российский статистический ежегодник, 2011 г.

Таблица 2.12 Продажа алкогольных напитков,

пива и табачных изделий в 19702010 гг.*

Наиме-нование

1970 1980 1990 1995 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Алкогольные напитки и пиво В абсолют-ном алкого-ле: всего, млн дкл

110,6 145,9 79,8 139,9 117,5 133,2 135,0 138,7 137,3 129,6 127,6

на душу населения, л

8,48 10,52 5,40 9,43 8,01 9,31 9,47 9,76 9,67 9,13 8,93

В натуральном выражении, млн дкл: Водка и ликеро-водочные изделия

164,7 207,2 133,5 284,8 214,6 203,5 197,2 184,6 177,2 166,3 157,8

Виноград-ные и пло-довые вина

193,1 274,7 90,3 64,5 52,4 84,9 81,1 94,9 102,9 102,5 103,4

77

Окончание табл. 2.12

Наиме-нование

1970 1980 1990 1995 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Коньяки 4,1 5,2 8,5 5,7 4,1 6,8 7,6 8,9 10,8 10,6 11,1 Шампанские и игристые вина

3,9 7,6 10,9 21,2 18,3 19,4 20,6 24,1 26,0 25,5 27,3

Пиво 244,

4 334,

6 307,

2 358,

0 524,

6 892,

1 1002,

8 1155,

3 1138,

2 1024,

3 1004,

0 Табачные изделия Всего, млрд шт

208,0

248,5

245,8

207,0

355,4

395,8

424,1 398,2 393,6 394,3 370,6

На душу населения, тыс. шт

1,6 1,8 1,7 1,4 2,4 2,8 3,0 2,8 2,8 2,8 2,6

* Российский статистический ежегодник, 2011 г.

2. Проведите опыт по изучению суточного ритма частоты ваших сердечных сокращений. Ежедневно три раза в сутки в спокойном состо-янии измеряйте свой пульс. Длительность одного измерения должна быть строго постоянна – 30 секунд. Измерения повторите в течение 4-х дней. Полученные данные занесите в таблицу:

Время суток Дни Среднее

за 4 дня первый второй третий четвертый Утро (8 ч) Середина дня (15 ч) Вечер (21 ч)

Сделайте вывод, проявляется ли суточный ритм в частоте ваших сердечных сокращений. С учетом полученных данных выскажите пред-ложения по планированию своего рабочего дня, времени отдыха.

3. Используя содержание табл. 2.13, а также данные о ежедневном расходовании продуктов питания, сделайте вывод о потреблении про-дуктов питания в России и других государствах.

4. Используя верное соотношение белков, жиров, углеводов (1 : 1 : 4), рассчитайте суточную потребность в них для вашего веса (на 1 кг веса в сутки должно использоваться не более 1 г белков). Рас-считайте фактическое потребление белков, жиров и углеводов в вашем рационе, используя таблицу содержания белков, углеводов (приложе-ние 2). Сравните полученные результаты. Сделайте вывод, является ли пища с данным соотношением белков, жиров, углеводов благоприятным

78

фактором и как необходимо изменить рацион питания, чтобы сделать его полноценным.

Таблица 2.13 Потребление продуктов питания на душу населения в год, кг*

Страна

Мясо

и мясопродукты

в пересчете на

мясо

Молоко

и молочны

е продукты

Животное масло

Яйца,

шт

Рыба

и ры

бопродукты

Сахар

Растительное

масло

Картофель

Овощи и бахчевые

Фрукты

и ягоды

Хлебные продукты

Россия 61 243 4,0 254 15 40 12,7 111 100 53 120Азербайджан 23 178 124 4 17 9 81 157 53 167Германия 88 442 6,2 208 16 35 16 70 96 123 93 Казахстан 65 307 173 5 23 109 199 18 Киргизия 36 209 72 1,6 21 6,7 96 146 31 130США 117 270 2,3 247 11 61 33 56 128 110 93 Украина 51 214 260 18 41 15 132 129 44 115Чешская Республика

85 352 4,7 270 5,9 33 16 71 83 89 96

Япония 46 86 0,8 306 49 19 13 23 94 60 91

*Российский статистический ежегодник, 2009 и 2011 гг. (в таблице приведены дан-ные на 2008 г).

5. Используя энергетическую ценность продуктов (приложение 2),

рассчитайте суточное потребление энергии и сделайте вывод о ее эф-фективном использовании с учетом ваших физической активности и возраста. Норма энергопотребления для человека, занимающегося ум-ственным трудом, в возрасте 18–29 лет составляет 2400 ккал для муж-чин и 2000 ккал для женщин.

6. Индекс массы тела (ИМТ) – индекс Кетле – рассчитывается по формуле

2 2

вес тела кгИМТ

длина тела м .

Оцените свой вес с учетом рекомендаций ВОЗ: желательный диа-пазон индекса 18,5–25 (22–24 для молодой женщины, собирающейся

79

стать мамой); избыточная масса тела 25,1–30; ожирение – более 30,1. У мужчин на каждый сантиметр роста должно приходиться 300–400 г массы тела, у женщин – 325–375 г.

В последние годы делаются попытки более конкретно прогнозиро-вать степень риска для здоровья – индекс массы тела и ожирения, ис-пользуя, в частности, и антропометрические индексы. Так, считается, что отложившийся в абдоминальной области жир представляет боль-шую опасность для здоровья, и риск является особенно значительным в случае, когда отношения окружности талии к окружности бедер больше чем 0,85 (А.А. Королева и др., 2003). Проанализируйте, с учетом представленной информации, насколько у вас идеальный вес и насколь-ко увеличивается риск иметь дополнительные заболевания от избыточ-ного веса. Сделайте выводы о корректировке своего питания и образа жизни с учетом полученных расчетов.

7. Для сопоставления стран по уровню социального развития ООН предложен индекс человеческого развития (ИЧР). ИЧР состоит из трех равнозначных индексов:

дохода, определяемого показателем валового внутреннего про-дукта (ВВП) по паритету покупательской способности (ППС) в долларах США;

образования, определяемого суммой показателя грамотности с весом в 2/3 и доли учащихся среди детей и молодежи в воз-расте 7 и 24 лет с весом в 1/3;

долголетия, определяемого через продолжительность предстоящей жизни при рождении (ожидаемую продолжительность жизни).

Частные индексы рассчитываются по следующей формуле:

min

max min

Индекс i i

i i

X X

X X

,

где maxiX и miniX – максимальное и минимальное значения частных ин-дексов человеческого развития (приведены в табл. 2.14); iX – конкрет-ные значения частного индекса (для страны, региона, континента).

Индекс дохода рассчитывается по формуле

min

max min

log logИндекс дохода

log logiX X

X X

.

ИЧР рассчитывается как среднеарифметическая сумма трех индек-сов: дохода, образования и долголетия.

Используя данные табл. 2.15, определите ИЧР некоторых стран. Выделите страны с высоким, средним и низким уровнем социального

80

развития. К каким мировым регионам они относятся? Используя пока-затели уровня благосостояния и качества жизни своего места житель-ства (село, поселок, город), рассчитайте ИЧР (табл. 2.16). Сделайте вы-вод об уровне жизни вашей местности.

Таблица 2.14

Фиксированные данные для расчета показателей

Показатель Xmin Xmax

Ожидаемая продолжительность жизни, лет 25 85 Процент грамотных 0 100 Процент получающих образование 0 100 ВВП/чел., долл. 100 40000

Таблица 2.15

Уровень благосостояния и качества жизни в отдельных странах мира в 2007 г.*

Страна Ожидаемая

продолжительность жизни, лет

Уровень грамотности взрослого населения,

%

Общий показатель

обучающихся в учебных

заведениях, %

ВВП на душу населения

(ППС в долл. США)**

Греция 79,1 97,1 101,6 28517 Египет 69,9 66,4 76,4 5349 Индонезия 70,5 92,0 68,2 3712 Испания 80,7 97,9 96,5 31560 Китай 72,9 93,3 85,1 5383 Нигер 50,8 28,7 27,2 627 Россия 66,2 99,5 81,9 14690 Судан 57,9 60,9 39,9 2086 Таиланд 68,7 94,1 78,0 8135 Турция 71,7 88,7 71,1 12955 Эфиопия 54,7 35,9 49,0 779

*Доклад о развитии человека 2009. Преодоление барьеров: человеческая мобильность и развитие / пер с англ. В. Васильев и др. – М.: Весь мир, 2009. – 217 с.

** ВВП валовой внутренний продукт, ППС паритет покупательной способности в долл. США

Перечень рекомендуемой литературы к главе II: [2], [9], [16], [18],

[20], [23], [27–28], [30–31], [37], [39].

81

Таблица 2.16 Данные для расчета показателя индекса человеческого развития

субъектов РФ в 2009 г.*

Субъект Российской Федерации

ВВП долл. ППС

Ожидаемая продолжительность

жизни, лет

Доля учащихся в возрастах 724 лет, %

Грамотность,%

г. Москва 40805 73,61 125,4 99,8 г. Санкт-Петербург

25277 71,19 106,4 99,8

Тюменская обл.

57175 69,49 73,2 99,2

Томская обл. 19064 68,06 88,8 98,9 Красноярский край

20779 67,63 72,1 99,0

Омская обл. 16213 68,72 79,5 98,7 Краснодарский край

13899 70,66 72,0 99,0

Новосибирская обл.

13383 68,94 82,8 98,8

Кемеровская обл.

18721 65,37 69,1 98,9

Иркутская обл. 15987 65,45 75,1 99,1 Республика Хакасия

13680 67,25 72,8 98,8

Алтайский край

10295 68,52 70,7 98,2

Республика Бурятия

11148 65,27 76,9 98,8

*Доклад о развитии человеческого потенциала в Российской Федерации. 2011 г. / под ред. А.А. Аузана и С.Н. Бобылева. – М.: ПРООН в РФ / Дизайн-макет, допечат-ная подготовка, печать: ООО «Дизайн-проект «Самолет», 2011. – 146 с.: табл., рис., вставки.

82

3. ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ

3.1. Природные ресурсы и рациональное природопользование

Основные термины и понятия Природные ресурсы – совокупность природных объектов и явле-

ний, которые используются человеком для поддержания своего сущест-вования.

Особо охраняемые природные территории – участки суши или водной поверхности, которые в силу своего природоохранного и иного значения полностью или частично изъяты из хозяйственного пользова-ния и для которых установлен режим особой охраны.

Отходы производства – остатки сырья, материалов, химических соединений, образовавшиеся при производстве или выполнении работ и утратившие целиком или частично исходные свойства.

Темы для обсуждения 1. Классификация природных ресурсов. 2. Динамика сокращения биологического разнообразия на планете. 3. Основные причины утраты биологического разнообразия. 4. Деградация почв, причины. 5. Основные виды антропогенного воздействия на почвы: эрозия, за-

грязнение, засоление и заболачивание, опустынивание, отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.

6. Основные мероприятия по защите почв от деградации. 7. Пути решения проблемы ресурсов полезных ископаемых.

Оценка исчерпаемости природного ресурса Если известен уровень добычи природного ресурса в текущем году

и потребление данного ресурса в последующие годы будет возрастать с заданной скоростью прироста ежегодного потребления, то возможно оценить срок исчерпания данного природного ресурса. Для расчета ис-пользуется сумма членов ряда геометрической прогрессии:

1 100 1

100

tq TP

QTP

, (3.1)

где Q – запас ресурсов; q – годовая добыча ресурса; ТР – прирост по-требления ресурса; t – число лет.

83

Логарифмирование выражения для Q дает следующую формулу для расчета срока исчерпания ресурса:

ln 1100

ln 1 100

QTPq

tTP

. (3.2)

Таким образом, можно прогнозировать темпы исчерпания природ-ных ресурсов.

Задания 1. В таблице приведены исходные данные о запасах некоторых

природных ресурсов:

Ресурсы

Нефть Уголь Газ Уран Медь Серебро Никель ЦинкРазведанные запасы ресурса Q, млр т.

310 1280 110 0,0033 0,34 0,00028 0,046 0,19

Добыча ресурса q, млн т./год

3819 5000 1775 0,039 12 0,016 1,1 0,8

Прирост объема потребления ресурса, TR % в год

2 4,5 4 2 3,5 3 1,5 2

Рассчитайте время исчерпания приведенных в таблице ресурсов.

Сделайте вывод о последовательности прекращения добычи ресурсов. Назовите меры, которые, по вашему мнению, помогут в решении про-блемы истощения важнейших энергоресурсов.

2. Начертите график темпа вымирания видов птиц на Земле. С 1700 по 1749 гг. исчезло 6 видов; с 1750 по 1799 гг. – 10 видов; с 1800 по 1849 гг. – 15 видов; с 1850 по 1899 гг. – 26 видов; с 1900 по 1949 гг. – 33 вида; с 1950 по 2000 гг. – 37 видов. Поясните тенденцию исчезновения видов птиц за последние 300 лет. Какие последствия для человека и приро-ды имеет вымирание птиц. Назовите основные причины вымирания птиц.

3.2. Инженерная защита окружающей среды

Основные термины и понятия

Качество окружающей природной среды – степень соответствия ее характеристик потребностям человека и технологическим требованиям.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – представляет собой количество загрязнителя в почве, воздушной или водной среде, которое

84

при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) – уровень физического ради-ационного воздействия, шума, вибрации, магнитных полей и др., кото-рый не представляет опасности для здоровья человека и его потомства.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС) – макси-мальное количество загрязняющих веществ, которое может быть вы-брошено данным конкретным предприятием в атмосферу (ПДВ) или сброшено в водоем (ПДС), не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Предельно допустимая нагрузка на природную среду (ПДН) – мак-симально возможные антропогенные воздействия на природные ресур-сы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологи-ческих систем.

Экологическая емкость территории – потенциальная способность природной среды перенести какую-либо антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем.

Экологический мониторинг – комплексная система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или отдельных ее элементов под влиянием антропогенных воздействий.

Санитарно-защитная зона – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина санитарно-защитной зоны устанавливается в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ (50–1000 м).

Архитектурно-планировочные решения – правильное взаимное размещение источников выбросов и населенных мест с учетом направ-ления ветров, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.

Темы для обсуждения

1. Качество окружающей среды. 2. Основные экологические нормативы. 3. Мониторинг окружающей среды. Классификация мониторинга. 4. Цели и задачи экологического мониторинга. 5. Методы мониторинга.

Экологические нормативы

Качество окружающей природной среды оценивается с помощью экологических нормативов (ПДК, ПДУ, ПДВ, НДС).

85

ПДК устанавливаются на основе комплексных исследований и по-стоянно контролируются органами Госкомсанэпиднадзора. В нашей стране действует более 1900 ПДК вредных веществ для водоемов, более 500 – для атмосферного воздуха и более 130 – для почв.

Для нормирования содержания вредных веществ в атмосферном воздухе установлены два дополнительных норматива – разовая и сред-несуточная ПДК.

Максимально разовая ПДК (ПДКм.р) – концентрация вредного ве-щества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в те-чение 30 мин рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).

Среднесуточная ПДК (ПДКс.с) – концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвен-ного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.

Для вредных веществ безопасная концентрация в окружающей сре-де определяется следующим выражением: фПДКiС С , (3.3)

где Сi – фактическая концентрация вредного вещества; Cф – фоновая концентрация вредного вещества в воздухе, воде или почве.

При содержании в воздухе, воде или почве нескольких загрязняю-щих веществ, обладающих суммацией действия, например, в воздухе SO2 и NOx, NO2, О3 и формальдегида, общее загрязнение окружающей среды не должно превышать единицы:

1

1ПДК

mi

i i

C

, (3.4)

где Сi – фактическая концентрация вредных веществ в воздухе, воде или почве; m – количество загрязняющих веществ.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) физического воздействия (радиационного воздействия, шума, вибрации, магнитных полей и др.) – это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) и норматив допустимого сброса (НДС) – это максимальное количество загрязняющих веществ, которое мо-жет быть выброшено данным конкретным предприятием в атмосферу (ПДВ) или сброшено в водоем (НДС), не вызывая при этом превышения в них ПДК загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Задания 1. Пользуясь данными табл. 3.1, рассчитайте размеры лесопарковой

зоны г. Томска, учитывая, что численность городского населения со-

86

ставляет 520 тыс. человек. Сделайте вывод о том, насколько г. Томск отвечает требованиям ВОЗ по размерам лесопарковой зоны. ВОЗ счита-ет, что на одного гражданина должно приходиться 50 м2 городских зе-леных насаждений и 300 м2 пригородных.

Таблица 3.1

Рекомендуемые размеры лесопарковой зеленой зоны в городах РФ

Численность городского населения, тыс. человек

Размеры лесопарковой зоны, га/1000 чел.

500–1000 25

250–500 20

100–250 15

До 100 10

2. ПДК диоксида азота в воздухе рабочей зоны 2 мг/м3. Концентра-ция диоксида азота, измеренная автоматическим газоанализатором, рав-на 0,005 % об. Превышает ли фактическая концентрация норму?

3.2.1. Защита атмосферы

Основные термины и понятия

Атмосфера – газовая оболочка Земли, состоящая из смеси различ-ных газов, водяного пара и пыли.

Загрязнение атмосферного воздуха – любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье чело-века и животных, состояние растений и экосистем.

Кислотный дождь – осадки, имеющие pH = 3–5. Парниковые газы – пары воды, CO2, CH4, хлорфторуглероды и др. Парниковый эффект – увеличение содержание парниковых газов

в атмосфере и, как следствие, нагрев нижних слоев атмосферы и по-верхности Земли.

Озоновая дыра – пространство в озоновом слое атмосферы с замет-но пониженным (до 50 %) содержанием озона.

Циклон – устройство для очистки выбросов в атмосферу от аэрозо-лей (пыли, золы), принцип действия которого основан на оседании ча-стиц под действием силы тяжести.

Скруббер – устройство для очистки выбросов в атмосферу от аэро-золей (пыли, золы), принцип действия которого основан на оседании частиц пыли на поверхности капель под действием сил инерции или броуновского движения.

87

Фильтр – устройство для очистки выбросов в атмосферу от аэрозо-лей (пыли, золы), принцип действия которого основан на осаждении ча-стиц пыли на тонких фильтрующих перегородках.

Электрофильтр – устройство для очистки выбросов в атмосферу от аэрозолей (пыли, золы), принцип действия которого основан на ионизации и осаждении частиц в электрическом поле.

Абсорбционный метод – метод извлечения вредных компонентов из промышленных выбросов с помощью жидких поглотителей (аб-сорбентов).

Адсорбционный метод – метод извлечения вредных компонентов из промышленных выбросов с помощью адсорбентов – твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь, цеоли-ты, Al2O3).

Темы для обсуждения

1. Строение атмосферы. 2. Экологические функции атмосферы. 3. Источники загрязнения атмосферы. 4. Классификация выбросов в атмосферу по агрегатному состоя-

нию. 5. Экологические последствия загрязнения атмосферы: кислотные

дожди, парниковый эффект, озоновые дыры. 6. Средства защиты атмосферы. 7. Устройства для очистки технологических выбросов в атмосферу от

аэрозолей: сухие пылеуловители, мокрые пылеуловители, фильтры, электрофильтры.

8. Способы очистки от газообразных примесей: каталитическое пре-вращение, абсорбция, адсорбция.

Загрязнители атмосферного воздуха

Основными загрязнителями атмосферного воздуха, образующими-ся как в процессе хозяйственной деятельности человека, так и в резуль-тате природных процессов, являются диоксид серы SO2, диоксид угле-рода CO2, оксиды азота NOx, твердые частицы – аэрозоли. Их доля составляет 98 % в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо этих основных загрязнителей, в атмосфере наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ: формальдегид, фенол, бензол, со-единения свинца и других тяжелых металлов, аммиак, сероуглерод и др. ПДК некоторых вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл. 3.2.

88

Таблица 3.2 Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ

в атмосферном воздухе населенных мест

Наименование вещества

Класс опасности

ПДК, мг/м3 максимально-разовая

ПДКм.р среднесуточная

ПДКс.с

Азота диоксид NO2 2 0,085 0,04 Азота оксид NO 3 0,4 0,06 Аммиак 4 0,2 0,04 Ацетон 3 0,35 – Бензин 4 5,0 1,5 Ртуть 1 – 0,0003 Сажа 3 0,15 0,05 Сероводород H2S 2 0,008 – Серы диоксид SO2 3 0,5 0,05 Углерода диоксид CO 4 5,0 3,0 Фенол 2 0,01 0,003 Формальдегид 2 0,035 0,003

Расчет выбросов от автомобильного транспорта

Большая часть загрязнения атмосферного воздуха приходится на долю автомобильного транспорта. В крупных городах она составляет более 70 % всех вредных выбросов в атмосферу.

Основная причина загрязнения воздуха разнообразными двигате-лями, использующими в качестве топлива продукты нефтепереработки, заключается в неполном и неравномерном сгорании топлива. Камера сгорания двигателя – своеобразный химический реактор, синтезирую-щий загрязняющие вещества, выделяющиеся с выхлопными газами в атмосферу.

Основная химическая реакция, протекающая в процессе сгорания топлива, может быть представлена следующим обобщенным уравнением:

2 2 2C H ( 0,25 )O CO 0,5 H Ox y x y x y ,

где CxHy – условное обозначение гаммы углеводородов, входящих в со-став топлива. Однако эта реакция не проходит полностью.

Основными загрязняющими веществами, входящими в состав вы-хлопных газов практически всех двигателей, являются CO, CxHy, NOx. При определенных условиях в выхлопных газах содержатся также SO2, сажа, бензапирен, соединения свинца (табл. 3.3).

На основании большого количества натурных измерений выбросов разработана «Методика по расчету валовых выбросов вредных веществ

89

в атмосферу для предприятий нефтепереработки и нефтехимии» (РД-17-89) от 1990 г. В одном из разделов этой методики представлен расчет выбросов вредных веществ от автомобилей с различными типа-ми двигателей внутреннего сгорания (ДВС) (бензиновыми, дизельными, газовыми и др.).

Таблица 3.3

Содержание вредных веществ в отработавших газах (ОГ)

Вредное вещество Содержание в ОГ ДВС

Дизели Бензиновые

Оксид углерода 0,005–0,5 об. % 0,25–10 об. % Оксиды азота в пересчете на азот

0,004–0,5 об. % 0,01–0,8 об. %

Сернистый ангидрид 0,003–0,05 об. % – Углеводороды в пересчете на углерод

0,01–0,5 об. % 0,27–0,3 об. %

Бензапирен До 10 мкг/м3 До 20 мкг/мЗ Сажа До 1,1 г/м3 До 0,4 г/мЗ

Соединение свинца

– Выбрасывается до 85 %

соединений свинца (от количества введенного в бензин с ТЭС)

Выброс i -го вредного вещества iP , т, определяется по формуле

1 2i iP q lk k ,

где ,iq т/км – удельный выброс i-го вредного вещества автомобилем в зависимости от типа ДВС с учетом картерных выбросов и испарений топлива, определяется по табл. 3.5; l – пробег автомобилей с данным типом двигателя за расчетный период, км; k1 – коэффициент, учитыва-ющий техническое состояние автомобиля; k2 – коэффициент, учитыва-ющий возраст автомобиля. Значения k1, k2 определяются по табл. 3.4.

Общий выброс от автомобиля складывается из выбросов вредных

веществ всех групп: 1

n

ii

P P

.

Пример

Рассчитать выбросы оксида углерода, углеводородов и оксидов азота от автобуса с дизельным двигателем 2000 г. выпуска и пробегом 80000 км.

90

Решение. Используя данные табл. 3.4 и 3.5, получим следующие выражения для расчета выбросов:

CO CO 1 2 15 80000 1,8 1,27 2743200 г = 2,743 тP q lk k ; C H C H 1 2 6,43 80000 2,0 1,17 1198080 г 1,198 т

x y x yP q lk k ;

NO NO 1 2 8.5 80000 1,0 1,0 680000 г = 0,680 тx x

P q lk k .

Тогда суммарный выброс перечисленных загрязняющих веществ от данного транспортного средства составит:

1

2,743 1,198 0,680 4,621 тn

ii

P P

.

Таблица 3.4 Коэффициент влияния среднего возраста автомобилей

и уровня их технического состояния на выбросы вредных веществ для различных групп заводского автомобильного транспорта

Группы автомобилей

k1 k2

Оксид углерода

Угле-водороды

Оксиды азота

Оксид углерода

Угле-водороды

оксиды азота

Грузовые и специальные грузовые с бензиновыми ДВС

1,69 1,86 0,8 1,33 1,2 1,0

Грузовые и специальные грузовые дизельные

1,8 2,0 1,0 1,33 1,2 1,0

Автобусы с бензиновыми ДВС

1,69 1,86 0,8 1,32 1,2 1,0

Автобусы дизельные

1,8 2,0 1,0 1,27 1,1 1,0

Легковые служебные и специальные

1,63 1,83 0,85 1,28 1,17 1,0

Легковые индивидуаль-ного пользо-вания

1,62 1,78 0,9 1,28 1,17 1,0

Таблица

3.5

Значения

удельных выбросов

вредных веществ автомобильным

транспортом

iq, г

/км

Группы

автом

обилей

Год

выпуска

1996

19

97

1998

19

99

2000

СО

СхН

уN

OxСО

СхН

уN

Ox СО

СхН

уN

OxСО

СхН

уN

OxСО

СхН

уN

Ox

Грузовы

е, специальные грузовые

с бензиновыми ДВС

и работающие

на сж

иженном

нефтяном

газе

(пропан-бутан)

61,9

13,3

8 60

,3

13

7,7

58,7

12,7

7,4

57,1

12

,37,

1 55

,512

6,

8

Грузовы

е, специальные

грузовые дизельны

е 15

6,

4 8,

5 15

6,

4 8,

5 15

6,

4 8,

5 15

6,

4 8,

5 15

6,

4 8,

6

Грузовы

е, специальные

грузовые,

работаю

щие

на

сжатом

природном

газе

30

10

8 30

10

8

30

10

8 25

8

7,5

25

8 7,

5

Автобусы

с бензиновы

м ДВС

57

,510

,78

56

10,5

7,5

54,5

10,2

7,2

53

9,9

6,8

51,5

9,6

6,4

Автобусы

дизельные

15

6,4

8,5

15

6,4

8,5

15

6,4

8,5

15

6,4

8,5

15

6,4

8,5

Легковы

е служ

ебны

е

и стандартны

е 18

,72,

252,

7 18

,2

2,09

2,58

17,

71,

932,

4717

,1

1,76

2,36

16,5

1,6

2

Легковы

е индивидуального

пользования

17,9

2,1

2,6

17,4

52

2,5

17

1,9

2,4

16,5

51,

752,

3 16

,11,

6 2,

19

91

92

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при неконтролируемом горении нефти и нефтепродуктов

Неконтролируемые горения имеют место при пожарах в открытом пространстве, возникающих в результате аварий на нефтебазах, нефте-химических производствах, трубопроводах, на железнодорожном и ав-томобильном транспорте.

Под удельными выбросами в настоящей методике приняты выбро-сы, отнесенные к единице массы сгоревших нефти и/или нефтепродук-тов. Единицы измерения удельных выбросов – кг/кг или т/т (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Удельные выбросы загрязняющих веществ к единице массы сгоревших нефтепродуктов

Наименование

нефтепродукта

Удельный выброс загрязняющего вещества к единице массы сгоревших нефтепродуктов, кг/кг или т/т

Оксид

углерода,

C

O

Диоксид

углерода,

C

O2

Сероводород

H2S

, серы

(в пересчете на

SO

2)

Оксид

серы

SO

2

Оксиды

азота

(в

пересчете

на

NO

2)

Саж

а

Углеводороды

Бензапирен

Бензин 0,85 1,35 0,001 0,0012 1,51·10–2 20·10–3 60·10–3 6,1·10–8

Керосин 0,87 1,41 0,001 2,61·10–2 24·10–3 50·10–3 6,9·10–8

Нефть 0,87 1,48 0,001 0,0278 6,9·10–3 28·10–3 30·10–3 7,6·10–8

Дизельное топливо

0,87 1,41 0,001 0,0047 2,61·10–2 24·10–3 50·10–3 6,9·10–8

Мазут 0,9 1,49 0,001 0,0345 6,9·10–3 30·10–3 20·10–3 7,6·10–8

Масса выброса ( iМ ) каждого загрязняющего вещества при некон-

тролируемом горении определяется по формуле

сi iМ qМ , (3.5)

где i – загрязняющее вещество (СО и др.); iq – удельный выброс, кг/кг или т/т; сМ – масса сгоревших нефти и/или нефтепродукта, кг или т.

93

В простейшем случае масса сгоревших нефти и нефтепродуктов (Мс) определяется как их потеря (Мп) в резервуарах или на участке раз-рыва продуктопровода. При этом должно быть четко установлено, что не произошло поглощения части разлившихся нефти и нефтепродуктов почвой и грунтом.

В случае если имело место поглощение нефти и/или нефтепродук-тов почвой (и грунтом), необходимо измерить площадь разлива в квад-ратных метрах. После этого взять керны почвы и грунта на глубину проникновения в них нефти и/или нефтепродуктов и определить сред-нее содержание нефти и/или нефтепродуктов в граммах на килограмм.

Суммарное количество поглощенных, но не сгоревших нефти и/или нефтепродуктов в тоннах подсчитывается по формуле погл гМ Fhc , (3.6)

где F – площадь почвы и грунта, пропитанного нефтепродуктами, м2; h – глубина, на которую почва и грунт пропитаны нефтью и/или нефте-продуктами, м; с – средняя концентрация нефти или нефтепродуктов в почве и грунте, г/кг; ρг – плотность грунта, кг/м3.

Сгоревшая масса определяется как разность потерянных и погло-щенных почвой нефти и/или нефтепродуктов: с п поглМ М М . (3.7)

Сгоревшая масса нефти и нефтепродуктов Мс, потерянная в извест-ном количестве в результате разлива на водной поверхности, определя-ется как разность потерянных Мп и несгоревших Мн нефти и/или нефте-продуктов в тоннах: с п поглМ М М . (3.8)

Масса несгоревшей нефти определяется с учетом площади разлива, толщины несгоревшего слоя и плотности: н 1 нМ Fh , (3.9)

где F – площадь, занимаемая разлитыми нефтью и/или нефтепродуктом, м2;

1h – толщина слоя несгоревших нефти и/или нефтепродуктов, мм; н – плотность нефти и/или нефтепродуктов, кг/м3.

При горении на водной подстилающей поверхности по окончании го-рения нефти и/или тяжелых нефтепродуктов остается слой толщиной 2 мм.

В случае когда потери нефти и/или нефтепродуктов неизвестны, сгоревшая масса в тоннах определяется по скорости выгорания слоя нефти и/или нефтепродуктов и площади пожара, с поправкой на ско-рость ветра: с н0,06 /3М UF tW , (3.10)

94

где н – плотность нефти и/или нефтепродуктов, кг/м3; U – нормальная скорость горения, м/с; F – площадь пожара, м2; t – продолжительность пожара, мин.; W – скорость ветра, м/с; 3 – средняя скорость ветра, м/с;

Значения скорости выгорания (U) и плотности ( н ) зависят от вида нефти и/или нефтепродукта и представлены в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Скорость выгорания и плотность нефтепродуктов

Нефтепродукты Скорость выгорания,

105 м/с Плотность топлива, кг/м3

Бензин 6,5 560–800 (680) Керосин 6,1 650–920 (780) Мазут 3,7 890–1000 (950) Нефть 2,7 730–1040 (880) Дизельное топливо 6,1 650–920 (780)

Пример

Загорелся бак с бензином. Сгорело 55 т бензина. Определить массу выброшенного в атмосферу:

а) оксида углерода (СO); б) диоксида азота (NO2); в) углеводородов. Решение. Используя формулу (3.3) и данные табл. 3.3, получим

следующие выражения для расчета выбросов:

CO CO c 0,855 55 44,75 тM q M ,

3C H C H c 60 10 55 3,30 т

x y x yM q M ,

2 2

2NO NO c 1,51 10 55 0,83 тM q M .

Расчет выбросов загрязняющих веществ при механической обработке материалов

Характерной особенностью процессов механической обработки материалов является выделение твердых частиц (пыли), а при обработке материалов с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) – дополнительное выделение аэрозоля СОЖ.

В качестве СОЖ рекомендуются нефтяные минеральные масла и различные эмульсии, которые уменьшают выделение пыли на 85–90 %.

При обработке металлов и сплавов наихудшим вариантом, который используется для дальнейших расчетов и установления нормативов за-

95

грязнения атмосферы, считается тот, когда в химический состав пыли входят оксиды соответствующих металлов.

При работе заточных и шлифовальных станков, наряду с металли-ческой пылью, имеющей состав обрабатываемого материала или окси-дов обрабатываемого металла, также выделяется абразивная пыль, по составу аналогичная материалу шлифовального (заточного) круга.

Максимально разовое выделение (г/с) загрязняющего вещества (ЗВ) (пыли) от т одновременно работающих станков определяется по формуле:

1

mCOЖ

i ii

G g k

, (3.11)

где ig удельное выделение пыли при работе на i-м станке, г/с; COЖik

коэффициент, учитывающий применение (= 0,15) или отсутствие (= 1) СОЖ на i-м станке.

Валовое выделение (т/год) загрязняющего вещества (пыли) от т одновременно работающих станков определяется по формуле

1 1

m mCOЖ COЖ

i i i i i i ii i

M g k T g k t N

, (3.12)

где ig удельное выделение пыли при работе на i-м станке, т/ч; iT

суммарное время работы на i-м станке за год; Ni количество дней ра-боты i-м станке за год; ti время работы на i-м станке за день.

Максимально разовое выделение (г/с) аэрозоля СОЖ от т одно-временно работающих станков определяется по формуле

1

mСОЖi i

i

G g W

, (3.13)

где ig удельное выделение аэрозоля СОЖ при работе на i-м станке,

г/кВтс; iW мощность электродвигателя i-го станка, кВт. Валовое выделение (т/год) аэрозоля СОЖ от т одновременно рабо-

тающих станков определяется по формуле

1 1

m mСОЖ СОЖi i i i i i i

i i

M g WT g W t N

, (3.14)

где ig удельное выделение аэрозоля СОЖ при работе на i-м станке,

т/ч; iT суммарное время работы на i-м станке за год, ч/год; Ni коли-

чество дней работы i-го станка за год; ti время работы на i-м станке за день.

Значения удельных величин выделения ЗВ приводятся в справоч-ной литературе.

96

В случаях когда в справочных изданиях приводятся удельные нор-мативы выделения ЗВ, отнесенные к единице массы перерабатываемого материала, расчет удельного выделения, отнесенного к единице време-ни (г/с), проводится по формуле

пер

g pg

T

, (3.15)

где g − удельное выделение ЗВ, г/кг; p количество перерабатываемо-го материала за цикл, кг/цикл; Тпер длительность цикла переработки материала, ч/цикл.

Расчет выбросов загрязняющих веществ при сварке, наплавке, пайке, электрорезке металлов

Процессы сварки, наплавки и тепловой резки металлов сопровож-даются выделением сварочного аэрозоля и газов, количество которых пропорционально расходу сварочных материалов (электрода, сварочной проволоки, припоя и т. п.), а при контактной электросварке номиналь-ной мощности применяемого оборудования.

Сварочный аэрозоль и аэрозоль, выделяющийся при газовой резке, преимущественно состоят из оксидов свариваемых (разрезаемых) ме-таллов или компонентов сплавов (железа, марганца, титана, хрома, алюминия и т. п.).

Применение тепла от сжигания горючих газов (ацителена, пропан-бутановой смеси и т. п.) для нагрева деталей ведет к выделению оксидов азота и углерода в количестве, зависящем от вида процесса нагрева и расхода горючего газа.

Максимальное разовое выделение (г/c) ЗВ (компонентов сварочно-го аэрозоля и сопутствующих газов) от m одновременно работающих сварочных постов (машин электроконтактной сварки) определяется по формулам:

1

пер

m

ii

g pG

T

, (3.16)

где g − удельное выделение ЗВ i-го поста, г/кг; p количество исполь-зованного сварочного материала за время непрерывной работы (цикл) i-го поста, кг/цикл; Тпер длительность цикла сварки материала i-го по-ста, с/цикл;

1

50

m

i ii

g WG

, (3.17)

97

где g − удельное выделение ЗВ при работе i-й электроконтактной ма-шины, г/с на 50 кВт номинальной мощности машины; Wi номинальная мощность i-й машины, кВт.

Максимальное разовое выделение (г/c) ЗВ (продуктов горения) от m одновременно работающих горелок при сварке, наплавке, пайке или газорезке металлов определяется по формуле

1

пер

m

jj

g p

GT

, (3.18)

где g − удельное выделение ЗВ j-й горелки, г/кг; p количество ис-пользованного горючего газа за время непрерывной работы (цикл) j-й горелки, кг/цикл; Тпер длительность работы j-й горелки, с/цикл.

Максимальное разовое выделение (г/c) ЗВ (компонентов аэрозоля и сопутствующих газов) от m одновременно работающих газовых резаков:

1

m

jj

G g

, (3.19)

где g − удельное выделение ЗВ i-го резака, г/с. Пересчет справочных значений удельных выделений ЗВ от газово-

го резака можно провести по формуле

0g g L , (3.20)

где g − удельное выделение ЗВ при работе резака, г/ч; 0g удельное выделение ЗВ при работе резака, г/пог.м; L производительность газо-вого резака, пог.м/ч.

Валовое выделение (т/год) ЗВ от m сварочных постов определяется по формулам:

1

m

i ii

M g P

, (3.21)

где g − удельное выделение ЗВ i-го поста, т/кг; Pi общее количество сварочного материала или горючего газа, использованного i-м постом за год, кг/год, м3/год;

1 1

50 50

m m

i i i i i i ii i

g WT g W N tM

, (3.22)

где iT суммарное время сварки на i-й машине за год, ч/год; Ni коли-

чество дней работы i-й машины за год; ti время сварки на i-й машине за день, ч.

98

Валовое выделение (т/год) ЗВ от m станков

1 1

m m

i i i i ii i

M g T g N t

, (3.23)

где ig − удельное выделение ЗВ при работе i-го станка, т/ч; iT сум-

марное время работы i-го станка за год, ч/год; Ni количество дней ра-боты i-го станка за год; ti время работы i-го станка за день.

Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от котельной

Методика, принятая Государственным комитетом по охране окружа-ющей среды [Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при сжигании топлива в котлах производительностью ме-нее 30 тонн пара в час или менее 20 Гкал в час. М., 1999], предназначена для определения выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ с дымовыми газами котлоагрегатов паропроизводительностью до 30 т/ч и водогрейных котлов мощностью до 25 МВт (20 Гкал/ч) по данным пери-одических измерений их концентраций в дымовых газах или расчетным путем при сжигании твердого, жидкого и газообразного топлива.

Методика применяется с 1 января 2000 г.: для составления статистической отчетности по форме 2-ТП (воздух); установления предельно допустимых и временно согласованных

выбросов; планирования работ по снижению выбросов; контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Расчет выбросов оксидов азота

Валовый (т/год) и максимально разовый (г/с) выбросы оксидов азо-та NOx в пересчете на NO2 NOx

M , выбрасываемых в атмосферу с дымо-

выми газами, определяются по формуле

x 2NO p NO г б1 1r r

i k t nM B Q K k , (3.24)

где Bp – расчетный расход топлива, нм3/с (тыс. нм3/год); при работе кот-ла в соответствии с режимной картой с достаточной степенью точности может быть принято Bp = B (B – фактический расход топлива на котел);

rQ – низшая теплота сгорания топлива, МДж/нм3; 2NO

rK – удельный вы-

брос оксидов азота при сжигании газа, г/МДж, для паровых котлов

2NO 0 01rK , D , (3.25)

где D – фактическая паропроизводительность котла, т/ч, для водо-грейных котлов;

99

2NO т0 0113 0 03rK , Q , , (3.26)

где Qт – фактическая тепловая мощность котла по введенному в топку теплу, МВт, определяемая по формуле

т prQ B Q , (3.27)

k – безразмерный коэффициент, учитывающий принципиальную кон-струкцию горелки: для всех дутьевых горелок напорного типа (т. е. при наличии дутьевого вентилятора на котле) принимается k = 1,0, для го-релок инжекционного типа принимается k = 1,6, для горелок двухсту-пенчатого сжигания (ГДС) k = 0,7; t – безразмерный коэффициент, учитывающий температуру воздуха, подаваемого для горения

t = 1 + 0,002(tгв – 30), (3.28)

где tгв – температура горячего воздуха, °С; – безразмерный коэффи-циент, учитывающий влияние избытка воздуха на образование оксидов азота, в общем случае значение = 1,225, при работе котла в соответ-ствии с режимной картой = 1; для котлов с напорными (дутьевыми) горелками или горелками ГДС, при наличии результатов испытаний котла с измерением О2 и СО, для более точного учета избытка воздуха используется формула

2

н2 2

5 51 0,1 О 0,3 O

Q Q

, (3.29)

где O2 – концентрация кислорода в дымовых газах за котлом, %; Q –

относительная тепловая нагрузка котла, равная отношению ф нQ Q / Q

или ф нQ D / D , где Qф, Dф, Qн и Dн – соответственно фактические

и номинальные тепловая нагрузка и паропроизводительность котла, MВт, т/ч, для котлов с инжекционными горелками влияние избытка воздуха учитывается коэффициентом и

α :

иα α т0,577 S , (3.30)

где тS – разрежение в топке, кгс/м2 (мм вод. ст.); r – безразмерный ко-эффициент, учитывающий влияние рециркуляции дымовых газов через горелки на образование оксидов азота, при подаче газов рециркуляции в смеси с воздухом;

0,16r r , (3.31)

100

где r – степень рециркуляции дымовых газов, %; – безразмерный коэф-фициент, учитывающий ступенчатый ввод воздуха в топочную камеру:

= 0,022, (3.32)

где – доля воздуха, подаваемого в промежуточную зону факела (в процентах от общего количества организованного воздуха); kп – ко-эффициент пересчета: при определении выбросов в граммах в секунду kп = 1; при определении выбросов в тоннах в год kп = 10–3.

При определении максимальных выбросов оксидов азота в граммах в секунду по формуле (3.24) значения входящих в формулу величин определяются при максимальной тепловой мощности котла.

При определении валовых выбросов оксидов азота за год значения входящих в формулу (3.24) величин определяются по средней за рас-сматриваемый промежуток времени нагрузке котла.

Расчет выбросов окиси углерода

Валовый (т/год) и максимально разовый (г/с) выбросы оксида угле-рода МСО вычисляется по формуле

3 мех

СО СО10 1100

qМ С В

, (3.33)

где B – расход топлива, г/с (т/год); CCO – выход оксида углерода при сжигании топлива, г/кг (г/нм3) или кг/т (кг/тыс. нм3). Определяется по формуле

CO химriC q RQ , (3.34)

где qхим – потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топ-лива, %; R – коэффициент, учитывающий долю потери тепла вследствие химической неполноты сгорания топлива, обусловленную наличием в продуктах неполного сгорания оксида углерода; принимается для твердого топлива 1,0 мазута 0,65 газа 0,5

riQ – низшая теплота сгорания натурального топлива, МДж/кг

(МДж/нм3); qмех – потери тепла вследствие механической неполноты сгорания топлива, %.

Значения qхим, qмех принимают по эксплуатационным данным или по нормативам.

101

Расчет выбросов оксидов серы

Валовый (т/год) и максимально разовый (г/с) выбросы оксидов се-ры SO2 и SO3 (в пересчете на SO2)

2SOM , выбрасываемых атмосферу с

дымовыми газами, вычисляют по формуле

2 2 2SO SO SO0 02 1 1rM , BS , (3.35)

где B – расход натурального топлива за рассматриваемый период, г/с (т/год); Sr – содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

2SO – до-

ля оксидов серы, связываемых летучей золой в котле; 2SO – доля окси-

дов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавлива-нием твердых частиц.

Ориентировочные значения 2SO при сжигании различных видов

топлива составляют:

Топливо 2SO

торф 0,15 сланцы эстонские и ленинградские 0,8 сланцы других месторождений 0,5 экибастузский уголь 0,02 березовские угли Канско-Ачинского бассейна для топок с твердым шлакоудалением 0,5 для топок с жидким шлакоудалением 0,2

другие угли Канско-Ачинского бассейна для топок с твердым шлакоудалением 0,2 для топок с жидким шлакоудалением 0,05

угли других месторождений 0,1 мазут 0,02 газ 0

Доля оксидов серы (2SO ), улавливаемых в сухих золоуловителях,

принимается равной нулю. В мокрых золоуловителях эта доля зависит от общей щелочности орошающей воды и от приведенной сернистости топлива Sпр:

прr

ri

SS

Q . (3.36)

При характерных для эксплуатации удельных расходах воды на орошение золоуловителей 0,1–0,15 дм3/нм3

2SO определяется по

рис. 3.1.

102

Рис. 3.1. Степень улавливания оксидов серы в мокрых золоуловителях в зависимости от приведенной сернистости топлива

и щелочности орошающей воды, мг-экв./дм3: 1 – 10, 2 – 5, 3 – 0

При наличии в топливе сероводорода к значению содержания серы на рабочую массу Sr в формуле (3.35) прибавляется величина

20 94H SrS , , (3.37)

где H2S – содержание на рабочую массу сероводорода в топливе, %.

Расчет выбросов твердых частиц

Валовый (т/год) и максимально разовый (г/с) выбросы твердых ча-стиц (летучей золы и несгоревшего топлива) Мтв, поступающих в атмо-сферу с дымовыми газами котлов, вычисляют по одной из двух формул:

очтв ун

ун

1100 Г

AМ B а

, (3.38)

или

очтв ун мех0 01 1

32 68

rQМ , B а A q

,

, (3.39)

где B – расход натурального топлива, г/с (т/год); A – зольность топлива на рабочую массу, %; аун – доля золы, уносимой газами из котла (доля золы топлива в уносе); оч – доля твердых частиц, улавливаемых в зо-лоуловителях; Гун – содержание горючих в уносе, %; qмех – потери тепла

103

от механической неполноты сгорания топлива, %; rQ – низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг; 32,68 – теплота сгорания углерода, МДж/кг.

Количество летучей золы (M3), г/с (т/год), входящее в суммарное ко-личество твердых частиц, уносимых в атмосферу, вычисляют по формуле

оч3 ун0 01 1rM , Bа A . (3.40)

Количество коксовых остатков при сжигании твердого топлива и сажи при сжигании мазута (Мк), г/с (т/год), образующихся в топке в результате механического недожога топлива и выбрасываемых в ат-мосферу, определяют по формуле

Мк = Мтв – М3. (3.41)

Учет рассеивания загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу организованными точечными источниками и установление НДС

Учет рассеивания загрязняющих веществ основан на законах тур-булетной диффузии, учитывающих состояние атмосферы, расположе-ние предприятия, характер местности, физические свойства выбросов, параметры источников выброса и т. д. (рис. 3.2) Согласно указаниям ОНД-86, для случая загрязнения атмосферы одиночным точечным ис-точником с круглым устьем максимальное значение приземной концен-трации вредного вещества сmax определяется по формуле:

max 2 31

AMFmnc

H V T

, (3.42)

где А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмо-сферы; М – масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в еди-ницу времени, г/с; F – безразмерный коэффициент, учитывающий ско-рость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H – высота источника выброса над уровнем земли, м (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, = 1); Т (°С) – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси Тг и температурой окружающего ат-мосферного воздуха Тв; V1 – расход газовоздушной смеси, м3/с.

Далее по ОНД-86 рассчитывают концентрацию вредного вещества в разных точках при удалении от источника выбросов, включая области внутри санитарно-защитной зоны и за ее пределами.

104

Рис. 3.2. Распределение приземной концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на оси факела выброса из точечного источника

(по Н.А. Бродской, О.Г. Воробьевой и др, М., 2006)

При установлении нормативов ПДВ руководствуются неравен-ствами (3.3) и (3.4). Если концентрация вредных веществ, обладающих суммацией действия, рассчитанная по ОНД-86, на границе санитарно-защитной зоны не превышает единицы, то масса выбросов, соответ-ствующая этой концентрации, принимается за величину ПДВ. В случае если предприятие находится в жилой зоне, то в неравенства (3.3) и (3.4) подставляют сmax, рассчитанное по формуле (3.42).

Возможно решение обратной задачи: рассчитать разрешенное зна-чение выброса ПДВ при выполнении условия (3.3). Положим, что

max фПДКс с и подставив в формулу (3.42) это значение, получим

ф 2 31

ПДКAMFmn

сH V T

. (3.43)

При выполнении условия НДС = М, получим выражения для расче-та величины НДС:

2 3

ф 1ПДКПДВ

с H V TM

AFmn

. (3.44)

105

Задания

1. В помещении длиной А, шириной В и высотой Н разбился меди-цинский ртутный термометр. Вся ртуть испарилась. Вес испарившейся ртути М. ПДКHg = 0,0003 мг/м3. Можно ли находиться в этом помеще-нии с образовавшимися парами ртути? Какой объем должно иметь по-мещение, чтобы в нем можно было находиться при таком общем коли-честве ртути в воздухе? Данные для расчета приведены в таблице:

№

варианта А, м В, м Н, м М, г

1 6 3 3,0 0,5 2 8 6 3,0 1,0 3 6 4 3,2 1,5 4 10 8 3,2 2,0 5 12 8 3,2 2,5 6 9 5 3,2 0,5 7 7 6 3,5 1,0 8 11 7 3,5 1,5 9 12 7 3,8 2,0

10 7 5 3,8 2,5 2. В помещении длиной А, шириной В и высотой Н разбили люми-

несцентную лампу. В воздух попали пары ртутьсодержащего соедине-ния с массой по металлической ртути М. ПДКHg = 0,0003 мг/м3. Можно ли находиться в данном помещении? Какой объем должно иметь поме-щение, чтобы в нем можно было находиться при таком общем количе-стве ртути в воздухе? Данные для расчета приведены в таблице:

№

варианта А, м В, м Н, м М, мг

1 6 3 3,0 1,0 2 8 6 3,0 2,0 3 6 4 3,2 3,0 4 10 8 3,2 4,0 5 12 8 3,2 5,0 6 9 5 3,2 6,0 7 7 6 3,5 7,0 8 11 7 3,5 8,0 9 12 7 3,8 9,0

10 7 5 3,8 10,0

106

3. Рассчитайте величину выбросов оксида углерода, углеводородов и оксидов азота двух единиц автотранспорта А и В. Определите суммар-ный выброс каждой из единиц автотранспорта. Сравните выбросы от-дельных загрязняющих веществ и суммарные выбросы для двух единиц автотранспорта А и В. Данные для расчета приведены в таблице:

№ варианта

1 2 3 4 5 6 7 8

Тип авто А авто-бус

л/а инд.

л/а инд.

груз. л/а инд.

груз. груз. груз.

Тип двигателя А

дизель бен-зин

бензин дизельбен-зин

дизель бензин дизель

Пробег А,тыс. км

80 180 50 250 190 320 260 320

Год выпуска А

2000 1997 1996 1998 1999 1998 2000 1998

Тип авто Б авто-бус

л/а служ.

л/а служ.

груз. груз. авто-бус

авто-бус

груз.

Тип двигателя Б

бензин бен-зин

бензин бензинбен-зин

дизель бензин дизель

Пробег Б 80 180 50 250 190 320 260 320 Год выпуска Б

2000 1997 1996 1998 1999 1998 2000 2000

№ варианта

9 10 11 12 13 14 15 16

Тип авто А груз. л/а инд.

груз. груз. л/а инд.

л/а инд.

груз. л/а инд.

Тип двигателя А

бензин бен-зин

дизель бензинбен-зин

бензин дизель бен-зин

Пробег А, тыс. км

200 220 420 360 240 150 350 390

Год выпуска А

2000 1998 2000 1997 1998 1999 1999 1998

Тип авто Б груз. груз. авто-бус

авто-бус

л/а служ.

л/а служ.

груз. груз.

Пробег Б 200 220 420 360 240 150 350 390 Год выпуска Б

2000 2000 2000 1997 1998 1999 1999 1998

Примечание: л/а инд. – легковой автомобиль индивидуального пользования; л/а служ. – легковой автомобиль служебного пользования; дизель – дизельный дви-гатель; бензин – бензиновый двигатель; груз. – грузовой автомобиль

107

4. Загорелся бак с бензином ёмкостью 5000 м3. Пожар был поту-шен. Определите массу выброшенного в атмосферу:

а) диоксида серы (SO2); б) сероводорода (H2S); в) диоксида азота (NO2); г) бензапирена; д) сажи; е) оксида (CO) и диоксида углерода (CO2); ж) углеводородов. Данные для расчета приведены в таблице:

№ варианта 1 2 3 4 5

Мс, т 30 45 50 40 35 5. В результате образования свища на продуктопроводе по данным

учета владельца, было утеряно пМ бензина. Определите массу погло-щенного почвой бензина и массу сгоревшего бензина. Рассчитате массу выбросов в атмосферу:

а) диоксида серы (SO2); б) сероводорода (H2S); в) диоксида азота (NO2); г) бензапирена; д) сажи; е) оксида (CO) и диоксида углерода (CO2); ж) углеводородов. Данные для расчета приведены в таблице:

№ варианта 1 2 3 4 5

Mп, т 650 700 770 610 450 F, м2 500 550 600 480 340 H, м 0,3 0,4 0,45 0,25 0,25 С, г/кг 42 40 43 41 42

6. Загорелся мазут. Определите массу сгоревшего мазута. Опреде-

лить массу выброшенного в атмосферу: в) диоксида серы (SO2); г) сероводорода (H2S); д) диоксида азота (NO2); е) бензапирена; ж) сажи;

108

з) оксида (CO) и диоксида углерода (CO2); и) углеводородов. Площадь пожара, плотность мазута, продолжительность пожара,

скорость ветра во время пожара приведены в таблице:

№ варианта 1 2 3 4 5

S, м2 75 90 100 80 95 ρ, кг/м3 890 920 1000 900 950 t, мин 13 17 20 15 25 W, м/с 3 4 4 3 4

7. При сжигании углеводородного топлива в котельной за год вы-брасывается пять загрязняющих веществ: SO2, CO, NO, NO2 и золы. Ко-тельная работает без аварий в течение отопительного сезона и располо-жена в жилой зоне. Рассчитайте максимально допустимую концентрацию загрязняющих веществ вблизи устья трубы См. Сделайте вывод о соот-ветствии качества воздуха нормативам и о возможности установления нормативов допустимых выбросов в атмосферу. Укажите мероприятия, которые позволят достигнуть нормативов ПДВ.

Исходные данные для расчета приведены в табл. 3.8:

Таблица 3.8

Вредные примеси в воздухе

Химич. формула

Коэффициенты Разовая доза ПДК,

мг/м3 ЛПВ F m n Максим. Ср./сут.

Пыль, зола – 3 1 1 0,05 0,02 3 Окись углерода СО 1 1 1 5 3 3 Окись азота NO 1 1 1 0,4 0,06 3 Сернистый ангидрид

SO2 1 1 1 0,5 0,05 3

Двуокись азота NO2 1 1 1 0,085 0,04 3

Фоновые концентрации загрязнителей СФ приведены в таблице:

№

варианта

Высота

трубы

Н, м

Объем

газовоздуш

ной

смеси,

Q, м

3 /с

ΔТ, °С

Фоновая концентрация загрязнителей СФ, мг/м3

Пыль,зола

Оксид углерода

Оксидазота

Диоксид серы

Диоксид азота

1 30 90 300 0,007 0,50 0,017 0,003 0,0020 2 25 100 480 0,010 0,55 0,015 0,004 0,0019

109

№

варианта

Высота

трубы

Н, м

Объем

газовоздуш

ной

смеси,

Q, м

3 /с

ΔТ, °С

Фоновая концентрация загрязнителей СФ, мг/м3

Пыль,зола

Оксид углерода

Оксидазота

Диоксид серы

Диоксид азота

3 46 60 450 0,003 0,60 0,013 0,004 0,0019 4 57 75 360 0,005 0,65 0,012 0,004 0,0018 5 15 2,0 256 0,007 0,70 0,010 0,005 0,0017 6 35 120 400 0,008 0,75 0,008 0,005 0,0017 7 20 80 600 0,010 0,80 0,007 0,005 0,0015 8 16 3 243 0,003 0,85 0,005 0,006 0,0014 9 18 4 250 0,005 0,90 0,003 0,006 0,0013

10 32 100 270 0,007 0,95 0,002 0,006 0,0011 11 12 2,5 291,6 0,008 1,00 0,017 0,007 0,0010 12 21 14 196 0,010 1,05 0,015 0,007 0,0009 13 14 3 333 0,003 1,10 0,013 0,007 0,0009 14 22 9,3 294 0,005 1,15 0,012 0,008 0,0008 15 16 5,5 242 0,007 1,20 0,010 0,008 0,0007 16 23 6 288 0,008 1,25 0,008 0,008 0,0007 17 19 7 392 0,003 1,30 0,007 0,009 0,0006 18 14 4 432 0,005 1,35 0,005 0,009 0,0005 19 16 4,8 360 0,007 1,40 0,003 0,009 0,0005 20 46 67,5 400 0,008 1,50 0,002 0,010 0,0004

Фактические выбросы загрязняющих веществ М приведены в таб-лице:

№ варианта

Фактические выбросы загрязняющих веществ М, г/с Пыль, зола

Оксид углерода

Оксид азота

Диоксид серы

Диоксид азота

1 0,83 5,5 0,67 0,60 0,57 2 0,60 4,8 0,43 0,37 0,33 3 0,40 4,2 0,23 0,17 0,13 4 0,87 5,6 0,70 0,63 0,60 5 0,47 4,4 0,30 0,23 0,20 6 0,30 3,9 0,13 0,07 0,03 7 0,43 4,3 0,27 0,20 0,17 8 0,90 5,7 0,73 0,67 0,63 9 0,37 4,1 0,20 0,13 0,10 10 0,50 4,5 0,33 0,27 0,23 11 0,80 5,4 0,63 0,57 0,53

110

№ варианта

Фактические выбросы загрязняющих веществ М, г/с Пыль, зола

Оксид углерода

Оксид азота

Диоксид серы

Диоксид азота

12 0,57 4,7 0,40 0,33 0,30 13 0,53 4,6 0,37 0,30 0,27 14 0,93 5,8 0,77 0,70 0,67 15 0,97 5,9 0,80 0,73 0,70 16 1,00 6,0 0,83 0,77 0,73 17 1,03 6,1 0,87 0,80 0,77 18 1,07 6,2 0,90 0,83 0,80 19 1,10 6,3 0,93 0,87 0,83 20 1,13 6,4 0,97 0,90 0,87

8. Определите валовый и максимально разовый выбросы загрязня-ющих веществ, поступающих в атмосферу.

Исходные данные приведены в табл. 3.9.

Таблица 3.9

Исходные данные

Вариант контрольного задания 1 2 3 4 5 6 7

Вид топлива Экибаз-стуский уголь

Донец-кий уголь

При-родный газ

Попут-ный газ

Бурый уголь

Торф Мазут

B, г/с 850 500 600 560 300 460 250 Количество одновремен-но работаю-щих котлов, шт.

1 3 2 5 1 4 3

Tух, ºC 150 180 160 175 200 150 195 ξух 1,75 1,5 1,8 1,6 1,2 1,9 1,7 qун, % 1 0,9 0 0 1,2 1,5 0,02 qмех, % 0,8 0,7 0,15 1,5 0,5 1 0,15 qхим, % 5 3 0,5 0,5 4 2 0,5 αун 0,85 0,9 1 1 0,95 0,85 0,01 ηоч 0,8 0,85 0 0 0,9 0,85 0,9

SOηx

0,02 0,05 0 0 0,5 0,15 0,02

SOηx

0 0,1 0 0 0,2 0,15 0,1 β1 1 1 0,8 0,9 1 1 0,9 β2 1 0,85 1 1 0,85 1 1 β3 1,4 1,4 1 1 1 1 1 ε1 0,005 0,01 0,03 0,015 1 0,009 0,02

111

Окончание табл. 3.9

Исходные данные

Вариант контрольного задания 1 2 3 4 5 6 7

ε2 0,65 1 0,7 1 0,8 0,73 0,6 r, % 0 0 30 15 0 0 10 R 1,0 1,0 0,5 0,5 1,0 1,0 0,65 ψ, кг/т условного топлива

6,5 4,4 3,25 2,0 5,3 3,5 1,75

9. На машиностроительном заводе работает цех механической об-работки корпусов, который имеет токарный и сверлильный участок. Исходные данные приведены в табл. 3.10:

Таблица 3.10

Участок Токарный СверлильныйОбрабатывае-мый металл

Чугун

Среднее время обработки ме-талла на одном станке: Дней в год

280

Часов в день 7,5

Тип станков

Токарные одношпин-дельные ав-томатические

Токарные многорезцо-вые полуав-томатические

Карусельные фрезерные

Вертикальные сверлильные

Мощность двигателя, кВт

5,5 15 8 5

Максимальное число станков, работающих одновременно, шт

Все станки работают одновременно

Вентиляционный воздух с токарного участка удаляется в атмосфе-ру через очистные сооружения, эффективность которых составляет 90 %. Вентиляционный воздух со сверлильного участка поступает в ат-мосферу без очистки.

В цехе ведется ручная дуговая сварка стальных изделий штучными электродами К-5А. Расход электродов составляет 4 кг за смену. Среднее

112

время работы сварочного поста за смену 3 часа, за год 840. Исходные данные приведены в табл. 3.11 и 3.12.

Таблица 3.11 Величины удельного выделения пыли

для каждого из установленных типов станков

Тип станка Мощность,

кВт

Удельное выделение пыли, г/с

Удельное выделение аэрозоля

СОЖ, г/с

Токарные одношпиндель-ные автоматические

5,5 1,8110–3 1,5610–5

Токарные многорезцовые полуавтоматические

15 9,710–3 2,510–5

Карусельные фрезерные 8 4,210–3 7,810–4 Вертикальные сверлильные 5 2,210–3 5,610–5

Таблица 3.12 Величины удельного выделения ЗВ (г/кг расходуемых электродов) при ручной дуговой сварке штучными электродами заданной марки

Марка электрода

Марганец и его соединения

FeOx Фториды,

в пересчете на F HF

К-5А 1,11 18,54 4,45 0,5

1. Оценить валовый и максимальный разовый выброс загрязняющих веществ с учетом очистки.

2. Для цеха механической обработки материалов рассчитать как и насколько изменится выделение аэрозолей, а также какое количе-ство загрязняющих веществ будет выделяться дополнительно при применении СОЖ на всех станках.

3. Предложить методы очистки выбросов.

3.2.2. Защита гидросферы

Основные термины и понятия

Гидросфера – водная оболочка Земли; совокупность океанов, мо-рей, озер, прудов, рек, болот, подземных вод и т. д.

Загрязнение вод – изменение физических и органолептических свойств, увеличение содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, ток-сичных тяжелых металлов, сокращение растворенного в воде кислоро-да, появление радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

113

Флотация – физико-химический метод очистки воды, заключаю-щийся в обволакивании частиц примесей (маслопродуктов, мелкодис-персных взвесей) мелкими пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии их на поверхность, где образуется слой пены. В случае электрофлотации пузырьки газа образуются в результате электролиза воды при пропускании электрического тока (водород, кислород).

Коагуляция – физико-химический процесс укрупнения мельчайших коллоидных и дисперсных частиц под действием сил молекулярного притяжения.

Реагентный метод – метод обработки сточных вод химическими веществами – реагентами, которые, вступая в химическую реакцию с растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные со-единения или нерастворимые осадки.

Нейтрализация – разновидность реагентного метода, предназначе-на для снижения концентрации свободных Н+ или ОН–-ионов до уста-новленных значений, соответствующих рН = 6,5–8,5.

Экстракция – физико-химический метод очистки воды, основан-ный на перераспределении примесей сточных вод в смеси двух взаимо-нерастворимых жидкостей (сточной воды и органической жидкости).

Ионообменный метод очистки заключается в пропускании сточной воды через ионообменные смолы, которые содержат подвижные и спо-собные к обмену ионы – катионы (чаще Н+) или анионы (чаще ОН–). При прохождении сточной воды через смолы подвижные ионы смолы заменяются на ионы токсичных примесей соответствующего знака.

Биологическая очистка сточных вод основана на способности мик-роорганизмов использовать растворенные и коллоидные органические и некоторые неорганические соединения (H2S, NH3, нитриты и др.) в ка-честве источника питания в процессах своей жизнедеятельности. При этом органические соединения окисляются до воды и углекислого газа.

Темы для обсуждения

1. Водные ресурсы, роль воды на Земле. 2. Показатели качества воды. 3. Основные источники загрязнения воды. 4. Основные загрязнители воды. 5. Экозащитные мероприятия. 6. Способы очистки сточных вод.

Расчет необходимой степени очистки сточных вод

При сбросе сточных вод в водные объекты нормы качества воды в расчетном створе, расположенном ниже выпуска сточных вод, должны

114

удовлетворять нормативным требованиям. В качестве норматива ис-пользуют ПДК.

Все вредные вещества, для которых определены ПДК, подразделе-ны по лимитирующим показателям вредности (ЛПВ). Принадлежность веществ к одному и тому же ЛПВ предполагает суммацию действия этих веществ на водный объект.

Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический.

При сбросе сточных вод в водные объекты необходимо, чтобы вода водного объекта удовлетворяла санитарным требованиям в соответ-ствии с неравенством

1

1ПДК

mi

i i

C

, (3.45)

где Сi – концентрация i-х загрязняющих веществ в водоеме, относя-щихся к одному и тому же ЛВП; ПДКi – предельно допустимая кон-центрация i-го вещества; m – количество загрязняющих веществ с оди-наковым ЛВП.

Концентрация растворенного i-го загрязнителя в очищенных сточ-ных водах должна удовлетворять условию

оч. ф. ф.i i i iC n C C C , (3.46)

где оч.iC – концентрации i-го загрязнителя в очищенных сточных водах;

ф.iC – фоновая концентрация i-го загрязнителя в водоеме до сброса; n –

кратность разбавления сточных вод; Степень очистки сточных вод определяется по уравнению

ис. оч.

ис.

Э 100%i ii

i

C C

С

. (3.47)

где ис.iC – исходная концентрация i-го загрязнителя в сточных водах до очистки.

Выразим концентрацию i-го вещества в очищенной воде из уравне-ния (3.47):

оч. ис.

Э1

100i

i iC C

. (3.48)

Приравнивая правые части уравнений (3.46) и (3.48) и выразив концентрацию Сi, получим соотношение для определения максимально

115

допустимой концентрации в водоеме с учетом степени разбавления и эффективности очистки:

ис. ф.

1 Э 11

100i

i i i

nC C C

n n

. (3.49)

Подставив (3.49) в (3.45) и выразив эффективность Эi, получим уравнение для расчета необходимой степени очистки сточных вод:

ф.

1

ис.

1

11

ПДКЭ 1 100

1ПДК

mi

i ii m

i

i i

Cnn

Cn

. (3.50)

Задания

1. Определите необходимую степень очистки производственных сточных вод от вредных веществ, если в сточных водах содержатся сле-дующие загрязнители:

ис.NiC = 1,15 мг/л, ис.MoC = 1,1 мг/л, ис.AsC = 0,6 мг/л.

Кратность разбавления сточных вод n = 65. Вода до места сброса характеризуется следующими показателями:

ф.NiC = 0,003 мг/л, ф.MoC = 0,15 мг/л, ф.AsC = 0,002 мг/л.

ПДК указанных веществ:

NiПДК = 1.1 мг/л, MoПДК = 0,5 мг/л, AsПДК = 0,06 мг/л.

2. На заводе сточные воды, содержащие Сис.Ni = 1,35 мг/л, Сис.Mo = 1,1 мг/л, Сис.As = 0,7 мг/л, пропускают через очистные сооруже-ния, достигается 60 % степени очистки. После очистки сточные воды сбрасывают в водоем. Кратность разбавления n = 65. Фоновые концен-трации в воде этих веществ Сф.Ni = 0,001 мг/л, Сф.Mo = 0,2 мг/л, Сф.As = 0,002 мг/л. Предельно допустимые концентрации ПДКNi = = 0,1 мг/л, ПДКMo = 0,5 мг/л, ПДКAs = 0,05 мг/л. Определить, соответ-ствует ли санитарным нормам вода в водоеме после сброса очищенных сточных вод.

3. Сточные воды механического цеха машиностроительного завода сбрасывают в водоем хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Степень очистки сточных вод 30 %. Кратность раз-бавления n = 60. Состав сточных вод, фоновые и исходные концентра-ции приведены в табл. 3.13:

116

Таблица 3.13

Загрязняющее вещество ПДК, мг/м3 Группа ЛПВ ф.iC , мг/м3 ис.iC , мг/м3

Минеральные масла 0,1 орг. 0,003 30 Аммиак 1,5 (по азоту) орг. 0,01 3 Хлориды 350 орг. 0,1 400 Натрий 200 с.-т. 0,8 300

Определить, соответствует ли санитарным нормам вода в водоеме после сброса очищенных сточных вод. Если не соответствует, опреде-лить необходимую степень очистки. Предложить способы очистки сточных вод.

3.2.3. Защита литосферы

Основные термины и понятия Литосфера – верхняя твердая оболочка Земли в пределах 50–200 м. Эрозия почвы – разрушение и снос верхних, наиболее плодородных

горизонтов и подстилающих пород ветром (дефляция) или потоками воды. Пестициды – химические средства борьбы с вредоносными или

нежелательными микроорганизмами, растениями и животными. Гербициды – ядохимикаты, используемые для борьбы с сорняками. Инсектициды – ядохимикаты, используемые против насекомых. Фунгициды – ядохимикаты, используемые против грибковых забо-

леваний. Зооциды – ядохимикаты, используемые против грызунов. Засоление – повышение содержания в почве легкорастворимых со-

лей, обусловленное привносом их грунтовыми и поверхностными вода-ми (засоление первичное) или вызванное нерациональным орошением (засоление вторичное).

Заболачивание – почвообразовательный процесс, приводящий к из-быточному увлажнению почвы. Начинается с изменения водно-воздушного режима, накопления влаги и возникновения анаэробных условий в почве.

Опустынивание – процесс необратимого изменения почвы и расти-тельности и снижения биологической продуктивности, который в экс-тремальных случаях может привести к полному разрушению биосфер-ного потенциала и превращению территории в пустыню.

Рекультивация – комплекс работ, проводимых с целью восстанов-ления нарушенных территорий (при открытой разработке месторожде-ний полезных ископаемых, в процессе строительства и др.) и приведе-ния земельных участков в безопасное состояние.

117

Опасные отходы – отходы, содержащие в своем составе вещества, обладающие хотя бы одним из опасных свойств (токсичность, инфекци-онность, взрывоопасность, пожароопасность, высокая реакционная спо-собность) и присутствующие в таком количестве и в таком виде, что представляют непосредственную опасность (как самостоятельно, так и при вступлении в контакт с другими веществами) для здоровья людей или сохранения окружающей среды.

Утилизация представляет собой переработку отходов, имеющую целью использование полезных свойств отходов или их компонентов.

50LD – средняя смертельная доза компонента в миллиграммах дей-ствующего вещества на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при однократном пероральном введении в уни-фицированных условиях, мг/кг.

кожн50LD – средняя смертельная доза компонента в миллиграммах

действующего вещества на 1 кг живого веса, вызывающая гибель 50 % подопытных животных при однократном нанесении на кожу в унифи-цированных условиях, мг/кг.

Темы для обсуждения

1. Причины нарушения верхних слоев земной коры. 2. Основные методы защиты литосферы. 3. Рекультивация. 4. Классификация твердых отходов. 5. Переработка и утилизация твердых отходов. 6. Вторичное использование материалов.

Определение класса опасности отходов

Класс опасности отходов определяется инструментальным и рас-четным методами. Метод инструментального измерения заключается в определении показателей экотоксичности отхода и водномиграцион-ного показателя. Если в составе отхода присутствуют органические или биогенные вещества, проводят тест на устойчивость к биодеградации для определения возможности отнесения отхода к классу меньшей опасности. В табл. 3.14 приведены критерии отнесения опасных отхо-дов к классам опасности.

Показатель опасности компонента отхода Кi – рассчитывается пo формуле

Ki = Ci/Wi, (3.51)

где Сi – концентрация i-гo компонента в отходе, мг/кг отхода; Wi – ко-эффициент экологической опасности i-го компонента отхода.

118

Таблица 3.14 Критерии отнесения опасных отходов к классам опасности

для окружающей среды

Состояние окружающей среды при воздействии на нее отходов

Уровень потери экологического

качества окружающей среды

Класс опасности отходов

для окружающейсреды

1. Биопродуктивность природной сре-ды нулевая

Чрезвычайно высокий

I Класс, высоко опасные

2. Природные сферы необратимо нарушены, восстановление природной среды практически невозможно – «абиотическая пустыня» 1. Невозможно существование есте-ственных биоценозов; искусственные биоценозы могут существовать толь-ко при постоянном их поддержании. 2. Природные сферы сильно наруше-ны; самовосстановление природной среды невозможно

Высокий II Класс, опасные

1. Природные биоценозы сильно угнетены. 2. Природная среда не способна к са-мовосстановлению при данных дегра-дационных нагрузках

Средний III Класс, умеренно опасные

1. Заметное угнетение биоценозов. 2. Наличие обратимых нарушений природных сфер

Низкий IV Класс,

мало опасные

1. Отсутствие угнетения естественных и антропогенных биоценозов. 2. Отсутствие нарушений природной среды

Условно нулевой V Класс,

практически не опасные

Показатель экологической опасности отхода К определяется как

сумма показателей опасности отдельных компонентов:

1

n

ii

K K

, (3.52)

где n – количество отдельных компонентов в отходах. Отнесение отхода к классу опасности расчетным методом по пока-

зателю экологической опасности отхода осуществляется в соответствии с табл. 3.15.

119

Таблица 3.15 Определение класса опасности отхода

Класс опасности отхода Показатель экологической

опасности отхода

I 104 < K 106 II 103 < K 104 III 102 < K 103 IV 10 < K 102 V K < 10

Коэффициент Wi рассчитывается по одной из следующих формул:

lgWi = 4 – 4/Zi, при 1 < Zi < 2; (3.53) lgWi = Zi, при 2 < Zi < 4; (3.54) lgWi = 2 + 4/(6 – Zi), при 4 < Zi < 5, (3.55)

где

Zi = 4Хi/3 – 1/3. (3.56)

Относительный параметр экологической опасности компонента от-хода (Хi) рассчитывают по установленным уровням технологической опасности компонентов делением суммы баллов по всем параметрам на количество этих параметров:

сумма баллов

число параметров опасностиiX . (3.57)

Пример

Фермерское хозяйство дает 1 кг отходов, состоящих из смеси следу-ющего состава: 200 г гербицида – препарат Трофи 90 (действующее веще-ство – 2-Хлор-Н-этоксиметил-6′-этил-ацет-о-толундид) и 400 г инсектецида Инсегара (действующее вещество – 2-(4-феноксифенокси)этил-О-этилкар-бамат), остальные компоненты представляют собой природные органиче-ские соединения (X = 4, W = 106). Определите класс опасности отхода.

Решение. По справочнику находим показатели опасности препаратов: Препарат LD50, мг/кг ПДКв, мг/м

3 ПДКп, мг/м3

Трофи 90 930 0,003 0,5 Класс опасности III I I Инсегар 10000 0,25 – Класс опасности IV III –

120

Рассчитываем относительный параметр экологической опасности компонента отхода (Х) по уравнению (3.26):

для препарата Трофи 90 Х1 = 5/3 = 1,67; для препарата Инсегар Х2 = 7/2 = 3.5. По уравнению (3.25) определяем показатель Z для препарата Тро-

фи 90:

Z1 = (4 1,67/3) – 1/3 = 1,894

и для препарата Инсегар:

Z2 = (4 3.5/3) – 1/3 = 4,333.

Рассчитываем коэффициент Wi. Для препарата Трофи 90 (Z1 < 2) по уравнению (3.22):

lgW1 = 4 – 4/1,894 = 1,888.

Для препарата Инсегар (2 < Z2 < 4) по уравнению (3.23):

lgW2 = 2 +4/(6 – 4,333) = 2,400.

Отсюда W1 = 77,26, W2 = 250,91. Концентрация рассчитывается как отношение массы компонента

отхода к общей массе отхода. Для Трофи 90:

С1 = 200000/1 = 200000 мг/кг.

Для Инсегар:

С2 = 400000/1 = 400000 мг/кг.

Определяем показатель экологической опасности отхода (K) по уравнениям (3.20) и (3.21):

К = (200000/77,26) + (400000/250,91) = 4182,89.

По табл. 3.15 определяем, что отход относится к I классу опасности.

Задания

1. Отход производства красителей состоит из смеси порошков n-бензохинона и α-нафтохинона в соотношении 1:2. Общая масса отхо-да 14 кг, из них 6 кг представляют собой практически неопасные веще-ства (Xi = 4, Wi = 106). Из справочных данных известны показатели опасности ингредиентов:

Отход LD50, мг/кг ПДКр.з, мг/м

3

n-бензохинон 250 0.05 Класс опасности III II α-нафтохинон 190 0.05 Класс опасности III II

121

Определите класс опасности отхода. 2. Отход сельскохозяйственного предприятия состоит из смеси

гранул гербицидов диквата и параквата дихлорида в соотношении 1:3. Общая масса отхода 25 кг. Из справочных данных известны показатели опасности диквата:

Отход LD50, мг/кг LC50, мг/кг ПДКр.з, мг/м3

Дикват 79,8 38 0.2 Класс опасности II I II и параквата:

Отход LD50 мг/кг LC50 мг/кг кожн50LD , мг/кг ПДКр.з мг/м

3

Паракват дихлорид

30 4 4,5 0.05

Класс опас-ности

II I I II

3. Отход производства, состоящий на 93 % из глинозема (А12O3)

и кремнезема (SiO2), содержит 500 мг/кг меди и 300 мг/кг марганца. Определите класс опасности отхода, используя данные таблицы:

Наименование компонента

Xi Zi lgWi Wi

Кадмий 1,42 1,56 Марганец 2,30 2,37 Медь 2,17 2,56 Свинец 1,46 1,61

Перечень рекомендуемой литературы к главе III: [1], [5], [10–14],

[18], [20–21], [23–24], [28–29], [31], [34], [35–36], [38].

Расчет количества образования отходов при эксплуатации автотранспортных средств

При эксплуатации одной единицы автотранспорта образуется значи-тельное количество отходов различных классов опасности (табл. 3.16).

Расчеты количества образования отходов от эксплуатации авто-транспорта производятся в соответствии со следующими документами:

Методика расчета объемов образования отходов. СПб., 2000. Сборник удельных показателей образования отходов производ-

ства и потребления. М., 1999.

122

РД 3112199-1085-02. Временные нормы эксплуатационного пробега шин автотранспортных средств и др.

Таблица 3.16 Перечень образующихся отходов при эксплуатации автотранспорта

Класс опасности отхода

Наименование отхода

2-й класс опасности

Отходы аккумуляторов свинцовых отработанных неповрежденных, с неслитым электролитом Кислота аккумуляторная серная отработанная

3-й класс опасности

Масла автомобильные отработанные Отходы аккумуляторов свинцовых отработанных,

не разобранных со слитым электролитом

Осадок от нейтрализации отработанной

аккумуляторной серной кислоты

4-й класс опасности

Шины пневматические отработанные Осадок от нейтрализации отработанной

аккумуляторной серной кислоты Обтирочный материал, загрязненный маслами

(содержание масел менее 15 %) Шлам от мойки автотранспорта

5-й класс опасности

Лом алюминия несортированный Лом черных металлов несортированный

Аккумуляторы свинцовые отработанные неповрежденные, с неслитым электролитом

Отработанные аккумуляторы и аккумуляторные батареи могут сда-ваться на переработку в сборе или в разобранном состоянии. Если акку-муляторы разбираются, то образуются следующие виды отходов: лом цветных металлов, осадок от нейтрализации электролита, отработанный электролит.

В настоящее время появились предприятия, принимающие на пе-реработку отработанные аккумуляторные батареи с электролитом.

На легковых и грузовых автомобилях устанавливается по одному аккумулятору, на специализированную технику – по 2 аккумулятора.

Вес образующихся отработанных аккумуляторов M, т/год, с элек-тролитом рассчитывается по формуле

3 10 i iM N m , (3.58)

где mi – вес одного аккумулятора i-й марки с электролитом, кг (табл. 3.17); Ni – количество отработанных аккумуляторов i-й марки, шт/год, рассчитывается по формуле

123

1

li

i i

nN

T

, (3.59)

где ni – количество используемых аккумуляторов i-го типа, шт; Ti – экс-плуатационный срок службы аккумуляторов i-й марки, год (табл. 3.17).

Суммирование проводится по всем маркам аккумуляторов.

Таблица 3.17 Исходные данные свинцовых аккумуляторов и аккумуляторных батарей

Тип аккумулятора Масса аккумулятора с электролитом,

mi, кг

Эксплуатационный срок службы, Ti, год

Аккумуляторы и аккумуляторные батареи железнодорожные и тяговые 32ТН-450-У2 (состоит из 4ТН-450×8)

159,0 3

48ТН-450-У2 (состоит из 3ТН-450×16)

120,4 3

48ТН-350 (состоит из ТН-350×16) 92,0 3 48ТН-350-У2 92,0 3 48ТН-410-У2 65,0 3 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи для мотоциклов и мотороллеров 3МТ-8 1,8 2 3МТР-10 2,9 1 3МТ-12 4,0 2 3МТ-14А 2,5 1,5 3МТ-8А 1,6 2 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи стартерные 3СТ-70ПМС 18,2 2 3СТ-110 24,4 2 3СТ-215ЭМ 43,0 3 12АСА-150 160,0 2,5 12А-30 27,8 2 12А-50 27,8 2 6СТ-55А 16,5 1,5 6СТ-55 21,8 2 6СТ-60 25,0 1 6СТ-75 31,3 2 6СТ-78 35,6 2 6СТ-90 36,1 2 6СТ-90ЭМ 35,7 1,5 6СТ-132 51,2 2 6СТК-135МС 68,0 2

124

Окончание табл. 3.17

Тип аккумулятора Масса аккумулятора с электролитом,

mi, кг

Эксплуатационный срок службы, Ti, год

6СТ-150М 73,0 2 6СТ-182ЭМ 70,7 2 6СТ-215 70,6 2 12СТ-70М 67,5 2 TITAN Euro Silver 110 Ач. 52,0 3 TITAN Euro Silver 61 Ач. 16,2 3 TITAN Asia Silver 47Ач 16,3 3 Аккумуляторы для легковых автомобилей зарубежного производства Bosch S6 013 AGM/12V 26,4 3 Bosch S5 001 Silver Plus/12V 12,73 3 Bosch S5 0013 Silver Plus/12V 23,17 3 Bosch S4 004 Silver /12V 14,45 3 Bosch S4 028 Silver /12V 22,21 3 Bosch S3 006/12V 14,19 3 Bosch S3 0012/12V 21,07 3 Varta Asia Dynamic Е23 17,23 2 Varta Silver Dynamic D15 15,34 2 Varta Blue Dynamic G3 22,48 2 Varta Silver Dynamic F18 20,13 2 Westa Premium 92 Ач 23,9 3 Westa Premium 65 Ач 16,7 3 Westa standart 60 Ач 15,4 3 Vortex 60 Ач 15,4 2 Docker 60 Ач 15,2 2

Отработанные моторные и трансмиссионные масла

Расчет количества отработанного моторного и трансмиссионного масла M, т/год, проводится через расход топлива по формуле

4

1

10 H ,k

i i i ii

М p N q L n

(3.60)

где Ni – количество автотранспорта, шт.; qi – норма расхода топлива на 100 км пробега, л/100 км (табл. 3.18); Li – средний годовой пробег авто-мобиля i-й марки, тыс. км/год; ni – норма расхода масла на 100 л топли-ва, л/100 л; H – норма сбора отработанных нефтепродуктов, доли от 1; Н = 0,12 – 0,15, р – плотность отработанного масла, кг/л, р = 0,9 кг/л; k – количество видов автотранспорта.

125

Таблица 3.18 Линейные нормы расхода топлива на 100 км пробега

для автомобильного транспорта

Марка, модель автотранспорта

Расход топлива на шоссе, qi, л/100 км

Расход топлива в городе, qi, л/100 км

Грузовые автомобили бортовые УАЗ-451 15* ГАЗ 51 Ж 33* ГАЗ 52-07 30* ГАЗ 53-07 37* ЗИЛ 130 31* ЗИЛ 138 42* ЗИЛ 150 31* ЗИЛ 164 31* Урал 377 44* МАЗ 200 32 35 МАЗ 4370 15 21 МАЗ 5432 24,1 32,6 МАЗ 6422 33,8 45 КамАЗ 5320 25

Грузовые автомобили бортовые повышенной проходимости МАЗ 450 17* ГАЗ 63 26* ГАЗ 66 39* ЗИЛ 151 40 46 ЗИЛ 131 29 15,5 Урал 375 61 48 КРАЗ 214 70 55 КРАЗ 255 35 40 КРАЗ 260 35 42,5 Татра III 33*

Специализированные грузовые автомобили ГАЗ 93 23* КАМАЗ 5510; 55102 34* МАЗ 503; 510; 511; 512; 5549 28* Татра 138 36,5*

Автобусы УАЗ 450, 452 17 18 ПАЗ 3201; 3202; 3205; 3206 36* ЗИЛ 158 40 46

126

Продолжение табл. 3.18

Марка, модель автотранспорта

Расход топлива на шоссе, qi, л/100 км

Расход топлива в городе, qi, л/100 км

ЛАЗ 1414 18* ЛАЗ 4207 18,5* ЛАЗ 5207 18,4 19,6 Икарус 256 33* Икарус 280 44* МАЗ 103, 103Т 25* МАЗ 104, 104С 25* МАЗ 105, 105С 30 35 МАЗ 152 25 25 УАЗ 452 В 16 18 ГАЗ 3321 11,1* КАВЗ 4235 17,1* ЛиАЗ 5256 35*

Легковые УАЗ 469 15,7* УАЗ 3151 10,4 14 УАЗ 3962 16,5* УАЗ 3163 10,4 13,2 Москвич 2142 11,5 6,8 ГАЗ 3110 8,8* ГАЗ 3111 11,2 11,9 ГАЗ 3102 8,5 13 ВАЗ 2121 10* ВАЗ 2108; 2109 13 18 ВАЗ 2113; 2114; 2115 6,1 8,8 ВАЗ 2170; 2171; 2172 7,2* Toyota Auris 1,3 МКП 5,1 7,3 Toyota Auris 1,6 МКП 5,4 8,4 Toyota Auris 1,6 АКП 5,9 9,1 Toyota Corolla 1,3 МКП 7,3 4,9 Toyota Corolla 1,6 МКП 8,9 5,8 Toyota Corolla 1,6 АКП 9,3 6,0 Toyota Camry 2,4 МКП 6,7 11,6 Toyota Camry 2,4 АКП 7,8 13,6 Toyota Camry 3,5 АКП 7,4 14,1 Toyota Avensis 1,8 МКП 5,4 8,5 Toyota Avensis 2,0 АКП 5,7 9,2 Toyota RAV4 2,0 МКП 6,3 9,6

127

Продолжение табл. 3.18

Марка, модель автотранспорта

Расход топлива на шоссе, qi, л/100 км

Расход топлива в городе, qi, л/100 км

Toyota RAV4 2,0 АКП 6,5 9,6 Toyota land Cruiser Prado 4,0 АКП 8,6 14,7 Chevrolet Lacetti Hatchback 1.6 AКП 6,1 11,4 Chevrolet Niva 1.7 MКП 8,8 14,1 Chevrolet Tahoe 5.3 AКП 12,8 Citroen C3 1.4 AMКП 4,5 7,5 Citroen C4 1.6 AКП 5,5 10,0 Infiniti FX50 АКП 9,6 18,3 Mitsubishi Lancer 1.8 MКП 6,1 10,4 Mitsubishi Lancer 2.0 MКП 4WD 6,9 11,2 Mitsubishi Outlander XL 2.0 4WD CVT 7,0 10,6 Mitsubishi Outlander XL 3.0 АКП 8,0 15,1 Lexus RX 350 АКП 8,4 14,3 Lexus LS 460 АКП 9,0 13,0 Lexus CT 200h 1.8 АКП 3,7 3,9 Nissan Murano 3.5 АКП 8,6 14,9 Nissan Almera Classic 1.6 MКП 5,3 9,2 Nissan Patrol 5.6 АКП 11,0 20,6 Nissan Qashqai 2.0 4WD MКП 6,7 10,6 Nissan X-Trail 2.0 D AКП 6,3 9,3 Ford Fiesta 1.6 3d MКП 4,7 7,9 Ford Focus 1.6 MКП 5,5 8,7 Ford Focus 1.8 MКП 5,6 9,5 Ford Focus Sedan 1.6 AКП 6,0 10,6 Ford Focus Sedan 2.0 MКП 5,4 9,8 Ford Fusion 1.4 MКП 5,2 8,0 Ford Fusion 1.6 AКП 6,1 10,3 Ford Mondeo 2.0 MКП 6,0 11,2 Ford Mondeo 2.0 SCTi 200 hp АКП 6,0 10,7 Ford S-MAX 2.0 TD MКП 5,2 7,9 Audi A1 1.4 TFSI MКП 4,4 6,8 Audi A3 1.8 TFSI AMКП 5,2 8,5 Audi A3 2.0 TFSI AMКП 5,7 9,8 Audi A5 1.8 TFSI MКП 4,8 7,4 Audi A6 2.0 TFSI CVT 5,4 8,1 Audi Q3 2.0 TFSI AMКП 6,4 10,2 Audi Q7 3.0 TFSI quattro AКП 333 Hp 8,5 14,4 Honda Accord 2.0 AКП 6,0 10,4

128

Продолжение табл. 3.18

Марка, модель автотранспорта

Расход топлива на шоссе, qi, л/100 км

Расход топлива в городе, qi, л/100 км

Honda Accord Crosstour 3.5 AКП 9,4 13,8 Honda Civic 1.8 4D MКП 5,5 8,7 Honda Civic 4D 1.8 AКП 5,1 9,5 Honda CR-V 2.0 AКП 6,7 10,9 Honda Jazz 1.4 MКП 4,8 6,6 Renault Clio 3dr 1.6 AКП 6,1 10,0 Renault Koleos 2.0 dCi AКП 4x4 7,9 12,0 Renault Logan 1.6 MКП 84 Hp 5,8 10,0 Renault Logan 1.6 AКП 6,7 11,8 Renault Megane Hatchback 1.6 AКП 5,8 13,9 Renault Symbol 1.6 MКП 5,6 8,9 Kia Rio 1.4 MКП 4,9 7,6 Kia Rio 1.6 AКП 5,2 8,6 Kia Rio Hatchback AКП 5,6 9,9 Kia Sportage 2.0 ATКП 2WD 6,4 10,4 Kia Sportage 2.0 AT 4WD 6,8 10,6 Volkswagen Golf 1.6 AКП 5,5 8,8 Volkswagen Golf 1.4 AКП 5,0 7,7 Volkswagen Jetta 1.4 160 Hp МПК 5,5 8,6 Volkswagen Jetta 1.6 AКП 5,4 9,8 Volkswagen Passat 1.8 TSI DSG АКП 5,6 9,8 Daewoo Matiz 0.8 MКП 6,3 7,3 Daewoo Matiz 0.8 AКП 6,1 8,9 Daewoo Nexia 1.6 MКП 8,5 9,3 BMW 320d MКП 3,8 5,8 BMW 320d AКП 3,9 5,4 BMW 328i AКП 5,2 8,2 BMW 520d AКП 4,5 6,4 BMW 530i МКП 6,6 12,6 BMW 550i AКП 7,5 15,4 BMW X5 M 4.4 AКП 11,0 20,1 Mercedes C 200 CGI AКП 5,3 8,8 Mercedes C 250 CDI AКП 4,3 6,2 Mercedes E 200 CGI AКП 6,3 10,5 Mercedes E 500 АКП 8,2 16,6 Peugeot 207 1.4 MКП 5dr 5,0 8,4 Peugeot 207 1.6 MT 5dr 5,6 9,3 Peugeot 308 CC 1.6 THP AT 5,8 10,7

129

Окончание табл. 3.18

Марка, модель автотранспорта

Расход топлива на шоссе, qi, л/100 км

Расход топлива в городе, qi, л/100 км

Peugeot 308 SW 1.6 AКП 5,5 10,0 Peugeot 4007 2.0 CVT 4x4 6,6 10,3 Subaru Forester 2.0X МКП 7,0 10,9 Subaru Forester 2.5XS 7,7 12,9 Subaru Impreza WRX STi Sedan MT 8,4 14,1 Subaru Legacy 2.0 MКП 6,7 11,8 Subaru Outback 2.5 CVT 6,7 11,3 Subaru Outback 3.0 7,4 13,8 Skoda Octavia 1.4 МКП 5,6 9,6 Skoda Octavia 1.6 AКП 6,1 11,2 Skoda Fabia 1.2 MКП 4,9 7,7 Skoda Fabia 1.6 MT 5,5 9,3 Skoda Fabia 1.6 АКП 6,1 10,2 Мазда 2 4,2 6,9 Мазда 3 Седан 1,6АКП 5,8 9,8 Мазда 3 Хэтчбек 1,6 АКП 6,0 10,1 Мазда 5 – 8,3 Мазда 6 Седан 1,8 МКП 4,9 9,1 Мазда 6 Хэтчбек 2,0 АКП 5,5 9,9 МАЗДА CХ-7 2,5 АКП 7,5 12,7 МАЗДА МХ-5 1,8 МКП 5,5 9,5 МАЗДА МХ-5 2,0АКП 6,1 10,9 Мазда ВТ 2,5 МКП 8,0 11,6

* Смешанный цикл расхода топлива Норма расхода моторного масла для карбюраторного двигателя:

nмк = 2,4 л/100 л; норма расхода моторного масла для дизельного двига-теля nмд = 3,2 л/100 л; норма расхода трансмиссионного масла для кар-бюраторного двигателя nтк = 0,3 л/100 л; норма расхода трансмиссион-ного масла для дизельного двигателя nтд = 0,4 л/100 л.

Расчет количества отработанного моторного и трансмиссионного масла, т/год, от дорожной техники производится по формуле

3

1 н

10l

i i i

i i

N VTМ kp

T

, (3.61)

где Ni – количество автомобилей каждой марки, шт.; Vi – объем масла, заливаемого в дорожную технику i-й марки при техническом обслужи-

130

вании, л. (табл. 3.19); Ti – среднегодовое время работы техники i-й мар-ки, ч/год; Tнi – норма времени работы техники i-й марки до замены мас-ла, час (берется в соответствии с инструкцией по эксплуатации автомо-биля или по данным предприятия); k – коэффициент полноты слива масла, k = 0,9; р – плотность отработанного масла, кг/л, р = 0,9 кг/л.

Таблица 3.19 Объемы автомобильных двигателей

Марка, модель автотранспорта

Вид используемого

топлива (Б – бензин, Д – дизель)

Объемы системы смазки двигателя

(моторное масло), Vi, л

Суммарный объем картеров системы трансмиссии

(трансмиссионное масло), Vi, л

УАЗ-451; 452 Б 5,8 2,0 ГАЗ 52-07 Б 7,0 6,5 ГАЗ 53-07 Б 8,0 11,8 Урал 377 Б 9,0 13,48 МАЗ 5432 Д 31,0 24,0 МАЗ 6422 Д 31,0 39,0 КамАЗ 5320 Д 30,5 20,2 ГАЗ 66 Б 8,0 14,7 ЗИЛ 131 Б 10,5 23,6 КРАЗ 255 Д 29,0 47,05 КРАЗ 260 Д 29,0 49,25 КАМАЗ 5510; 55102 Д 26,0 27,2 МАЗ 503; 510; 511; 512; 5549

Д 24,0 23,7

ПАЗ 3201; 3202; 3205; 3206

Б 8,0 20,9

ЛАЗ 4207 Д 21,0 31,5 Икарус 256 Д 22,0 22,0 Икарус 280 Д 27,0 35,0 УАЗ 469 Б 5,8 5,25 УАЗ 3151; 3962 Б 5,8 3,25 ВАЗ 2121 Б 3,75 4,515 ВАЗ 2108; 2109 Б 3,5 3,3

Обтирочный материал, загрязненный маслами (содержание масел менее 15 %)

Источником образования обтирочного материала является обслу-живание автотранспорта.

131

Расчет количества образования обтирочного материала, загрязнен-ного маслами при эксплуатации автотранспорта, производится на осно-вании удельных показателей по формуле:

410М pL , (3.62)

где р – удельный показатель образования обтирочного материала, за-грязненного маслами, кг на 10 тыс. км пробега (табл. 3.20); L – общий годовой пробег, тыс. км.

Таблица 3.20 Удельные показатели образования отходов

при эксплуатации и обслуживании автотранспорта

№ п/п

Вид проводимых

работ

Наименование образующихся

отходов

Значения удельных показателей образующихся

отходов (в расчете на один автомобиль соответствующей классификации)

1

Ежедневное техническое обслуживание автомобилей

Сточные воды после мойки автомобилей:

легковых 8,0 м3

на 10 тыс. км пробега*

грузовых 9,5 м3

на 10 тыс. км пробега

автобусов 7,5 м3

на 10 тыс. км пробега

2

Очередное и сезонное тех-ническое об-служивание, текущий ре-монт автомо-билей (ТО-1, ТО-2, ТР)

Отработанные моторные масла автомобилей:

легковых 0,56 л на 100 л

израсходованного топливагрузовых, работающих на бензине и сжиженном газе

0,71 л на 100 л израсходованного топлива

грузовых, работающих на дизельном топливе

0,77 л на 100 л израсходованного топлива

автобусов, работающих на бензине и сжиженном газе

0,73 л на 100 л израсходованного топлива

автобусов, работающих на дизельном топливе

0,85 л на 100 л израсходованного топлива

внедорожных автомоби-лей-самосвалов и другой подобной техники, рабо-тающей на дизельном

топливе

1, 17 л на 100 л израсходованного топлива

132

Продолжение табл. 3.20

№ п/п

Вид проводимых

работ

Наименование образующихся

отходов

Значения удельных показателей образующихся

отходов (в расчете на один автомобиль соответствующей классификации)

Отработанные трансмиссионные масла автомобилей:

легковых 0,02 л на 100 л

израсходованного топливагрузовых, работающих на бензине и сжиженном газе

0,04 л на 100 л израсходованного топлива

грузовых, работающих на дизельном топливе

0,05 л на 100 л израсходованного топлива

автобусов, работающих на бензине и сжиженном газе

0,03 л на 100 л израсходованного топлива

автобусов, работающих на дизельном топливе

0,06 л на 100 л израсходо-ванного топлива

внедорожных автомоби-лей-самосвалов и другой подобной техники, рабо-тающей на дизельном

топливе

1, 17 л на 100 л израсходованного топлива

Отработанные специальные масла (гидравлические): автомобилей,

с установленным на них рабочим оборудо-ванием с гидравлическим приводом и автобусов

работающих на дизельном топливе

0,1 л на 100 л израсходованного топлива

автобусов, работающих на дизельном топливе и сжиженном газе

0,01–0,1 л на 100 л израсходованного топлива (в зависимости от марки

автобуса) внедорожных автомоби-лей-самосвалов и другой

подобной техники

0,6 л на 100 л израсходованного топлива

Замасленная обтирочная ветошь от обслуживания автомобилей:

легковых 1,05 кг на 10 тыс. км

пробега*

133

Продолжение табл. 3.20

№ п/п

Вид проводимых

работ

Наименование образующихся

отходов

Значения удельных показателей образующихся

отходов (в расчете на один автомобиль соответствующей классификации)

грузовых

2,18 кг на 10 тыс. км пробега

автобусов 3,0 кг на 10 тыс. км

пробега

3

Ремонт дета-лей, узлов и агрега-тов автомобилей

Лом черных металлов, образующихся при ремонте автомобилей (непригодные детали и узлы,

куски металла, металлическая стружка, остатки сварочных электродов, проволоки и т. п.):

легковых 8,0 кг на 10 тыс. км пробега

грузовых 20,2 кг на 10 тыс. км

пробега

автобусов 26,3 кг на 10 тыс. км

пробега Лом черных металлов

от замены агрегатов автомобилей:

легковых 22,5 кг на 10 тыс. км

пробега**

грузовых 86,0 кг на 10 тыс. км

пробега

автобусов 62,0 кг на 10 тыс. км

пробега Лом цветных металлов, образующихся

при ремонте автомобилей:

легковых 0,19 кг на 10 тыс. км

пробега

грузовых 0,55 кг на 10 тыс. км

пробега

автобусов 0,77 кг на 10 тыс. км

пробега Лом цветных металлов от замены

агрегатов автомобилей:

легковых 3,5 кг на 10 тыс. км

пробега**

грузовых 31,8 кг на 10 тыс. км

пробега

134

Окончание табл. 3.20

№ п/п

Вид проводимых

работ

Наименование образующихся

отходов

Значения удельных показателей образующихся

отходов (в расчете на один автомобиль соответствующей классификации)

автобусов 44,5 кг на 10 тыс. км

пробега

4

Шиномонтаж-ные, шиноре-монтные и вулканизаци-онные работы

Изношенные шины и автомобильные камеры автомобилей:

легковых 3,7 кг на 10 тыс. км

пробега

грузовых 19,1 кг на 10 тыс. км

пробега

автобусов 17,3 кг на 10 тыс. км

пробега Отходы резинотехнических материалов,

образующиеся при проведении вулканизационных работ для автомобилей:

легковых 0,1 кг на 10 тыс. км пробега грузовых 0,2 кг на 10 тыс. км пробега автобусов 1,2 кг на 10 тыс. км пробега

Сточные воды от промывки аккумулятивных батарей (деталей аккумуляторов) и используемого оборудова-

ния (посуды) автомобилей: легковых 0,05 л на 10 тыс. км пробегагрузовых 0,42 л на 10 тыс. км пробегаавтобусов 0,41 л на 10 тыс. км пробега

Шины пневматические отработанные

Расчет количества отработанных автомобильных шин M, т/год, производится по формуле

4

1

10k

i i i i

i hi

N n m LМ

L

, (3.63)

где Ni – количество автомашин i-й марки, шт.; ni – количество автошин, установленных на автомашине i-й марки, шт. (табл. 3.21); mi – вес одной изношенной автошины, кг. (табл. 3.22, 3.23); Li – средний годовой про-бег автомобиля i-й марки, тыс. км/год; Lhi – норма пробега подвижного

135

состава i-й марки до замены автошины, тыс. км; k – количество марок автомобилей (табл. 3.24).

Таблица 3.21 Шины, используемые на автотранспортных средствах

Транспортное средство

Типоразмеры Количество

устанавливаемых шин на автомобиле

УАЗ-451 8.40-15 4 УАЗ 450, 452 8.40-15 4 УАЗ 452 В 8.40-15 4 УАЗ 469 215-380 (8.4-15) 4 УАЗ 3151 215-380 (8.4-15) 4 УАЗ 3962 215-380 4 УАЗ 3163 225/75R16 4 ГАЗ 3110 195/65R15 4

ГАЗ 3111 205/65R15 215/60R15

4

ГАЗ 3102 205/70R11 4 ГАЗ 3321 175R16 4 ГАЗ 51 Ж 7/50-20 6 ГАЗ 52-07 220-508 (7.50-20) 6 ГАЗ 53-07 240-508 (8.25-20) 6 ГАЗ 63 10/00-18 4 ГАЗ 66 320-457 4 ГАЗ 93 7/50-20 6 ЗИЛ 130 260-508Р 6 ЗИЛ 131 12,00-20 6 ЗИЛ 138 260-508Р (9.00-20) 6 ЗИЛ 150 10.0-20 6 ЗИЛ 151 8.25-20 10 ЗИЛ 158 11.0-20 4 ЗИЛ 164 260-20 6 Урал 377 1100×400-533 6 МАЗ 103, 103Т 11/70R22.5 6 МАЗ 104, 104С 11/70R22.5 6 МАЗ 105, 105С 11/70R22.5 10 МАЗ 152 295/80R22,5 6 МАЗ 200 11/70R22.5 6 МАЗ 4370 235/75R17,5 6 МАЗ 450 235/75R17,5 6 МАЗ 503; 510; 511; 512; 5549 300-508Р 6

136

Продолжение табл. 3.21

Транспортное средство

Типоразмеры Количество

устанавливаемых шин на автомобиле

МАЗ 5432 300-508Р 6 МАЗ 6422 300-508Р 10 КамАЗ 5320 260-508Р 10 КАМАЗ 5510; 55102 260-508Р 10 Урал 375 14.00-20 6 КРАЗ 214 15.00-20 6 КРАЗ 255 1300-530-533 6 КРАЗ 260 1300-530-533 6

ПАЗ 3201; 3202; 3205; 3206 8,25R20″

245/70R 19.5″ 6

ПАЗ 4234 8,25 R20″

245/70 R19,5″ 6

ЛАЗ 1414 260-508Р 10.00 R20

6

ЛАЗ 4207 280-508П 6 ЛАЗ 5207 280-508Р 6 Икарус 256 10.00-20 6 Икарус 280 11.00-20 6 КАВЗ 4238 225/70 R22,5 4 КАВЗ 4235 275/70 R22,5 4 ЛиАЗ 5256 275/70 R22,5 4 Москвич 2142 165-330 (6.45-13) 4 ВАЗ 2121 175-406 (6.95-16) 4 ВАЗ 2108; 2109 165/70R13 4 ВАЗ 2113; 2114; 2115 175/70 R13 4 ВАЗ 2113; 2115 165/70R13 4 ВАЗ 2170; 2171; 2172 185/65 R14 4 Toyota Auris 1,3 МКП 195/65 R15 4 Toyota Auris 1,6 МКП 205/55 R16 4 Toyota Auris 1,6 АКП 205/55 R16 4 Toyota Corolla 1,3 МКП 195/65 R15 4 Toyota Corolla 1,6 МКП 205/55 R16 4 Toyota Corolla 1,6 АКП 205/55 R16 4 Toyota Camry 2,4 МКП 215/60 R16 4 Toyota Camry 2,4 АКП 215/60 R16 4 Toyota Camry 3,5 АКП 215/55 R17 4 Toyota Avensis 1,8 МКП 205/60R16 4 Toyota Avensis 2,0 АКП 215/60R17 4

137

Продолжение табл. 3.21

Транспортное средство

Типоразмеры Количество

устанавливаемых шин на автомобиле

Toyota RAV4 2,0 МКП 225/65 R17 4 Toyota RAV4 2,0 АКП 225/65 R17 4 Toyota land Cruiser Prado 4,0 АКП

265/60 R18 4

Chevrolet Lacetti Hatchback 1.6 AКП

195/55 R15 4

Chevrolet Niva 1.7 MКП 205/75 R15 4 Chevrolet Tahoe 5.3 AКП 265/70R17 4 Citroen C3 1.4 AMКП 185/65 R15 4 Citroen C4 1.6 AКП 205/55 R16 4 Infiniti FX50 АКП 265/45 R21 4 Mitsubishi Lancer 1.8 MКП 205/60 R16 4 Mitsubishi Lancer 2.0 MКП 4WD

205/60 R16 4

Mitsubishi Outlander XL 2.0 4WD CVT

225/55 R18 4

Mitsubishi Outlander XL 3.0 АКП

215/70 R16 4

Lexus RX 350 АКП 235/55 R19 4 Lexus LS 460 АКП 235/50 R18 4 Lexus CT 200h 1.8 АКП 195/65 R15 4 Nissan Murano 3.5 АКП 235/65 R18 4 Nissan Almera Classic 1.6 MКП

175/70 R14 4

Nissan Patrol 5.6 АКП 275/60 R20 4 Nissan Qashqai 2.0 4WD MКП 215/65 R16 4 Nissan X-Trail 2.0 D AКП 225/60 R17 4 Ford Fiesta 1.6 3d MКП 195/50 R15 4 Ford Focus 1.6 MКП 195/65 R15 4 Ford Focus 1.8 MКП 195/65 R15 4 Ford Focus Sedan 1.6 AКП 195/65 R15 4 Ford Focus Sedan 2.0 MКП 195/65 R15 4 Ford Fusion 1.4 MКП 195/60 R15 4 Ford Fusion 1.6 AКП 195/60 R15 4 Ford Mondeo 2.0 MКП 205/55 R16 4 Ford Mondeo 2.0 SCTi 200 hp АКП

205/55 R16 4

Ford S-MAX 2.0 TD MКП 215/60 R16 4

138

Продолжение табл. 3.21

Транспортное средство

Типоразмеры Количество

устанавливаемых шин на автомобиле

Audi A1 1.4 TFSI MКП 215/45 R16 4 Audi A3 1.8 TFSI AMКП 245/45 R17 4 Audi A3 2.0 TFSI AMКП 225/45 R17 4 Audi A5 1.8 TFSI MКП 225/50 R17 4 Audi A6 2.0 TFSI CVT 225/60 R16 4 Audi Q3 2.0 TFSI AMКП 235/55 R17 4 Audi Q7 3.0 TFSI quattro AКП 333 Hp

235/60 R18 4

Honda Accord 2.0 AКП 205/60 R16 4 Honda Accord Crosstour 3.5 AКП

225/60 R18 4

Honda Civic 1.8 4D MКП 195/65 R15 4 Honda Civic 4D 1.8 AКП 205/55 R16 4 Honda CR-V 2.0 AКП 225/65 R17 4 Honda Jazz 1.4 MКП 175/65 R15 4 Renault Clio 3dr 1.6 AКП 185/60 R15 4 Renault Koleos 2.0 dCi AКП 4x4

225/60 R17 4

Renault Logan 1.6 MКП 84 Hp

165/80 R14 4

Renault Logan 1.6 AКП 165/80 R14 4 Renault Megane Hatchback 1.6 AКП

205/65 R15 4

Renault Symbol 1.6 MКП 175/65 R14 4 Kia Rio 1.4 MКП 185/65 R15 4 Kia Rio 1.6 AКП 185/65 R15 4 Kia Rio Hatchback AКП 175/70 R14 4 Kia Sportage 2.0 ATКП 2WD 225/60 R17 4 Kia Sportage 2.0 AT 4WD 225/60 R17 4 Volkswagen Golf 1.6 AКП 195/65 R15 4 Volkswagen Golf 1.4 AКП 195/65 R15 4 Volkswagen Jetta 1.4 160 Hp МПК

205/55 R16 4

Volkswagen Jetta 1.6 AКП 205/55 R16 4 Volkswagen Passat 1.8 TSI DSG АКП

215/55 R16 4

Daewoo Matiz 0.8 MКП 155/65 R13 4 Daewoo Matiz 0.8 AКП 155/65 R13 4

139

Продолжение табл. 3.21

Транспортное средство

Типоразмеры Количество

устанавливаемых шин на автомобиле

Daewoo Nexia 1.6 MКП 185/60 R14 4 BMW 320d MКП 205/60 R16 4 BMW 320d AКП 205/60 R16 4 BMW 328i AКП 225/50 R17 4 BMW 520d AКП 225/55 R17 4 BMW 530i МКП 225/50 R17 4 BMW 550i AКП 245/45 R18 4

BMW X5 M 4.4 AКП 275/40 R20 – 315/35

R20 4

Mercedes C 200 CGI AКП 205/55 R16 4 Mercedes C 250 CDI AКП 205/55 R16 4 Mercedes E 200 CGI AКП 205/60 R16 4 Mercedes E 500 АКП 245/45 R17 4 Peugeot 207 1.4 MКП 5dr 185/65 R15 4 Peugeot 207 1.6 MT 5dr 185/65 R15 4 Peugeot 308 CC 1.6 THP AT 225/45 R17 4 Peugeot 308 SW 1.6 AКП 205/55 R16 4 Peugeot 4007 2.0 CVT 4x4 215/70 R16 4 Subaru Forester 2.0X МКП 215/65 R16 4 Subaru Forester 2.5XS 225/55 R17 4 Subaru Impreza WRX STi Sedan MT

245/40 R18 4

Subaru Legacy 2.0 MКП 215/50 R17 4 Subaru Outback 2.5 CVT 225/60 R17 4 Subaru Outback 3.0 215/55 R17 4 Skoda Octavia 1.4 МКП 195/65 R15 4 Skoda Octavia 1.6 AКП 195/65 R15 4 Skoda Fabia 1.2 MКП 165/70 R14 4 Skoda Fabia 1.6 MT 185/60 R14 4 Skoda Fabia 1.6 АКП 185/60 R14 4

Мазда 2 175/65 4R1 185/55 R15 195/45 R16

4

Мазда 3 Седан 1,6АКП 195/65 R15 4 Мазда 3 Хэтчбек 1,6 АКП 205/55 R16 4

Мазда 5 205/55 R1 6 205/50 R17

4

140

Окончание табл. 3.21

Транспортное средство

Типоразмеры Количество

устанавливаемых шин на автомобиле

Мазда 6 Седан 1,8 МКП 205/55 R16 215/50 R17 225/45 R18

4

Мазда 6 Хэтчбек 2,0 АКП 205/55 R1 6 215/50 R17 225/45 R18

4

МАЗДА CХ-7 2,5 АКП 215/70R17

P235/60 R18 P235/55 R19

4

МАЗДА МХ-5 1,8 МКП 205/50R16 205/45R17

4

МАЗДА МХ-5 2,0АКП 205/45R17 4

Мазда ВТ 2,5 МКП 235/75 R15 245/70 R16

4

Таблица 3.22

Масса изношенной шины

Типоразмеры Масса изношенной шины, mi, кг

дюйм мм

Легковые автомобили 155/80R13 6,5 165/80R13 6,5 175/70R13 6,0

5.00–16 6,3 5.20–13 130–330 5,0 5.60–15 145–380 7,6 5.90–13 7,0 6.00–13 6,9 6.15–13 155–13 5,7 6.40–13 7,0 6.40–15 8,9 6.45–13 165–13 6,4 6.50–16 180–406 15,2 6.70–15 170–380 10,0 6.95–13 175–13 6,8 6.95–16 175–16 8,4 7.00–14 12,7

141

Продолжение табл. 3.22

Типоразмеры Масса изношенной шины, mi, кг

дюйм мм

7.00–15 12,7 7.35–14 185–355 9,5

185/80R15 8,9 160–254 10,7 201–70R14 12,1

9.35–15 235–380 31,8 9.00–15 235–380 31,8 8.40–15 215–380 17 8.20–15 210–380 13,2 8.25–15 240–381 26

175/70R14 6,0 185/70R14 6,0 190/70R14 8,0 205/70R14 7,0

5.60–15 145–380 6,0 6.70–15 170–380 9 7.35–15 185–15 9 7.00–15 185–15 11 7/10×15 195/65R15 12 7.40×15 215/90–15С 15

175/8016 9 Грузовые автомобили, прицепы, полуприцепы, автобусы

36.00–51 720 33.00–51 1173 27.00–51 1712 27.00–33 760–838 590 27.00–49 1090 26–56A 1211 26.5–25 1770–670–365 355 24.00–49 882 21.00–28 250 21.00–33 420 18.00–25 500–636 252,6 18.00–24 500–610 175,8 18.00–32 289,5 16.00–20 114 16.00–24 430–610 118,4 15.00–20 115

142

Окончание табл. 3.22

Типоразмеры Масса изношенной шины, mi, кг

дюйм мм

14.00–24 370–610 86,5 14.00–20 370–508 85,1 13.00–18 340–457 56,1 12.00–18 320–457 51,6 12.00–20 320–508 65 11.00–18 300–457 47 11.00–20 300–508 59,4 10.00–18 44,2 10.00–20 280–508 49,6 10.2–20 290–508 38 9.00–20 260–508 42,1 8.25–20 240–508 36 7.00–12 13 7.50–20 220–508 27,2 6.50–20 180–508 16,7

6.00–13 155–30 7,8 6.00–9 6 4.00–8 4

1100×400–533 80,6 1300–530–533 107,3 1200×500–5508 77,4 1600–670–685 220 1220–400–533 83 1500–600–635 162,5

Таблица 3.23

Шины новых автомобилей

Типоразмер шин Тип рисунка протектора

Масса камерной шины, mi, кг

Масса бескамерной шины, mi, кг

Легковые автомобили

155-13/6.15-13 Д У З

7,7 7,7 8,1

7,5 – –

165-13/6.45-13 Д У З

9,0 9,0 9,5

8,6 – –

143

Окончание табл. 3.23

Типоразмер шин Тип рисунка протектора

Масса камерной шины, mi, кг

Масса бескамерной шины, mi, кг

175-13/6.95-13 Д З

9,8 10,2

8,6 –

185-14/7.35-14 Д З

13,2 12,5

12,4 12,0

5.90-13 ПП 11,0 –

6.40-13 Д 12,0 24,0

– –

8.40-15 У 26,0 –

6.50-16 ПП 22,0 –

175-16/6.95-16 У 12,0 –

175/70R13 Д 8,3 8,0

205/70R14 Д 13,0 12,5

155/80R13 Д 7,7 7,3

165/80R13 Д 8,5 8,0

155/82R13 Д 8,3 7,7

185/80R15 Д 17,0 16,0

Грузовые автомобили, прицепы, полуприцепы, автобусы

220-508Р (7.50R-20) У 39

220-508 (7.5-20) У 39

240-508Р (8.25R-20) У ПП

48 50

240-508 (8.25-20) У Д

52 48

260-508Р (9.00R-20) У 60

260-508 (9.00-20) У,Д 60

280-508Р (10.00R-20) Д 75

280-508 (10.00-20) Д 67

300-508Р (11.00R-20) У Д

83 80

300-508 (11.00-20) Д 75

320-508Р (12.00R-20) У Д

90 85

320-508 (12.00-20) У, Д 90

144

Таблица 3.24 Нормы пробега автотранспорта

Марка автомобиля Тип шин Норма пробега,

Li, тыс. км.

Легковые автомобили отечественного и зарубежного производства

ВАЗ-2101, -2102, -2103, -2104, -2105, -2106, -2107, -2108, -2109 и модификации

155-13/6,15-13 40 165-13/6,45-13 40

165/70R13 45 165/80R13 45 175/70R13 45

ВАЗ-2121 «Нива» и модификации 175-16/6,95-16 45

175/80R16 45 185/75R16 45

ГАЗ-24 и модификации 7,35-14 40 ГАЗ-3102, -31013, -31029, -3105, -33029, -24 и модификации

205/70R14 50

ГАЗ-3110 и модификации 195/65R15 50

Москвич-2141 и модификации 165/80R14 45 185/65R14 50

BMW различных модификаций 185/65R15, 195/65R15, 205/60R14

50

Chevrolet различных модификаций 195/70R14, 185/70R14, 235/55R15

50

Daewoo различных модификаций 175/70R13, 185/65R14

45

Ford различных модификаций

175/70R13, 185/65R13, 185/65R14, 185/70R14, 185/75R14, 195/70R14

55

Hyundai различных модификаций 195/70R14, 195/75R14, 205/60R15

40

Honda различных модификаций

185/70R14, 205/65R14, 185/65R15, 195/60R15, 185/65R15, 205/65R15

50

145

Продолжение табл. 3.24

Марка автомобиля Тип шин Норма пробега,

Li, тыс. км.

Kia различных модификаций 165/70R13, 175/70R13, 195/75R14

45

Mercedes Benz различных модификаций

185/70R14, 195/65R14, 195/75R14, 195/65R15, 205/60R15, 205/65R15

50

Opel различных модификаций

185/70R14, 195/70R14, 225/70R15, 225/75R16, 235/75R16

60

Renault различных модификаций 175/70R13, 195/65R14

55

Toyota различных модификаций

165/70R13, 175/70R13, 195/70R14, 185/80R14

50

Volkswagen различных модификаций

165/70R13, 175/70R13, 185/65R14, 185/70R14, 205/70R14

55

Грузовые автомобили отечественного производства Автомобили семейства ГАЗ-3302 «Газель», в т. ч. специальные и специализированные на базе их шасси и модификации

175R16C 75

175/80R16C 75

Автомобили семейства ГАЗ-2217 «Соболь» и модификации

185/75R16C 70 215/65R16 60 225/60R16 60

УАЗ-3741, -37419, -3962, -39629, -3909, -39099, -2206, -22069, -3303, -33039, -2746, -33036, -39094, -39095, -3153, -31539, -3159

225R16C 65 215/90R15 65 225/75R16 65

8,40-15 50 ГАЗ-52, в т. ч. специальные и специализированные на базе их шасси и модификации

7,50R20 90

7,50-20 80

146

Продолжение табл. 3.24

Марка автомобиля Тип шин Норма пробега,

Li, тыс. км. ГАЗ-53А, ГАЗ-3307, -3309, в т. ч. специальные и специализированные на базе их шасси и модификации

8,25-20 75

8,25R20 85

ГАЗ-66, в т. ч. специальные и специ-ализированные на базе их шасси и модификации

12,00R18 50

12,00-18 65

ЗИЛ-130, -431410, -433100, в т. ч. специальные и специализированные на базе их шасси и модификации

9,00-20 75

9,00R20 80

ЗИЛ-131, -4334, в т. ч. специальные и специализированные на базе их шасси и модификации

12,00-20 75

ЗИЛ-133, в т. ч. специальные и спе-циализированные на базе их шасси и модификации

9,00R20 70

9,00-20 70

КамАЗ-5320, -53212-5, -54112, в т. ч. специальные и специализированные на базе их шасси и модификации

9,00R20 80

КамАЗ-55102, -5511 и модификации (самосвалы)

9,00R20 80

КрАЗ-250 (автомобильные шасси для установки специальных надстро-ек, оборудования и кузовов)

11,00R20 80

12,00R20 80

КрАЗ-260, в т. ч. специальные и спе-циализированные на базе их шасси и модификации

1300x530-533 85

МАЗ-5433, -54331, -54323, -54328, -54329, -54326, -54327, -543268-020, -64221, -64229, -64224 (седельные тягачи)

11,00R20 90

12,00R20 85

Урал-4420-01, -44202-10, -63614-01 (седельные тягачи)

1100x400-533 50 1200x500-508 55

Урал-5557-10/31, -55571-30, -63615-01 (самосвалы)

1200x500-508 55

Урал-IVECO-63291, -632920 (седель-ные тягачи)

12,00R20 80

Автобусы и троллейбусы производства России и стран–членов СНГ Автобусы семейства ГАЗ-221400, -3302, -3221, -2705, -3232 «Газель» и модификации

175R16C 60

175/80R16C 60

147

Окончание табл. 3.24

Марка автомобиля Тип шин Норма пробега,

Li, тыс. км.

Автобусы семейства ГАЗ-2217 «Соболь» и модификации

225/60R16 60 215/65R16 60 185/75R16 55

ЗИЛ-3250, -3251 «Бычок» и модификации

225/75R16C 55

КАвЗ-3976, -39765, -3276, -3275 и модификации

8,25R20 90 8,25-20 80

КАвЗ-3244 225/75R16C 60

ЛАЗ-695, -699 и модификации 10,00-20 80 10,00R20 80

ЛАЗ-4202 10,00R20 75 ЛАЗ-52523 10,00R20 70 ЛиАЗ-677 и модификации 10,00R20 80 ЛиАЗ-5256 и модификации 11/70R22,5 60

МАЗ-101, -103, -104 11/70R22,5 60

11R22,5 65

ПАЗ-3205, -3206 и модификации 7,50-20 80 8,25-20 80 8,25R20 100

ПАЗ-42231, -52691 295/80R22,5 85

УАЗ-452 8,40-15C 50

215/90-15C 50 УАЗ-2206, -22069 8,40-15C 50

lkarus-260, -280 и модификации 11,00-20 75 11,00R20 80 10,00R20 75

Ikarus-250, -256 и модификации 11,00R20 80 10,00R20 80

Лом черного и цветного металла несортированный

Расчет количества образования лома черного металла и лома алю-миния, т/год, при эксплуатации транспортных средств производится по формуле

4

1

10 ,k

i ii

М V L

(3.64)

где Vi – максимальная удельная норма образования лома черного (цвет-ного) металла, кг/10 тыс. км (табл. 3.20); Li – общий фактический про-бег, тыс. км/год.

148

Шлам от мойки автотранспорта

В процессе мойки количество водных ресурсов расходуется в зави-симости от вида автотранспортного средства: легковые – 80–100 л; гру-зовые – 240–300 л.

Расчет нормативов образования шлама от мойки автотранспорта производится по формуле

4

1

10k

i hi i ii

М N L СV

, (3.65)

где Ni – количество автомашин i-й марки, шт.; Lhi – годовой пробег ав-тотранспорта, тыс. км; С – концентрация шламов С = 2,09 г/л; V – удельный показатель образования сточных вод после мойки автомоби-ля, м3/10 тыс. км пробега (табл. 3.20).

Количество воды, используемое для одной единицы автотранспор-та Q, л, рассчитывается по формуле

310 iQ L V . (3.66)

Пример

На предприятии имеются следующие автотранспортные средства:

Вид автотранспорта

Количество, ед.

Вид топлива

Средний годовой пробег автомобиля,

тыс. км/год

Марка аккумулятора

ГАЗ 3302 2 Бензин 60 6 СТ-215 Необходимо рассчитать количество отходов, образующихся при

эксплуатации и обслуживании автотранспорта. 1. Рассчитаем отходы аккумуляторов свинцовых отработанных не-

поврежденных, с неслитым электролитом. На ГАЗ 3302 используется один аккумулятор марки 6 СТ-215. Количество отработанных аккумуляторов находим по уравне-

нию (3.59): N = 2/2 = 1 шт/год.

Вес образующихся отработанных аккумуляторов марки 6 СТ-75 с электролитом рассчитываем по уравнению (3.58): М = 170,6 · 10–3 = 0,071 т/год.

Следовательно, количество отходов аккумуляторов свинцовых от-работанных неповрежденных, с неслитым электролитом составит 0,071 т/год.

149

2. Рассчитаем количество отработанных моторных и трансмисси-онных масел.

Расчет количества отработанного моторного и трансмиссионного масла проводится через расход топлива по уравнению (3.60):

Ммоторн. масла = 2 · 21,5 · 60 · 2,4 · 0,15 · 0,9 · 0,0001 = 0,084 т/год; Мтрансмис. масла = 2 · 21,5 · 60 · 0,3 · 0,15 · 0,9 · 0,0001 = 0,01 т/год.

Общее количество отработанного масла находим суммированием отработанного моторного и трансмиссионного масел:

М = Ммоторн. масла + Мтрансмис. масла = 0,084 + 0,01 = 0,094 т/год. Таким образом, норматив образования масла автомобильного отра-

ботанного составит 0,094 т/год. 3. Рассчитаем отходы обтирочного материала, загрязнённого мас-

лами. Удельный показатель образования обтирочного материала, загряз-

ненного маслами, равен 2,18 кг на 10 тыс. км пробега (табл. 3.20). Об-щий годовой пробег суммируется по всем автомобилям и составит 120 тыс. км.

Расчет нормативов образования обтирочного материала, загрязненного маслами при эксплуатации автотранспорта, находим по уравнению (3.62):

М = 2,18 · 120 · 0,0001 = 0,026 т/год.

Норматив образования обтирочного материала, загрязненного мас-лами (содержание масел менее 15 %), составит 0,026 т/год.

4. Рассчитаем отходы шин пневматических отработанных. На грузовой машине ГАЗ 3302 используются шины марки 185/75 в

количестве 5 шт. Количество отработанных автомобильных шин находим по урав-

нению (3.63):

М = 2 · 5 · 8,9 · 60/60 · 0,0001 = 0,089 т/год.

Количество шин пневматических отработанных составит 0,089 т/год. 5. Рассчитаем образование отходов лома черного и цветного металла. Количество образования лома черного металла составит по форму-

ле (3.64):

Мчерн. Ме = 2 · (20,2+86) · 60 · 10–4 = 1,27 т/год.

Количество образования лома алюминия составит по формуле (3.64):

Мцветн. Ме = 2 · (0,55+31,8) · 60 · 10–4 = 0,39 т/год.

Количество лома черного металла несортированного составит 1,27 т/год.

150

Количество лома алюминия несортированного составит 0,39 т/год. 6. Рассчитать количество шлама, образующегося от мойки авто-

транспорта. Расчет нормативов образования шлама от мойки автотранспорта

производится по формуле (3.65):

М = 2 · 60 · 2,09 · 9,5 · 10–4 = 0,24 т/год.

Рассчитаем количество используемой воды по формуле (3.66):

Q = 2 · 60 · 2,09 · 103 = 114000 л.

Таким образом, при эксплуатации ГАЗ 3302 образуется 114 000 литров сточных вод. Количество шлама от мойки автотранспорта составит 0,24 т/год.

Задание

На балансе предприятия числятся автотранспортные средства:

Номер варианта

Вид автотранспорта

Количествоавтомашин,

шт.

Средний годовой пробег одного

автомобиля, тыс. км/год

Марка аккумулятора

Вид топлива

1 УАЗ-451 3 30 6СТК-135МС Бензин

2 Toyota Auris

1,6 МКП 2 50

Westa standart 60 Ач

Бензин

3 ГАЗ 3111 3 100 6СТ-55 Бензин

4 Audi A5 1.8 TFSI MКП

1 90 Varta Silver

Dynamic D15 Бензин

5 ЗИЛ 164 2 75 3СТ-215ЭМ Бензин

6 Lexus RX 350 АКП

1 25 Bosch S4 004 Silver /12V

Бензин

7 МАЗ 104 2 95 6СТ-90 Дизель

8 Kia Rio 1.6 AКП

5 40 Vortex 60 Ач Бензин

9 КамАЗ 5320 3 68 6СТ-215 Дизель

10 Volkswagen

Golf 1.4 AКП 2 15

Varta Blue Dynamic G3

Бензин

11 Урал 375 1 70 6СТ-132 Дизель

12 Skoda Octavia

1.6 AКП 1 27

Bosch S3 006/12V

Бензин

13 КРАЗ 260 3 80 6СТ-150М Дизель

151

Номер варианта

Вид автотранспорта

Количествоавтомашин,

шт.

Средний годовой пробег одного

автомобиля, тыс. км/год

Марка аккумулятора

Вид топлива

14 BMW 320d

AКП 1 10

Bosch S6 013 AGM/12V

Дизель

15 ПАЗ 3206 5 98 6СТ-75 Бензин

16 Mitsubishi Lancer 2.0 MКП 4WD

2 12 Bosch S3 0012/12V

Бензин

17 ЛАЗ 4207 1 64 6СТ-78 Дизель

18 Honda Civic 4D 1.8 AКП

1 37 Varta Blue

Dynamic G3 Бензин

19 Икарус 256 4 50 3СТ-110 Дизель

20 Ford Mondeo

2.0 MКП 2 19

Bosch S5 001 Silver Plus/12V

Бензин

21 Москвич 2142 1 5 12А-30 Бензин 22 КАВЗ 4238 2 46 6СТ-90 Бензин

23 Renault Logan

1.6 AКП 1 53

Varta Silver Dynamic F18

Бензин

24 ВАЗ 2121 3 24 Docker 60 Ач Бензин

25 Daewoo Nexia

1.6 MКП 2 9

Varta Silver Dynamic D15

Бензин

26 ВАЗ 2115 1 17

TITAN (ТИТАН)

Euro Silver 61 Ач.

Бензин

27 Audi Q7 3.0 TFSI quattro AКП 333 Hp

1 31 Bosch S5

0013 Silver Plus/12V

Бензин

28 ВАЗ 2172 2 23 Westa

Premium 65 Ач

Бензин

29 Chevrolet Niva

1.7 MКП 3 46

Westa Premium 92

Ач Бензин

30 УАЗ 469 3 19 6СТ-55 Бензин 31 ГАЗ 3302 2 60 6СТ-215 Бензин

152

Необходимо рассчитать количество отходов, образующихся при эксплуатации и обслуживании автотранспорта: 1. Отходы аккумуляторов свинцовых отработанных неповрежденных,

с неслитым электролитом. 2. Масла автомобильные отработанные. 3. Шины пневматические отработанные. 4. Обтирочный материал, загрязненный маслами (содержание масел

менее 15 %). 5. Шлам от мойки автотранспорта. 6. Лом алюминия несортированный. 7. Лом черных металлов несортированный.

153

4. ОСНОВЫ ЭКОНОМИКИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Основные понятия и определения

Загрязнение окружающей среды – любое внесение в ту или иную экологическую систему или возникновение в ней несвойственных ей живых и неживых компонентов, прерывающих или нарушающих про-цессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии, информации, с непременными последствиями в форме снижения продуктивности или разрушения данной экосистемы.

Экологический ущерб – все негативные последствия, вызванные за-грязнением окружающей среды, утратой и истощением природных ре-сурсов, разрушением экосистем и создающие реальную угрозу здоровью человека, растительному и животному миру, материальным ценностям.

Эколого-экономический ущерб – денежная оценка негативных из-менений в окружающей среде и потерь в качестве и количестве природ-ных ресурсов, а также последствий таких загрязнений.

Кадастры природных ресурсов – свод экономических, экологиче-ских, организационных и технических показателей, характеризующих количество и качество природных ресурсов, состав и категории приро-допользователей. Кадастры представлены по видам природных ресур-сов (водный, земельный, лесной и др.)

Экологическое страхование – аккумулирование денежных средств предприятий и государства для восстановления природной среды, воспро-изводства природных ресурсов, возмещения ущерба, проведения превен-тивных мероприятий по восстановлению и охране окружающей среды.

Темы для обсуждения

1. Понятие, структура (элементы), цели и задачи экономического ме-ханизма природопользования и охраны окружающей среды.

2. Планирование природопользования и охраны окружающей среды. 3. Плата за загрязнение окружающей среды, использование природ-

ных ресурсов, размещение отходов. 4. Меры экономического стимулирования охраны окружающей среды. 5. Страхование в сфере природопользования и охраны окружающей

среды. 6. Развитие рынка экологических товаров и услуг (экологическое

предпринимательство).

154

7. Цели и задачи нормирования в области охраны окружающей среды. Нормативные документы. Плата за загрязнение окружающей природной среды и другие виды

вредного воздействия на нее рассматриваются в праве окружающей среды России и зарубежных государств как один из основных экономи-ческих стимулов к тому, чтобы предприятия-природопользователи, дея-тельность которых связана с такими воздействиями на природу, сами принимали меры по уменьшению загрязнения окружающей среды в со-ответствии с требованиями законодательства.

Существует два вида платежей: за использование природных ресурсов; за загрязнение окружающей природной среды и за другие виды

воздействия. Плата за использование природных ресурсов (земля, недра, вода,

лес и иная растительность, животный мир, рекреационные и другие природные ресурсы) взимается:

за право пользования природными ресурсами в пределах уста-новленных лимитов;

за сверхлимитное и нерациональное использование природных ресурсов;

на воспроизводство и охрану природных ресурсов. В ч. 2 Налогового кодекса РФ в разделе «Федеральные налоги»

установлены сборы за пользование объектами животного мира и за пользование объектами водных ресурсов, водный налог и налог на до-бычу полезных ископаемых. В разделе «Местные налоги» установлен земельный налог.

Действующая законодательная база РФ обеспечивает взимание платы за загрязнение окружающей среды на основании следующих нормативных актов:

федерального закона 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды»;

постановление Правительства РФ от 28.08.1992 № 632 (ред. от 06.03.2012) «Об утверждении Порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной сре-ды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия»;

постановление Правительства РФ от 12.06.2003 № 344 (ред. от 08.01.2009) «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления».

155

Плата за загрязнение

На практике плата за загрязнение окружающей среды исчисляется в соответствии с «Инструктивно-методическими указаниями по взима-

нию платы за загрязнение окружающей среды», утвержденными Мин-природы РФ от 26.01.1993 (ред. от 15.02.2000, с изм. от 12.07.2011). Этими указаниями установлен перечень видов воздействий, за которые с предприятий взимается плата, а именно за:

выброс в атмосферный воздух загрязняющих веществ (ЗВ) от стационарных и передвижных источников;

сброс ЗВ в поверхностные и подземные водные объекты, на ре-льеф местности, а также любое их подземное размещение;

размещение отходов производства и потребления. Масса выбросов (сбросов) загрязняющих веществ подразделяется

на следующие категории: предельно допустимые выбросы, сбросы (ПДВ и НДС); временно согласованные выбросы, сбросы (ВСВ и ВСС) или

лимиты, устанавливаемые на период достижения ПДВ и НДС; превышение нормативных (при отсутствии утвержденных ВСВ,

ВСС или лимитов) или временно согласованных (лимитных) выбросов (сбросов) считается сверхлимитными выбросами (сбросами).

Итоговый размер платы предприятия в конкретном году

пр притог инд особ.терП П К К , (4.1)

где Кинд – коэффициент индексации платы в конкретном году; Кособ.тер = 2 дополнительный коэффициент для особо охраняемых при-родных территорий, зон экологического бедствия, районов Крайнего Севера. Для остальных территорий Кособ.тер = 1.

Плата предприятия за выбросы, сбросы ЗВ, размещение отходов и другие виды воздействия Ппр:

Ппр = Пдоп + Плим + Псверхлим, (4.2)

где Пдоп – плата за загрязнение в границах предельно допустимых нор-мативов; Плим – плата за загрязнение, превышающее границы предельно допустимых нормативов, но в пределах установленных лимитов; Псверхлим – плата за сверхлимитное загрязнение окружающей среды.

Платежи за предельно допустимые выбросы, сбросы загрязняющих веществ, размещение отходов осуществляются за счет себестоимости продукции (работ, услуг), а платежи за превышение их – за счет прибы-ли, остающейся в распоряжении природопользователя.

156

Внесение платы за загрязнение не освобождает природопользовате-лей от выполнения мероприятий по охране окружающей природной сре-ды, а также уплаты штрафных санкций за экологические правонаруше-ния и возмещения вреда, причиненного загрязнением окружающей природной среды народному хозяйству, здоровью и имуществу граждан.

В общем виде формирование действующей платы за загрязнение окружающей среды можно представить в виде схемы (рис. 4.1).

Атмосфера Гидросфера Литосфера

ПДВ НДС Лимиты

ВСВ ВСС -

Сверхлимиты Сверхлимиты Сверхлимиты

доп допэкол.сит гор базП

n

ii

К К C М

лим лимэкол.сит гор базП 5

n

ii

К К C М

сверхлимэкол.сит гор базП 25

nсверх

ii

К К C М сверх сверхлимэкол.сит гор базП 5

n

ii

К К C М

Рис. 4.1. Формирование платы за негативное воздействие на окружающую среду в РФ

Плата за выбросы и сбросы загрязняющих веществ

Стационарные источники

Плата предприятий за выбросы (сбросы) ЗВ от стационарных ис-точников определяется как

пр доп лим сверхлимст ст ст стП П П П . (4.3)

Слагаемые рассчитываются как

доп доп допст диф.П

n

i ii

C М , (4.4)

где i = 1, 2 …n – загрязняющее вещество, выбрасываемое в пределах допустимого норматива; доп

iМ – масса i-го ЗВ, выбрасываемого в преде-

лах допустимого норматива, т; допдиф.iC – дифференцированная ставка пла-

ты за выброс 1 тонны i-го ЗВ в пределах допустимого норматива, руб./т;

лим лим лимст диф.П

m

j jj

C М , (4.5)

157

где j = 1, 2 …m – загрязняющее вещество с выбросом, превышающим норматив, но в пределах установленного лимита; лим

jМ – масса j-го ЗВ,

превышающего норматив, но в пределах установленного лимита, т; лимдиф.jC – дифференцированная ставка платы за выброс 1 тонны j-го ЗВ

сверх норматива, но в пределах установленного лимита, руб./т;

сверхлим лим сверхлим лим сверхлимст штраф диф. диф.П 5

k k

l l l ll l

К С М C М , (4.6)

где l = 1, 2 … k – загрязняющее вещество с выбросом сверх установлен-ного лимита; сверхлим

lМ – масса l-го сверхлимитного ЗВ, т; штрафК = 5 –

коэффициент штрафных санкций. Дифференцированная ставка платы за выброс (сброс) ЗВ определя-

ется

диф баз экол.сит горC C К К , (4.7)

где базC – базовый норматив платы за загрязнение в границах предель-но допустимых нормативов; экол.ситК – коэффициент экологической си-туации, учитывающий общую экологическую ситуацию и экологиче-скую значимость атмосферы (или состояние водного бассейна) на территории экономического района РФ; горК = 1,2 – дополнительный

коэффициент, вводимый при расчетах платы за выброс ЗВ в атмосфер-ный воздух городов.

В общем случае масса фактически выбрасываемого ЗВ является суммой:

факт доп лим сверхлимМ М М М . (4.8)

Передвижные источники

Плата предприятия за выбросы ЗВ от передвижных источников (например, транспортных средств) в пределах установленных лимитов определяется по количеству израсходованного топлива разного вида.

Расчет проводится по формуле

прпередв экол.сит горП

t

j jj

К K Q C , (4.9)

где j – вид использованного топлива; Qj – количество топлива j-го вида, использованного предприятием за отчетный период, т; Сj – удельная плата за допустимые выбросы ЗВ, образующиеся при сжигании 1 тонны этого вида топлива (табл. 4.1), руб./т.

158

Таблица 4.1 Ставки платы за выбросы

при сжигании передвижными источниками 1 тонны топлива

Топливо Единицы измерения Норматив платы, руб./т или руб./м3

Бензин неэтилированный т 1,3 Дизельное топливо т 2,5 Керосин т 2,5 Сжатый природный газ тыс. м3 0,7 Сжиженный природный газ т 0,9

Если государственные органы, уполномоченные в этой сфере, устанавливают при инструментальной проверке превышение техниче-ских нормативов выбросов ЗВ у транспортных средств, то плата за пре-вышение допустимых выбросов от передвижных источников взимается с предприятия как за сверхлимитный выброс, т. е. умножается на коэф-фициент штрафных санкций Кштраф = 52. Если используются нейтрали-зующие выбросы устройства – применяют понижающие коэффициенты:

0,05 – для автотранспорта на газовом топливе или неэтилирован-ном бензине;

0,1 – для другого транспорта.

Плата за размещение отходов

Особенностью взимания платы при размещении отходов является то, что за отходы производства и потребления всех классов опасности для окружающей среды, временно (не более 1 года) накапливаемые с целью их дальнейшего использования в собственном производстве или для передачи на иные предприятия для повторного использования, а также передачи на специализированные предприятия по утилизации, демеркуризации, сжиганию отходов и т. п., плата за загрязнение окру-жающей среды не начисляется. Обязательным условием при этом явля-ется временное размещение и хранение отходов в условиях, соответ-ствующих установленным требованиям.

Плата за размещение отходов определяется аналогично плате за выбросы от стационарных источников:

пр лим сверхлимотх отх отхП П П . (4.10)

Дифференцированная ставка платы за размещение 1 тонны отхода i-го вида в пределах установленного лимита определяется как

отх отхдиф баз экол.сит размC C К К , (4.11)

159

где отхбазC – базовый норматив платы за загрязнение вследствие размеще-

ния 1 тонны отходов определенного вида (класса опасности) в пределах установленного годового лимита, руб./т. (табл. 4.2); экол.ситК – коэффи-циент экологической ситуации, учитывающий общую экологическую ситуацию и экологическую значимость почв в конкретном регионе;

размК – коэффициент размещения (табл. 4.3).

За отходы, накопленные до 1991 года, плата не взимается.

Таблица 4.2 Базовый норматив платы за размещение отходов

Вид отхода (по классам опасности для окружающей среды)

Норматив платы за размещение 1 т. отходов в пределах

годового лимита, руб./т

I класс опасности (чрезвычайно опасные) 1739,2 II класс опасности (высоко опасные) 745,4 III класс опасности (умеренно опасные) 497 IV класс опасности (мало опасные) 248,4 V класс опасности (практически не опасные): в добывающей промышленности; в перерабатывающей промышленности; прочие

0,4

15 (руб./м3) 8

Таблица 4.3 Коэффициенты размещения отходов

Характеристика условий размещения отходов и их особенности размК

На специальных полигонах и промышленных площадках, оборудованных в соответствии с установленными требованиями и расположенных в пределах промышленной зоны источников негативного воздействия

0,3

Отходы, подлежащие временному накоплению и фактически использованные (утилизированные) в течение 1 года с момента размещения в собствен-ном производстве в соответствии с технологиче-ским регламентом или переданные для использо-вания в течение отчетного периода либо 1 года с момента образования отходов при условии их размещения в соответствии с установленными требованиями

0

160

Окончание табл. 4.3

Характеристика условий размещения отходов и их особенности размК

На территории, не предназначенной для разме-щения отходов (несанкционированная свалка). Нарушение правил захоронения

5Кместа, Кместа = 5 при размещении отходов в границах горо-дов, населенных пунктов, водоохранных территорий,Кместа = 3 при размещении отходов на расстоянии ме-нее 3 км от границ выше-перечисленных объектов

Примеры

Пример 1. Рассчитать для томской фабрики сумму платы за загряз-нение атмосферного воздуха оксидами азота, выброшенными стационар-ным источником в количестве 250 кг. Установленная величина ПДВ – 0,2 т, а величина временно согласованного сверхнормативного выброса – 0,105 т. Норматив платы за выброс NOx в пределах допустимого нормати-ва составляет 35 руб./т., а сверх норматива, но в пределах установленного лимита – 175 руб./т. Коэффициенты, учитывающие экологические факто-ры: Кэкол.сит = 1,9; Кгор = 1,2; Кинд

2003 = 1; Кособ.тер = 1. Решение. Фактические выбросы не превысили величину установлен-

ного лимита (ВСВ = 0,2 + 0,105 = 0,305 т), поэтому расчет платы таков: Проверяем, превышает ли фактическая масса выбросов установ-

ленные допустимые нормативы (ПДВ). Если превышает, т. к. 0,25 > ПДВ (0,2 т), то плату за массу ЗВ в пределах установленного норматива ПДВ ( доп

NOxМ = 0,2 т) определяем по формулам (4.4) и (4.7):

доп доп допст баз экол.сит гор NOП 35 1,9 1,2 0,2 15,96 руб.

xC К К М

Определяем, превышает ли оставшаяся масса ЗВ ВСВ. Не превы-шает, т. к. 0,25 – 0,2 = 0,05 т < ВСВ (0,105 т). Плата за массу выброса NOx сверх ПДВ, но в пределах лимита (ВСВ) ( лимМ = 0,25 – 0,2 = 0,05 т) определяется по формулам (4.5) и (4.7):

лим доп допст баз экол.сит гор NOП 175 1,9 1,2 0,05 19,95 руб.

xC К К М

Общий размер платы фабрики за выброс NOx определяется по фор-мулам (4.1) и (4.3)

пр доп лимст инд особ.тер ст стП П П 1 1 15,96 19,95 35,91 руб.К К

161

Пример 2. Для служебных поездок в пределах города сотрудников дирекции томского представительства ОАО «ЭкоПром» в 2004 г. израс-ходовано 30000 л неэтилированного бензина марки АИ-95. Плотность бензина 0.755 кг/л. Какова величина платы за загрязнение атмосферы? Коэффициенты, учитывающие экологические факторы: Кэкол.сит = 1,2; Кгор = 1,2; Кинд

2004 = 1; Кособ.тер = 1. Решение. Расчет платы проводится по формулам (4.1), (4.9) и дан-

ным табл. 4.1, а также с учетом плотности бензина. Масса израсходованного бензина

Qбенз = 30000 0,755 = 22650 кг/год = 22,65 т/год. Итоговая плата предприятия за загрязнение атмосферного воздуха

передвижными источниками определяется по уравнению

притог инд особ.тер экол.сит гор бенз бензП 1 1 1,9 1,2 19,29 1,3

62,89 руб.

К К К К Q C

Пример 3. Рассчитать величину платы за размещение на своей тер-ритории в 2003 г. обрезков бумаги (отходы 5-го класса опасности), об-разовавшихся до 2002 г. в подмосковной типографии № 2, в количестве 18,5 м3 при установленном лимите размещения отходов этого класса 22 м3/год. Коэффициенты, учитывающие экологические факторы (со-стояние почвы в центральном экономическом районе России – 1,6): Кразм = 1, Кинд

2003 = 1, Кособ.тер = 1. Решение. Установленный лимит размещения отходов производства

не был превышен, предприятие также не утилизировало отходы и не пе-редало их специализированным предприятиям в течение года. Расчет платы за размещение отходов выполняется с использованием формул (4.1), (4.10), (4.4) и (4.11) и табл. 4.2:

пр лим отх допитог отх инд особ.тер баз экол.сит разм инд особ.терП П

18,5 15 1 1 444,0 руб.

К К C М К К К К

Задания

1. В фирме ООО «Пластиковые окна», находящейся в г. Санкт-Петербурге, в течение года образуются определенные виды отходов (табл. 4.4). Определить величину платы за размещение отходов в 2013 го-ду, если известно, что срок действия разрешения на размещение отходов производства и потребления заканчивается 12.12.2012 г. Коэффициенты, учитывающие экологические факторы: Кинд

2013 = 2,20; Кэкол.сит = 1,3. 2. При осуществлении деятельности в Хабаровском крае в ФГУП

«Почта России» образуются отходы всех классов опасности (табл. 4.5). Определить плату за размещение отходов, если на предприятие количество

162

образовавшихся отходов не превышает установленных лимитов. Коэффи-циенты, учитывающие экологические факторы: Кинд

2012 = 2,05; Кэкол.сит = 1,1. 3. Определить плату за размещение отходов от эксплуатации одного

автотранспортного средства в 2010 году. Исходные данные представлены в табл. 4.6. Коэффициенты, учитывающие экологические факторы: Кинд

2010 = 1,79; Кэкол.сит = 1,2 (Западно-Сибирский регион).

Таблица 4.4 Количество отходов,

образующихся на предприятии ООО «Пластиковые окна»

Класс опасности отхода для окружающей

среды

Наименование отхода

Количествово образованных

отходов в 2013 году, т

Лимиты,т/год

1-й класс опасности

Ртутные лампы, люминесцент-ные ртутьсодержащие трубки

отработанные и брак 0,003 0,003

Всего 1-го класса опасности: 0,003 0,003

4-й класс опасности

Отходы затвердевшего поли-винилхлорида и пенопласта

на его базе 5 6

Мусор от бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный)

3 2,17

Всего 4-го класса опасности: 8,0 8,17

5-й класс опасности

Стеклянный бой незагрязнен-ный (исключая бой стекла электронно-лучевых трубок и люминесцентных ламп)

24 24

Всего 5-го класса опасности: 24 24 ИТОГО: 32,003 32,173

Таблица 4.5 Количество отходов,

образующихся на предприятии ФГУП «Почта России»

Класс опасности отходов

Наименование отхода Количество,

т/год

1-й класс опасности

Всего 0,0,19 Люминесцентные ртутьсодержащие трубки

отработанные и брак 0,019

2-й класс опасности

Всего 0,022 Аккумуляторы свинцовые отработанные

неповрежденные с не слитым электролитом 0,022

163

Окончание табл. 4.5

Класс опасности отходов

Наименование отхода Количество,

т/год

3-й класс опасности

Всего 0,016 Масла автомобильные отработанные 0,016

4-й класс опасности

Всего 12,129 Шины пневматические отработанные 0,058

Обтирочный материал, загрязненный маслами (содержание масел менее 15 %)

0,001

Мусор от бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный)

7,77

Смет уличный 4,3

5-й класс опасности

Всего 4,728 Лом алюминия несортированный 0,008

Лом черных металлов несортированный 0,03 Отходы полиэтилена в виде пленки 0,15

Отходы упаковочной бумаги незагрязненные 2,2 Отходы упаковочного картона незагрязненные 2,3

Отходы веревок и канатов 0,04 Итого: 16,914

Таблица 4.6 Характеристика отходов, образующихся при эксплуатации

одной грузовой машины ГАЗ 3302 с карбюраторным двигателем

Класс опасности отхода

Наименование отхода Код

отхода

Норматив образования отходов, т/год

2-й класс опасности

Отходы аккумуляторов свинцовых отработанных неповрежденных,

с неслитым электролитом

921 101 01 13 01 2

0,036

3-й класс опасности

Масла автомобильные отработанные 541 002 02

02 03 3 0,047

4-й класс опасности

Шины пневматические отработанные 575 002 00

13 00 4 0,045

Обтирочный материал, загрязненный маслами

(содержание масел менее 15 %)

549 027 01 01 03 4

0,026

Шлам от мойки автотранспорта 547 000 00

04 00 4 0,12

164

Окончание табл. 4.6

Класс опасности отхода

Наименование отхода Код

отхода

Норматив образования отходов, т/год

5-й класс опасности

Лом алюминия несортированный 353 101 01

01 99 5 0,635

Лом черных металлов несортированный

351 301 00 01 99 5

0,195

Итого: 1,104

4. Определить, какое количество денежных средств сэкономит Ад-министрация брянской области, имея на балансе Муниципальное обра-зовательное учреждение «Белобугорская средняя образовательная шко-ла», при наличии и отсутствии разрешения на выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Коэффициенты, учитывающие экологи-ческие факторы: Кинд

2009 = 1,62 (1,32); Кэкол.сит = 1,9 (Центральный рай-он). Исходные данные представлены в табл. 4.7.

Таблица 4.7 Характеристика загрязняющих веществ,

образующихся при эксплуатации котельной на твердом топливе (дрова)

Наименование загрязняющего

вещества

Код загрязняющеговещества

Количество загрязняющеговещества, отходящего

от источника выделения, т/год

Норматив платы, руб./т

в пределах ПДВ ВСВ

Азота диоксид 0301 0.488 52 260 Азота (II) оксид 0304 0.079 35 175 Углерод (Сажа) 0328 1.625 3,7 18,5 Углерод оксид 0337 10.406 0,6 3 Бенз/а/пирен 0703 1.9105 2049801 10249005Взвешенные вещества

2902 0.78 13,7 68,5

5. Определить плату за загрязнение атмосферного воздуха в 2011 го-ду Томским хлебозаводом, имеющим два источника загрязнения атмо-сферы: котельную и пекарню. Данные по количеству образовавшихся веществ представлены в табл. 4.8. У предприятия отсутствует разреше-ние на ВСВ. Коэффициенты, учитывающие экологические факторы: Кинд

2010 = 1,93; Кэкол.сит = 1,2 (Западно-Сибирский район).

165

Таблица 4.8 Характеристика загрязняющих веществ,

образующихся на предприятии Томский хлебозавод Наименование

производства

Наименование загрязняющего

вещества

Код

ЗВ

Количество ЗВ

, отходящего

от источника

выделения,

т/год

Установленная

для предприятия

величина

ПДВ

, т/год

Плата

за

загрязнение

, руб.

/т

Котельная на дровах

Азота диоксид 0301 0.047 0.047 52 Азота (II) оксид 0304 0.008 0.008 35 Углерод (сажа) 0328 0.156 0.156 3,7 Углерод оксид 0337 1.006 1.006 0,6 Бенз/а/пирен 0703 3.4106 3.4106 2049801

Взвешенные вещества 2902 0.075 0.075 13,7

Пекарня

Этанол (спирт этиловый)

1061 0.334 0.234 0,4

Ацетальдегид 1317 0.030 0.020 205 Этановая кислота

(уксусная кислота) 1555 0.012 0.002 35

Пыль мучная 3721 0.013 0.003 –

6. Определить плату за загрязнение атмосферного воздуха животно-водческого комплекса в Республике Дагестан, состоящего из 3-х коровни-ков на 200 голов скота каждый, 3-х телятников на 160, 60, 200 голов скота, соответственно и одной валовни на 200 голов. Коэффициенты, учитыва-ющие экологические факторы: Кинд

2013 = 2,20; Кэкол.сит = 1,6 (Северо-Кавказский регион). Исходные данные представлены в табл. 4.9.

Таблица 4.9 Характеристика загрязняющих веществ,

образующихся при обслуживании животноводческого комплекса

Наименование загрязняющего

вещества

Код ЗВ

Фактическийвыброс ЗВ,т/год

Установленная для предприятия

величина ПДВ, т/год

Плата за загрязнение,

руб/т

Аммиак 0303 4.877 4,7 52 Метан 0410 0.00018 0.00019 50 Микроорганизмы, кл 2603 7.991012 7.991012 Пыль меховая (шерстяная, пуховая)

2920 12,133 15,133 68

Углекислый газ 9001 9.2105 5.2105

166

7. Предприятие Томской обл. ЗАО «Аграрная группа» в процессе своей хозяйственной деятельности в 2012 г. выбросило в атмосферу от стационарных источников и сбросило в р. Томь загрязняющие вещества. На предприятии имеются отходы, не использованные в собственном про-изводстве и не утилизированные в течение года. На балансе предприятия имеются передвижные источники загрязнения окружающей среды. В табл. 4.10–4.12 приведены количества загрязняющих веществ, сведения о размещенных отходах, установленные нормативы и другие данные, не-обходимые для расчетов. В табл. 4.13 приведены сведения о передвижных источниках загрязнения атмосферы, состоящих на балансе предприятия, об их годовом расходе топлива. Коэффициенты, учитывающие экологиче-ские факторы: Кэкол.сит = 1,2 (для атмосферного воздуха и почвы); Кэкол.сит = 1,03 (для бассейна р. Оби); Кинд = 1,79; Кособ.тер = 1.

Таблица 4.10 Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу

от стационарных источников предприятия

№ Загрязняющее вещество

Фактический выброс ЗВ,

т/год

Установленная для предприятия величина, т/год

Норматив платы, руб./т

в пределах

ПДВ ВСВ ПДВ ВСВ

1 Альдегид

пропионовый 4,362 3 1,0 205 1025

2 NO2 48,199 47 5,0 52 260 3 CO 88,902 90 12,0 0,6 3 4 Сероводород 11,464 10 1,1 257 12855 Аммиак 73,659 75 10,0 52 260

Таблица 4.11

Характеристика сбросов загрязняющих веществ предприятием в р. Томь

№ Загрязняющее вещество

Фактическийвыброс ЗВ,

т/год

Установленная для предприятия величина, т/год

Норматив платы, руб./т

в пределах

ПДС ВСС ПДС ВСС

1 Нефть

и нефтепродукты 3,00 1,0 0,5 5510 27550

2 Фенол 0,01 0,02 – 275480 1377405

3 Взвешенные вещества

20,00 25,00 30 366 1830

167

Таблица 4.12 Характеристика отходов предприятия,

не использованных в собственном производстве и не переданных на утилизацию в течение года

№ Наименование

отхода Класс

опасности Установленный

лимит, т Норматив платы, руб./т

(руб./м3)

Фактическое количество

отходов, руб./т(руб./м3) величина ед. изм

1 Опилки

древесные 5 32 м3 15 34

2 Металлолом 4 500 м3 15 500

3 Твердые бы-товые отходы

4 10 т 248,4 23,8

4 Опилки дре-весные про-масленные

3 0,1 т 497 0,1

5 Кислота акку-муляторная

2 0,5 т 745,4 0,5

6 Лампа люми-несцентная

1 0,5 т 1739,2 0,45

Таблица 4.13 Перечень передвижных источников на балансе предприятия

и их годовой расход топлива

Вид источника

Количество источников,

шт.

Топливо Устройство

нейтрализации ЗВ Вид

Общее количество,

т/год

Легковые ав-томобили

15 Бензин неэтили-

рованный (АИ-93)

90 есть

8 Дизельное топливо

80 нет

Грузовые ав-томобили

40 Бензин неэтили-рованный (А-76)

190 нет

Автомобили на газовом топливе

15 Сжиженный газ 35 нет

Строительно-дорожные машины

5 Дизельное топливо

18 нет

168

А. Рассчитайте плату предприятия в целом и по основным видам платежей: за выбросы стационарных и передвижных источников, за сбросы, за размещение отходов.

B. Во сколько раз изменятся платежи предприятия за выбросы в 2011 г., если будет использована новая технология, которая позволит снизить выбросы CO на 40 %?

C. Расчеты показали, что новое оборудование может уменьшить выбросы оксида азота в 4 раза, однако выбросы взвешенных веществ увеличатся на 15 кг. На какую сумму изменятся платежи предприятия?

D. На какую сумму изменятся платежи предприятия в 2011 г. при переводе всего автотранспорта на сжиженный газ (расход топлива условно считать неизменным)?

E. Будет ли эффективно строительство очистных сооружений для очистки сточных вод от нефтепродуктов на 80 % перед их сбросом в ре-ку, если затраты на строительство и эксплуатацию сооружений оцени-ваются в 100 тыс. рублей?

F. Какое природоохранное мероприятие даст больший экономиче-ский эффект: строительство нефтеловушки, описанной в вопросе 5, или использование отстойника взвешенных веществ с эффективностью улавливания 90 %, если затраты на строительство и эксплуатацию по-следнего оценивается в 20 тыс. рублей?

G. Снижение в 2 раза выброса какого загрязняющего вещества поз-воляет максимально снизить платежи предприятия за загрязнение?

H. На сколько и во сколько раз изменятся платежи предприятия за размещение отходов, если они оборудуют в соответствии с установлен-ными требованиями на своей территории специальную промышленную площадку для металлолома?

I. Как и на сколько изменятся платежи предприятия за размещение отходов, если половина образующегося металлолома и все древесные опилки, указанные в табл. 4.6, будут в течение года полностью исполь-зоваться (утилизироваться)?

J. На сколько изменятся платежи, если отходы в течение последу-ющих двух лет будут размещаться на несанкционированной свалке?

8. Предприятие, находящееся в Западно-Сибирском экономическом регионе, в процессе своей хозяйственной деятельности в 2012 г. выбросило в атмосферу от стационарных источников и сбросило в реку загрязняющие вещества. В табл. 4.14 приведены количества загрязняющих веществ, уста-новленные нормативы и другие данные, необходимые для расчетов.

Рассчитать плату предприятия за загрязнение окружающей среды и размер ущерба, причиненного атмосферному воздуху. Коэффициен-ты, учитывающие экологические факторы: Кинд = 2,05; Кэкол.сит = 1,2; ПДКбензол = 0,1 мг/м3, ПДКоксид кобальта = 0,001 мг/м3, Т = 10405 руб/т.

169

Таблица 4.14 Характеристика выбросов ЗВ в атмосферу и гидросферу

от стационарных источников предприятия

№ Загрязняющеевещество

Среда загрязнения

Фактическийвыброс ЗВ,

т/год

Установленная для предприятия величина, т/год

Норматив платы

в пределахПДВ, руб/

т ПДВ ВСВ

1 Бензол Атмосферный

воздух 40 30 5 21

2 Оксид кобальта

Атмосферный воздух

18 15 5 2050

3 Фенол Поверхностные

воды 0,02 0,02 275481

4 Цианиды Поверхностные

воды 17 10 2 5510

9. Предприятие, находящееся в Северо-Западном экономическом

регионе, в процессе своей хозяйственной деятельности в 2012 г. выбро-сило в атмосферу от стационарных источников и сбросило в реку за-грязняющие вещества. В табл. 4.15 приведены количества загрязняю-щих веществ, установленные нормативы и другие данные, необходимые для расчетов.

Таблица 4.15

Характеристика выбросов ЗВ в атмосферу и гидросферу

от стационарных источников предприятия

№ Загрязняющее вещество

Среда загрязнения

Фактический выброс ЗВ,

т/год

Установленная для предприятия величина, т/год

Нормативплаты

в пределах ПДВ, руб/

т ПДВ ВСВ

1 Бензапирен Атмосферный

воздух 0,005 0,01 2049801

2 Ацетон Поверхностные

воды 18 15 5 5510

170

На балансе предприятия имеются передвижные источники загряз-нения окружающей среды, которыми в 2012 г. израсходовано 250 т не-этилированного бензина марки АИ-95.

В 2012 году на предприятии произошел аварийный выброс бенза-пирена, m = 0,01 т.

Рассчитать плату предприятия за загрязнение окружающей среды на основании данных, приведенных в таблице, а также размер ущерба, причиненного атмосферному воздуху. Коэффициенты, учитывающие экологические факторы: Кинд = 2,05; Кэкол.сит = 1,5; Кгор = 1,2; ПДКбензапи-

рен = 1·106 мг/м3; Т = 10405 руб/т; С = 1,3 руб/т. Перечень рекомендуемой литературы к главе IV: [1], [14–15], [20],

[22], [27], [31], [34], [38].

171

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акимова Т.А. Экология. Природа – Человек – Техника. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Экономика, 2007. – 511 с.

2. Алексеев С.В. и др. Экология человека: учебник. – М.: Икар, 2002. – 770 с.

3. Баландин Р.К. Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие. – М.: Зна-ние, 1988. – 205 с.

4. Басов В.М. Задачи по экологии и методика их решения: учебное пособие. – 3-е изд. – М.: Едиториал УРСС, 2009. – 160 с.

5. Белозерский Г.Н. Радиационная экология: учебник. – М.: Акаде-мия, 2008. – 384 с.

6. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. – М.: Наука, 1989. – 250 с. 7. Войткевич Г.В., Вронский В.А. Основы учения о биосфере. – М.:

Просвещение, 1989.– 160 с. 8. Галюжин С.Д. и др. Общая и прикладная экология: учебное посо-

бие для студентов ВУЗа. – Минск: Дизайн ПРО, 2003. – 192 с. 9. Гора Е.П. Экология человека: учебное пособие. – 2-е изд., перераб.

и доп. – М.: Дрофа, 2007. – 540 с. 10. Гриценко А.И. Экология. Нефть и газ. – М.: Наука, 1997. , 598 с. 11. Дмитриев А.Н., Шитов А.В. Техногенное воздействие на природ-

ные процессы Земли. Проблемы глобальной экологии. – Новоси-бирск: Малускрипт, 2003. – 140 с.

12. Заиканов Г.Е. и др. Кислотные дожди и окружающая среда / под ред. Г.Е. Заиканова. – М.: Химия, 1991. – 236 с.

13. Ижко Ю.А., Колесник Ю.А. Современное состояние биосферы и экологическая политика. – СПб.: Питер, 2007. – 192 с.

14. Коробкин В.И. Экология: учебник. – 13-е изд. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. – 608 с.

15. Макар С.В. Основы экономики природопользования: учебное по-собие. – М.: ИМПЭ, 1998. – 192 с.

16. Мамин Р.Г. Безопасность природопользования и экология здоро-вья: учебное пособие. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2003. – 238 с.

17. Мотузко Ф.Я. Основы экологии. – М.: Недра, 1994. – 126 с. 18. Назаренко О.Б. Экология: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ,

2007. – 100 с. 19. Небел Б. Наука об окружающей среде: Как устроен мир: в 2-х т.

Т. 1. – М.: Мир, 1993. – 424 с.

172

20. Николайкин Н.И. Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология: учебник для вузов. – 6-е изд. испр. – М.: Дрофа, 2008. – 623 с.

21. Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975. – 740 с. 22. Основы экономики природопользования: учебное пособие для ву-

зов / под ред. В.Н. Холиной. – СПб.: Питер, 2005. – 672 с. 23. Панин В.Ф., Сечин А.И., Федосова В.Д. Экология для инженера.

Учебное пособие. – М.: Ноосфера, 2000. – 284 с. 24. Петунин О.В. Сборник заданий и упражнений по общей экологии:

учебное пособие. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. – 189 с. 25. Петров К.М. Общая экология: взаимодействие общества и приро-

ды: учебное пособие для вузов. – СПб: Химия, 1997. – 352 с. 26. Пресман А.С. Организация биосферы и ее космические связи. – М.:

Гео-СИНТЕГ, 1997.–240 с. 27. Прищеп Н.И. Экология: практикум: учебное пособие. – М.: Аспект-

Пресс, 2007. – 272 с. 28. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды

в России: учебное и справочное пособие. – М.: Финансы и стати-стика, 1999. – 672 с.

29. Пугач Л.И. Энергетика и экология: учебник для высш. учеб. зав. – Новосибирск: Изд-во НГТХ, 2003. – 504 с.

30. Ревич Б.А. Загрязнение окружающей среды и здоровье населения. – М.: Изд-во МНЭПУ, 2001. – 264 с.

31. Резчиков Е.А. Экология: учебное пособие – 6-е изд. стереот. – М.: МГИУ, 2007. – 120 с.

32. Реймерс Н.Ф. Экология: Теории, законы, правила, принципы и ги-потезы. – М.: Россия Молодая, 1994. – 364 с.

33. Степановских А.С. Общая экология: учебник. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 510 с.

34. Снакин В.В. Экология и природопользование в России: энциклопе-дический словарь. – М.: Academia, 2008. – 815 с.

35. Барановская Н.В., Чубик М.П. Общая экология: практикум. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 38 с.

36. Шилов И.А. Экология: учебник для вузов. – 6-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 2009. – 512 с.

37. Хаскин В.В. Акимова Т.А., Трифонова Т.А. Экология человека: учебное пособие. – М.: Экономика, 2008. – 367 с.

38. Экология: сборник задач, упражнений и примеров: учебное пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Дрофа, 2006. – 508 с.

39. Экология города: учебник. – Киев. Либра, 2000. – 464 с.

173

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Темы для самостоятельной работы 1. История становления экологии. 2. Современные экологические проблемы и пути их решения. 3. Устойчивое развитие человечества. Проблемы. Пути решения. 4. Экологические кризисы и катастрофы в истории человечества. 5. Перспективы перехода России на модель устойчивого развития. 6. Методы исследований в экологии. 7. Моделирование в экологии. 8. Экологические факторы и их действие. 9. Экосистемы: структура и динамика. 10. Круговорот веществ в биосфере. 11. Учение В.И. Вернадского о биосфере. 12. Основные этапы эволюции жизни и биосферы. 13. Экологические законы Б. Коммонера. 14. Основные этапы эволюции жизни и биосферы. 15. Системные законы экологии. 16. Демографические проблемы планеты Земля. 17. Проблемы урбанизации. 18. Проблема пищевых продуктов. 19. Продукты генной инженерии как факторы окружающей среды. 20. Гигиенические аспекты жилой среды. 21. Здоровый образ жизни. 22. Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека. 23. Виды природных ресурсов и основы их рационального использо-

вания. 24. Загрязнение атмосферы. Методы очистки промышленных выбро-

сов от пыли и газов. 25. Прогноз последствий изменения климата на Земле. 26. Киотский протокол. 27. Озоновые дыры. Пути решения проблемы. 28. Кислотные дожди. 29. Транспорт и окружающая среда. Методы защиты атмосферного

воздуха от отработанных газов автомобилей. 30. Загрязнение гидросферы. Очистка сточных вод.

174

31. Биотехнологические процессы: очистка сточных вод, утилизация твердых бытовых отходов, восстановление загрязненных почв.

32. Проблема чистой воды. 33. Уменьшение загрязнения литосферы твердыми отходами. 34. Проблема охраны почв. 35. Минеральные удобрения: польза и вред. 36. Вторичное засоление: причины и решение проблемы. 37. Проблемы утилизации и хранения отходов производства. 38. Малоотходные технологии. 39. Атомная энергетика и окружающая среда. 40. Гидроэнергетика и окружающая среда. 41. Теплоэнергетика и окружающая среда. 42. Энергия – поиск подходов, приемлемых для окружающей среды

и развития. 43. Нетрадиционные методы производства энергии. 44. Экологические последствия чрезвычайных ситуаций техногенного

характера. 45. Экологические последствия аварий на химических производствах. 46. Экологические последствия лесных пожаров. 47. Ядерно-топливный цикл. Воздействие на окружающую среду. 48. Влияние деятельности Сибирского химического комбината на

окружающую среду и здоровье населения. 49. Последствия испытаний ядерного оружия и ядерной войны для

окружающей среды. 50. Захоронение радиоактивных отходов. 51. Законодательное управление природоохранной деятельностью. 52. Государственная экологическая экспертиза. Экологический кон-

троль. 53. Международное сотрудничество в области защиты окружающей

среды. 54. Экономический ущерб от загрязнения окружающей среды. Эффек-

тивность затрат на охрану природы. 55. Биологическая безопасность и биологический терроризм. 56. Мониторинг окружающей среды.

Для подготовки рефератов студенты могут использовать следую-

щие периодические издания: Геоэкология. – Научно-популярный журнал. Природа. – Научно-популярный журнал. Инженерная экология. – Научно-популярный журнал. Сибирский экологический журнал. – Научно-популярный журнал.

175

Экология промышленного производства. – Научно-популярный журнал. Наука и жизнь. – Научно-популярный журнал. Земля и Вселенная. – Научно-популярный журнал. Экология и жизнь. – Научно-популярный журнал. Экология и промышленность России. – Научно-популярный журнал. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. – Обзорная информация ВИНИТИ. Экология человека. – Научно-популярный журнал.

и интернет-ресурсы: http://www.green.tsu.ru/ – официальный сайт Департамента природ-

ных ресурсов Томской области; http://www.mnr.gov.ru/ – сайт Министерства природных ресурсов и

экологии РФ; http://www.zapoved.ru/ – особо охраняемые природные территории РФ; http://ecoportal.su/ – Всероссийский экологический портал; http://www.ecooil.su/ – сайт «Нефть и экология»; http://nuclearwaste.report.ru/ – сообщество экспертов. Тема: радиоак-

тивные отходы.

176

Приложение 2

Содержания белков, жиров, углеводов, калорийность, гликемический индекс (ГИ) в пищевых продуктах (на 100 г) и величина порции, содержащей одну хлебную единицу (ХЕ)

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИПростые Крахмал

1 Группа. Наиболее предпочтительные продукты

1.1. Источники белка

1.1.1. Мясо, птица Телятина отварная

30,7 0,9 – – 131

Кура отварная 25,2 7,4 – – 170 Индейка отварная 25,3 10,4 – – 195 Кролик отварной 24,6 7,7 – – 170

1.1.2. Рыба отварная или припущенная Горбуша 22,9 7,8 – – 162 Камбала 18,3 3,3 – – 103 Минтай 17,6 1 – – 79

Окунь морской 19,9 3,6 – – 112 Судак 21,3 1,3 – – 97 Треска 17,8 0,7 – – 78 Хек 18,5 2,3 – – 95 Щука 21,3 1,3 – – 97

Кальмар (филе) 18 2,2 – – 75 Крабы 18,7 1,1 0,1 – 85

Креветки 17,8 1,1 – – 81 1.1.3. Молочные продукты

Молоко обезжиренное

3 0,05 4,7 – 31 250 25

Кефир обезжиренный

4,3 1 5,30 – 49 250 25

Йогурт 1,5 % жирности без сахара

5 1,5 3,5 – 51 250 15

Творог нежирный

18 0,6 1,8 – 88

177

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИПростые Крахмал

Вареники с творогом 2 шт.

10,7 1,2 – 27 170 55

Сыры: пониженной жирности

25–30 окт.15 – – 190–255

1.2. Источники жиров Растительные нерафинирован-

ные масла, (кроме пальмо-вого, кокосового)

– 99,9 – – 899

1.3. Источники углеводов

1.3.1. Блюда Вареники

с картофелем 2 шт.

5,3 0,8 – 33 158 60

Картофель отварной в мундирах

2,4 0,4 0,5 11 82 110 65

Рис отварной коричневый

2,2 0,2 0,2 21,7 101 50 55

Рис отварной шлифованный

2,4 0,2 0,2 24,7 113 50 70

1.3.2. Каши Рисовая

вязкая на воде 1,5 0,1 1,1 16,3 78 75 70

Гречневая рассыпчатая

5,9 1,6 0,6 29,9 163 40 40

Гречневая вязкая на воде

3,2 3 1,3 15,8 90 75 40

Пшенная рас-сыпчатая

4,7 1,1 0,7 25,4 135 55 50

Пшенная вязкая на воде

3 0,7 1,4 16,2 90 75 50

Овсяная из «геркулеса» вязкая на воде

2,9 1,4 1,7 13,1 84 95 55

Перловая рассыпчатая

3,1 0,4 0,5 21,6 106 60 50

178

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Овсяная вязкая на воде

3 1,7 1,2 13,8 88 75 40

Пшеничная (Полтавская)

на воде 3,2 0,3 1,6 17,1 92 70 70

Ячневая рассыпчатая

3,4 0,4 0,5 21,6 108 60 50

Ячневая вязкая 2,3 0,3 1,3 14,4 76 90 50 Хлеб ржаной 6,5 1,1 – 41,3 190 30 50

1.3.3. Овощи Горошек зеленый

5 0,2 6 6,8 73 190 35

Капуста белокочанная

1,8 0,1 4,6 0,1 27 250 15

Капуста цветная отварная

0 0,3 3,5 0,5 26 250 15

Кабачки припущенные

0,7 1,9 5,3 – 40 200 15

Лук зеленый (перо)

1,3 – 3,5 – 19 180 15

Лук репчатый 1,4 – 9 0,1 41 150 20 Морковь 1,3 0,1 7 0,2 34 150 85 Огурцы 0,7 0,1 1,8 0,1 11 600 25

Перец сладкий 1,3 – 5,2 0,1 26 250 15 Зелень

(петрушка, укроп,салат, щавель)

1,5–3,7

0,4 1,7–6,8 0,6–1,2 17–49 600 0–15

Редис 1,2 0,1 3,5 0,3 21 300 15 Репа 1,5 – 5 0,3 27 225 15

Свекла отварная 1,8 – 10,6 0,2 49 140 70 Томаты 1,1 0,2 3,5 0,3 31 300 20

1.3.4. Бахчевые Арбуз

без кожуры с кожурой

0,7 0,2 8,7 0,1 38

135 70 230

Дыня 0,6 – 9 0,1 38 130 45 1.3.5. Фрукты

Абрикосы 0,9 0,1 9 – 41 120 35 Алыча 0,2 – 6,4 – 27 100 25

179

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Ананас 0,4 0,2 11,5 – 49 100 65 Бананы

без кожуры с кожурой

1,5 0,1 19 2 89 60

60 90

Вишня 0,8 0,5 10,3 – 52 90 25 Гранат

без кожуры с кожурой

0,9 – 11,2 – 52 100

30 200

Груша 0,4 0,3 9 0,5 42 100 33 Персики 0,9 0,1 9,5 – 43 130 30 Слива 0,8 – 9,5 0,1 43 70 25 Хурма 0,5 – 13,2 – 53 90 45 Черешня 1,1 0,4 10,6 – 50 100 25 Яблоки 0,4 0,4 9 0,8 45 100 35 Апельсин без кожуры с кожурой

0,9 0,2 8,1 – 40 130

40 180

Грейпфрут без кожуры с кожурой

0,9 0,2 6,5 – 35 130

25 170

Лимон 0,9 0,1 3 – 33 20 Мандарин без кожуры с кожурой

0,8 0,3 8,1 – 40 120

40 180

Брусника 0,7 0,5 8 – 43 170 25 Виноград 0,6 9,2 15 – 65 70 45 Клубника 0,8 0,4 6,2 0,1 34 190 40 Клюква 0,5 – 3,8 – 26 150 20

Крыжовник 0,7 0,2 9,1 – 43 140 40 Малина 0,8 0,3 8,3 – 42 170 30

Смородина красная

0,6 0,2 73 – 39 150 30

Смородина черная

1 9,2 6,7 0,6 38 120 30

1.3.6. Грибы Белые свежие 3,7 1,7 1,1 – 23 Шампиньоны

свежие 4,3 1 0,1 – 27

180

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

1.3.7. Квашенья, соленья Капуста квашеная

1,8 – 2,2 – 19

1.3.8. Фрукты сушеные Курага 5,2 – 55 – 234 20 30 Изюм 1,8 – 66 – 262 20 65

Чернослив 2,3 – 57,8 0,6 242 20 25 Яблоки 2,2 – 44,6 3,4 199 20 30 Финики 2,5 – 68,5 0 281 25 60

1.3.9 Мёд Мед

натуральный 0,8 – 74,8 5,5 314 15 80

1.3.10 Супы Борщ, щи

вегетарианские 1 2 2,2–3,3 1,6–2,2 40–48 300–200 30

Картофельный, с макаронными изделиями

1,4 2,1 1,3 7,1 48 150 40

Гороховый 3,4 2,2 – 8,2 66 150 30 Бульон куриный 0,5 0,1 – – 3 Бульон мясной 0,6 0,2 – – 4

2 Группа

2.1. Источники белка

2.1.1. Мясо, птица Говядина вареная

25,8 16,8 – – 254

Говядина тушеная

(жир–5,мука) 14,3 5,3 – 3,3

Гуляш говяжий 12,3 12,2 – 3,9 175 Говядина жареная

28,6 6,2 – – 170

Бифштекс 28,8 11 – – 214 Бефстроганов 18 14,3 – 06.июн 228 200 50 Баранина отварная

22 17,2 – – 243

Печень гов. тушеная

11 9,6 – – 165

181

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Печень говяжья жареная

(мука, жир) 22,8 10,2 – 10,8 227 120 50

Кура жареная 26,3 11 – – 204 Индейка жареная 26,2 13,5 – – 226

2.1.2. Рыба жареная Камбала 18,5 8,6 – 3,6 166 Карп 19 11,1 – 3,6 190

Минтай 15,8 5,4 – 3,5 126 Окунь морской 21 9,7 – 4,2 188

Судак 17,8 5,7 – 3,3 136 Треска 15,9 5,1 – 3,2 121 Хек 16 6,3 – 3,3 134 Щука 17,7 5,8 – 3,4 137

2.1.3. Икра Красная икра 31,6 13,8 – – 251

Черная зернистая 28,6 9,7 – – 203 Минтаевая 28,4 1,9 – – 131

2.1.4. Молочные продукты Молоко 3,2 % 2,8 3,2 4,7 – 58 250 25 Кефир жирный 2,8 3,2 4,1 – 56 250 25

Творог полужирн.

16,7 9 2 – 56

Сырники из нежирного

творога 18,9 3,3 1,9 10,6 160 100 70

Сырники из полужирного

творога 17,6 11,3 1,6 10,6 224 100 65

Запеканка из нежирного

творога 17,6 4,2 8,3 6,3 171 75 70

Запеканка из полужирного

творога 16,4 11,7 7,8 6,3 231 75 65

2.1.5. Сыры Голландский 26 26,8 – – 352 Костромской 25,2 26,3 – – 345

182

Продукт Белки,

г Жиры, г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИПростые Крахмал

Брынза 17,9 20,1 – – 260 Колбасный копченый

23 19 – – 270

Плавленые сыры 22 20 – – 340 2.2. Источники жиров

Растительные масла рафини-рованные

– 99,8 – – 899

Маргарин 0,3 82 1 – 743 2.3. Источники углеводов

2.3.1. Овощи Картофель жареный

2,8 9,5 1,6 21,8 192 50 95

Запеканка картофельная

3 53 1,7 14,9 128 70 90

Лук репчатый 2 14,8 12 0,1 187 100 15 Капуста

белокочанная тушеная

2 33 9 0,6 75 250 15

Капуста цветная 3,1 6,1 2,8 2,7 89 150 30 Кабачки жареные 1,1 6 6,2 1,5 83 200

Голубцы овощные

2 5,2 5,1 4,5 93 120 55

2.3.2. Консервы овощные Горошек зеленый

3,1 0,2 3,3 3,2 40 150 35

Томаты 1,1 – 3,5 0,3 20 200 15 Фасоль

стручковая 1,2 0,1 1,6 0,9 16 300 30

Икра из баклажан

1,7 13,3 4,5 0,59 148 200 15

Икра из кабачков

2 9 8 0,54 122 140 15

Каша манная жидкая

на воде 0,1 0,1 2,2 10,7 60 100 75

Хлеб из муки грубого помола,

ржано-пшеничный

7 1,1 – 40,3 193 30 60

183

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Хлеб пшенич-ный из муки высшего сорта

8,1 1,2 – 42 203 30 65

2.3.3. Соки натуральные, без сахара Томатный 1 – 3,3 0,2 19 250 15

Абрикосовый 0,5 – 13,7 – 56 90 40 Апельсиновый 0,7 – 12,8 – 54 110 45 Виноградный 0,3 – 13,8 – 54 70 40 Вишневый 0,7 – 10,2 – 47 90 40

Грейпфуртовый 0,3 – 8 – 36 140 40 Персиковый 0,3 – 17 – 66 100 40 Сливовый 0,3 – 16,1 – 66 80 40 Яблочный 0,5 – 9,1 – 38 90 40

2.3.4. Напитки Яблочно-

виноградный 0,4 – 12,8 – 51

Кисель клюк-венный

0,03 – 10,6 3 54 80–90 50

Компот из сухофруктов

0,4 – 15,1 – 60 80–90 60

Компоты кон-сервированные

0,2–0,6

– 21–24,3 – 82–99 50 50

Варенье фрук-тово-ягодное

0,3–0,6

– 71–73 0,2 271–281

15 55

3 Группа. Наименее предпочтительные продукты

3.1. Источники белка

3.1.1. Мясо, птица Свинина отварная 22,6 31,6 – – 375

Свинина жареная

20 24,2 – – 298

Шницель рубленый из свинины

13,5 42,5 – 10,1 477 120 50

Котлеты рубленые

из говядины 14,6 11,8 – 13,6 220 90 50

Шашлык из баранины

22,9 30,4 – 3 372

184

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Котлета отбив-ная из баранины

20 28 – 10 373 120 50

Утка отварная 19,7 18,8 – – 248 Утка жареная 22,6 19,5 – – 266

Паштет из печени 18 15,3 – 4,7 227 Мясные консервы разные

15–20 15–22 – – 195–298

3.1.2. Колбасные изделия Колбаса

докторская 12,8 22,2 – 1,5 257

Колбаса молочная

11,7 22,8 – 2,8 252

Колбаса краковская

16,2 44,6 – – 466

Колбаса таллинская

17,1 33,8 – – 373

Сервелат 24 40,5 – – 461 Сардельки говяжьи

11,4 18,2 – 1,5 215

Сардельки свиные

10,1 31,6 – – 332

Сосиски молочные

11 23,9 – 1,6 266

Ветчина 22,6 20,9 – – 279 Окорок 14,3 25,6 – – 288

3.1.3. Рыба соленая Килька 17,1 7,7 – – 137 Сельдь 17,5 11,4 – – 173

3.1.4. Рыба копченая Треска 26 1,2 – – 115

Скумбрия 23,4 6,4 – – 150 Балык

осетровый 20,4 12,5 – – 194

3.1.5. Рыбные консервы Печень трески натуральная

4,2 65,7 – 1,2 613

185

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Сардины в масле

17,9 19,7 – – 249

Сайра, в масле

бланшированная18,3 23,3 – – 283

Шпроты 17,4 32,4 – 0,4 363 Яичница-глазунья

12,9 20,9 – 0,9 243

Омлет 9,6 15,4 – 1,9 184

3.1.6. Молочные продукты Молоко

6 % жирности 3 6 4,7 – 84 250 30

Сливки 10 % жирн.

3 10 4 – 118 250 30

Творог жирный 18 %

14 18 2,8 – 232

Сырки и массы творожные

7,1 23 26 – 341 50 70

Сырки глазированные

8,5 27,8 30,5 – 407 40 70

Молоко сгущенное без сахара

(7,5 %)

7 8,3 9,5 – 140 120 30

3.1.7. Сыры Советский 24,7 31,2 – – 389 Чеддер 23,5 30,5 – – 379

3.2. Источники жиров

Сметана 20 % жирности

2,8 20 3,2 – 206

Масло сливочное

0,5 82,5 0,8 – 748

Масло крестьянское

0,8 72,5 1,3 – 661

Масло топленое 0,3 98 0,6 – 887 Жир

кулинарный – 99,7 – – 897

Майонез 2,8 67 2,6 – 624

186

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

3.3. Источники углеводов

3.3.1. Мучное Макаронные

изделия отварные4,1 0,4 0,6 18,4 98 60 60

Батон 8 0,9 0,8 48,1 235 25 80 Сдоба

обыкновенная 8 5,6 5,3 46,5 299 25 85

Бублики 9 1,1 1,1 55,4 284 20 80 Сушки простые 10,9 1,3 1 67 335 20 50

Сухари 9 9,5 12,3 52,9 386 15 50 Пирожки печеные

12,9 7,2 4,1 33,3 268 35 50

3.3.2. Кондитерские изделия Печенье

простое, сладкое6,5 11,8 23,6 50,8 436 15 55

Вафли с фруктовыми начинками

3,2 2,8 63,8 16,3 350 15 65

Пряники 4,8 2,8 43 34,7 350 15 65 Пирожное слое-ное с кремом

5,44 38,6 16,1 30,3 555 20 75

Пирожное слое-ное с кремом

5,4 38,6 16,1 30,3 555 20 75

Пирожное бисквитное

4,7 9,3 55,6 8,6 351 20 75

Пирожное песочное

5,1 18,5 35,5 27,3 435 20 75

Пирожное заварное с кремом

5,9 10,2 42,6 12,6 329 25 75

Халва подсолнечная

11,6 29,7 41,5 1,1 523 30 70

Зефир, пастила 0,5 – 76,8 3,6 310 12 65 Мармелад желейный

– 0,1 68,2 9,5 302 16 60

Карамель с фруктовой начинкой

0,1 0,1 80,9 11,2 357 13 60

187

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Конфеты шоколадные

5,8 32 48,6 9,3 535 20 50

Шоколад молочный

6,9 35,7 49,5 2,9 550 25 35

Шоколад горький (какао

более 60 %)

5,4 35,3 47,2 5,4 540 25 25

Сахар-песок – – 99,8 – 379 60

3.3.3. Мороженое Молочное 3,2 3,5 15,5 – 126 80 60 Сливочное 3,3 10 14 – 179 80 60 Пломбир 3,2 15 15 – 227 80 60 Эскимо 3,5 20 14,3 – 270 80 60

3.3.4. Консервы молочные Молоко

сгущенное с сахаром

7,2 8,5 43,5 – 320 30 80

Сливки сгущенные с сахаром

8 19 37 – 382 35 80

Какао со сгущенным

молоком и сахаром

8,2 7,5 43,5 – 309 30 80

3.3.5. Соусы Соус томатный

острый 2,5 – 20,8 1 98 50 50

Томат-паста 4,8 – 18 1 99 65 50

3.3.6. Напитки безалкогольные Безалкогольные, газированные на плодово-

ягодных настоях с сахаром

– – 7,5–12 – 30–48 200–100 80

Чай черный байховый с сахаром

– – 8 – 32 150 60

188

Продукт Белки,

г Жиры,

г

Углеводы Ккал

Порция в ХЕ, г

ГИ Простые Крахмал

Кофе черный с сахаром

– – 8 – 32 150 60

Какао с молоком

1,9 1,9 12,1 2,4 74 85 40

Минеральная вода

– – – – – – –

3.3.7. Напитки алкогольные Квас – – 5 – 25 250 45

Пиво разное – – 4,8–8,8 – 37–64 250–150 45 Вина сухие

(белое, красное) – – 0,2 – 65–70

Вино, шампанское полусухое

– – 5 – 88 250 15–30

Вина десертные, крепленые

– – 16–20 – 150–170 75 15–30

Ликер – – 45 – 313 25 15–30Наливки – – 30 216 40 15–30

190

Учебное издание

ВТОРУШИНА Анна Николаевна ГУСЕЛЬНИКОВ Михаил Эдуардович КОПЫТОВА Анастасия Игоревна

ЛАРИОНОВА Екатерина Владимировна НАЗАРЕНКО Ольга Брониславовна САРАНЧИНА Надежда Васильевна ШЕХОВЦОВА Наталья Сергеевна

ПРАКТИКУМ ПО ЭКОЛОГИИ (для технических вузов)

Учебное пособие

Корректура А.А. Цыганкова Компьютерная верстка К.С. Чечельницкая

Дизайн обложки А.И. Сидоренко

Подписано к печати 27.12.2013. Формат 60×84/16. Бумага «Снегурочка». Печать XEROX. Усл. печ. л. 10,99. Уч.-изд. л. 9,94.

Заказ 1499-13. Тираж 100 экз.

. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru