Ochrona i kształtowanie środowiska
Wykład 1
Środowisko - ogół elementów nieożywionych i ożywionych, naturalnych jak i powstałych w wyniku działalności człowieka, występujących na określonym obszarze oraz ich wzajemne powiązania, oddziaływania, zależności.
Środowisko (w sensie fizycznym) - otoczenie materialne.
Środowisko (w sensie biologicznym) - ogół czynników ekologicznych, abiotycznych i biotycznych, mających bezpośrednie znaczenie dla życia.
Środowisko (w sensie geograficznym) - część atmosfery, wody, pokrywa glebowa, szata roślinna, świat zwierząt,
Ochrona środowiska - działania umożliwiające zachodzenie lub przywracanie równowagi:
-kształtowanie
-przywracanie
-przeciwdziałanie
Strategie w ochronie środowiska:
-zachowawcza (ustalanie nakazów i zakazów)
-naprawcza (zwalczanie środkami technicznymi)
-profilaktyczna (planowanie przestrzenne i gospodarcze)
Ochrona przyrody: obszar działań zmierzający do zachowania w niezmienionym stanie przyrody ożywionej
Ekologia: Badanie powiązań między organizmami żywymi a środowiskiem abiotycznym.
Kształtowanie środowiska: suma ludzkich działań, które mają wpływ na abiotyczną i biotyczną treść środowiska.
Funkcjonowanie środowiska przyrody polega na wymianie i transporcie materii, energii, informacji.
1826r. - 1 w Polsce rezerwat przyrody „Cisy staropolskie” w Borach Tucholskich
1932r. - Pieniński Park Narodowy, PN w Białowieży
Agenda 21 - program dotyczy zrównoważonego rozwoju. Trzy główne sfery: ekonomiczna, środowiskowa, społeczna.
Główny Inspektor Ochrony Środowiska: kontrola przestrzegania prawa OŚ
Państwowy Monitoring Środowiska: system pomiarów, ocen i prognoz stanu środowiska, rozpowszechnienie informacji o środowisku.
Wykład 2
Powietrze - mieszanina gazów, tworzą atmosferę ziemi.
Zanieczyszczenie powietrza: substancje stałe, ciekłe, gazowe obecne w powietrzu - nie naturalne składem lub występujących w ilościach większych niż normalnie.
Atmosfera: gazowa powłoka otaczająca planetę. Azot 78% Tlen 21%, Argon, Dwutlenek węgla…
-jonosfera (85 - 2000km)
~egzosfera 500 - 2000km
~termosfera 85 - 500km
-mezosfera 50 - 85km
-stratosfera 12-50km
-troposfera
Jonosfera: zawiera duże ilości jonów i swobodnych elektronów. Tam następują załamywanie, odbijanie fal słonecznych
Egzosfera: strefa rozproszenia. Temp ~ -270 stopni C
Termosfera: temperatura rośnie wraz z wysokością do 150 stopni C
Mezosfera: temperatura maleje wraz z wysokością do 70
Stratosfera: w dolnej części prawie stała temperatura powietrza.
Procesy atmosferyczne: przemiany inicjowane działaniem promieniowania słonecznego.
Hydrosfera: oceany, gdzie w wyniku działalności mikroorganizmów do atmosfery dostają się gazy.
Klasyfikacja Junga
-wysokozmienne
-zmienne
-niezmienne (stałe)
Dynamika atmosfery:
Troposfera ulega zmianie, bo ziemia nie ogrzewa równomiernie
Cyrkulacja pozioma: związana z cyrkulacją wiatrów
Zjawiska pogodowe: zespół zjawisk występujących w dolnej troposferze.
Do zanieczyszczeń powietrza należą:
-gazy i pary związków chemicznych
-cząstki stałe nieorganiczne i organiczne (pyły)
-mikroorganizmy
-aerozole: kropelki cieczy np. kwasów, zasad, rozpuszczalników.
Źródła zanieczyszczeń powietrza:
1) źródła naturalne:
-wulkany
-pożary lasów, sawann i stepów
-bagna wydzielające między innymi CH4, CO2, H2S, NH3
-gleby i skały ulegające erozji, burze piaskowe
-tereny zielone, z których pochodzą pułki roślinne.
2) źródła antropogeniczne
-energetyczne
-przemysłowe
-komunikacyjne: głównie transport samochodowy
-komunalne: gospodarka domowa, gromadzenie i utylizacja odpadów i ścieków
-rolnicze: emisja rozproszona dużej ilości amoniaku.
Zanieczyszczenia: punktowe (np. kominy), liniowe (np. szlaki komunikacyjne, gazociągi), powierzchniowe (np. wysypiska śmieci)
Związki azotu
-w niewielkich ilościach nie toksyczne
-groźne: bezbarwny, bezwonny tlenek azotu, brunatny o duszącej woni dwutlenek azotu
-przyczyna kwaśnych deszczy, smog fotochemiczny
Związki siarki:
-atakuje drogi oddechowe
-powoduje skurcze oskrzeli
-może powodować zmiany w rogówce oka
Pyły: cząstki ciała stałego będące przez pewien czas w zawieszeniu w gazie
- pył drobnoziarnisty
-p. gruboziarnisty
-p. toksyczny (szybkie zatrucie)
-p. szkodliwy (pylica płuc)
-p. neutralny (drażniący)
WWA: grupa cząsteczek powstały w wyniku niecałkowitego spalania węgla
-pochodzenie: koksownie, zakłady petrochemiczne, warsztaty samochodowe
-rakotwórcze
Zanieczyszczenia:
-pierwotne: występują w powietrzu w takiej postaci w jakiej zostały uwolnione
-wtórne: produkty przemian fizycznych, reakcji chemicznej
Smog siarkowy (tzw. londyński): aglomeracje strefy umiarkowanej przy wysokiej wilgotności i wysokiej emisji SO2, CO2
Smog fotochemiczny (typu Los Angeles) obszary ciepłe, gorące, tlenek węgla, tlenek azotu: stany zapalne, alergie, ślepota, zmiany w kodzie genetycznym.
Pomiary pasywne: pomiary z pasywnym poborem próbek powietrza.
Kwaśny deszcz opad atmosferyczny o pH < 5,6
związki siarki, azotu + woda = kwaśne deszcze
Depozycja sucha: dociera do ziemi w formie gazowej
Depozycja mokra: substancje chemiczne usuwane z atmosfery z deszczem
Skutki efektu cieplarnianego: wymieranie gatunków, ubożenie gleby, niedobór wody, anomalie klimatyczne, zmniejszanie się powierzchni lądów
Wykład 4
Gleba: integralny skład środowiska, powstaje z powierzchniowych warstw litosfery, przekształcona pod wpływem roślinności i innych czynników glebotwórczych.
Funkcje gleby:
-uczestnictwo w produkcji i rozkładzie biomasy
-akumulacja próchnicy
-przepływ energii przez ekosystemy
-magazynowanie pierwiastków biogenicznych oraz wody
Jest środowiskiem życia dla zwierząt oraz podziemnych organizmów roślinnych
W procesie rozwoju gleby tworzy się profil glebowy, zróżnicowany przez tzw. poziomy genetyczne
Gleba jest utworem dynamicznym w którym zachodzą ciągłe przemiany związków nieorganicznych.
Gleba stanowi źródło zasilania wód opadowych w niezbędne związki mineralne.
Spełnia funkcje sanitarne, dzięki żyjącym w niej drobnoustrojom.
Pewne właściwości glebie umożliwiają zatrzymywanie związków chemicznych, które przez rośliny może mieć wpływ na życie człowieka.
Sorbuje toksyczne związki
W glebie przebiegają wszystkie cykle krążenia pierwiastków i związków.
Geneza gleby:
1) wietrzenie fizyczne: (wahania temperatury, zamarzanie wody)
2) wietrzenie chemiczne: (hydroliza, rozpuszczanie)
3) wietrzenie biologiczne: (działalność organizmów żywych)
Czynniki glebotwórcze:
-klimat
-wszystkie rodzaje wody
-ukształtowanie terenu
-działalność człowieka
~zatruwanie gleby
~osuszanie gleby
~melioracja gleby
~nawożenie wapniowe
Faza stała gleby:
-substancja mineralne: produkty wietrzenia skał macierzystych
-substancje organiczne
a) próchnica: bituminy, związki humusowe
b) organizmy glebowy: bakteriofagi, bakterie, dżdżownice
Faza płynna gleby
zawiera niezbędne dla wzrostu składniki oraz gazy, głownie O2 i CO2
Powietrze glebowe:
O2 10 - 20%
N2 78 - 80%
CO2 1 - 10%
W górnej warstwie też produkty jak NH3, CH4, H2S - skąd zatrucia
Właściwości gleby:
-zawiera substancje pokarmowe
-właściwości sorpcyjne, a głównie zawiera minerały ilaste i próchnice
Kompleks sorpcyjny: to zespół czynników, które powodują pochłanianie, należą do nich koloidy organiczne, koloidy mineralne
Każdy czynnik zmniejszający produktywność gleb, działa degradująco.
-wyjałowienie gleby ze składników pokarmowych
-naruszenie równowagi jonowej
-zakwaszenie
-zasolenie
-przesuszenie
-zawodnienie
-erozja
-zniekształcenie rzeźby terenu
-zanieczyszczenie biologiczne
W Polsce tereny o bardzo dużym zdegradowaniu 0,5%, średnim i małym 2,2%
Zabiegi przeciwerozyjne:
-zalesienie
-zadarnienie
-zakładanie niwelacyjnych progów stokowych
-polepszenie strukturalności gleby- odpowiednie gatunki roślin
Biologiczna degradacja gleb:
-niszczenie szaty roślinnej
-zmęczenie gleb- zachwianie równowagi biologicznej gleb
Chemiczna degradacja gleb:
-zakwaszenie
-alkalizacja
-zasolenie
-zanieczyszczenie metalami ciężkimi
-zanieczyszczenie produktami ropopochodnymi
-zanieczyszczenie wskutek zabiegów rolniczych
Ochrona gleb przed degradacją chemiczną
-monitoring gleb
-Kodeks Dobrej Praktyki Rolniczej
-rolnictwo ekologiczne i integrowane
-stosowanie biologicznych metod ochrony roślin
Rekultywacja gleb: zabiegi dążące do polepszenia kondycji gleby
1) zabiegi techniczne
-kształtowanie terenu
-neutralizacja szkodliwych środków
-dekoncentracja (rozrzedzenie)
2) zabiegi biologiczne
-nawożenie organiczne, mineralne, nawozy zielone
-zabiegi agrotechniczne
-wprowadzenie roślinności pionierskiej (rosną w bardzo złych warunkach)
3) zagospodarowanie (by przywrócić użyteczność terenom zdegradowanym)
Wykład 5
Obecnie działalność górnicza obejmuje wszystkie elementy środowiska na terenach górniczych i ujawniają się w postaci różnego rodzaju skutków.
Ochrona terenów górniczych:
-działania powodujące minimalizację szkód działań górniczych
-działania naprawcze w stosunku do obszarów już zdegradowanych, przekształconych
Środowisko terenu górniczego:
-górotwór
-teren
-atmosfera
Górotwór: wierzchnia część skorupy ziemskiej, gdzie prowadzone są roboty górnicze. Występujące składniki:
-utwory skalne
-podziemne budowle
-wody podziemne
-powietrze kopalniane
Złoże kopaliny: naturalne nagromadzenie minerałów i skał, substancji stałych i ciekłych, których wydobycie może przynieść korzyści gospodarcze.
Skały płone: skały nieużyteczne.
Podziemne budowle górnicze: wyrobiska górnicze oraz obiekty, które stanowią infrastrukturę górniczą- szyby kopalniane, obudowa wyrobisk, podziemne osadniki wód dołowych.
Wyrobiska górnicze: pusta przestrzeń w skorupie ziemskiej na skutek urabiania i wybierania skał.
Powietrze kopalniane: mieszanina powietrza atmosferycznego i gazów wydzielających się w podziemiu kopalni.
Struktura górotworu: roboty górnicze powodują jej znaczące zmiany, mające negatywne konsekwencje.
Wody podziemne: znajdujące się w górotworze
Teren górniczy: część skorupy ziemskiej mający kontakt z atmosferą:
-grunt
-wody powierzchniowe
-szata roślinna
-obiekty budowlane
Przekształcenia obiektów środowiska:
-przemieszczeń obiektów
-deformacji obiektów
-zanieczyszczeń obiektów szkodliwymi związkami
-zniszczenie danego obiektu
Próg: granica odporności danego obiektu na wpływy górnicze
Odporność obiektu na szkody górnicze
Odporność górotworu na wpływy górnicze: zależy od wytrzymałości skał na odkształcenie.
Wykonanie wyrobiska podziemnego: mało odporne na wpływy górnicze skały nadkładu
Odrębny problem- ocena odporności budynków na drgania podłoża związane z wstrząsami górniczymi
Tory kolejowe, drogi, instalacje, wodociągowe: dla nich okresowe kontrole i naprawy
Główne efekty działalności górniczej
1)odkształcenie poziome
2)zmiana stosunków wodnych
Profilaktyka górnicza:
1)odpowiednie kształtowanie geometrii wyrobisk
Eksploatacja:
-z prędkością optymalną
-równomiernie
-w sposób możliwie ciągły
Rekultywacja:
Gaz łupkowy: gaz niekonwencjonalny, naturalne nagromadzenie gazu, którego wydobywanie i eksploatacja jest mniej korzystna gospodarczo niż gazu konwencjonalnego.
Wykład 6
Najlepsze warunki dla elektrowni wiatrowej? będzie na teście.
Odnawialna energia: ilość energii jaką pozyskujemy w naturalnych procesach przyrody stale odnawialnych.
-energia słoneczna
-energia wiatru
-biomasa
-biopaliwa
-biogazy
-zasoby geotermalne
-energia wód (falowanie, pływy morskie)
Produkcja energii elektrycznej w Polsce w 2004r.
-węgiel kamienny
-węgiel brunatny
-gaz
-OZE
-elektrownie szczytowo-pompowe
Energia geotermalna
Wykorzystuje ciepło, które w formie naturalnej pary, gorącej wody jest zakumulowana w skorupie ziemskiej. Jest to ciepło częściowo pierwotne - formowanie planety, a częściowo ciepło pochodzące z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych - uran, tor, potas.
Złoża par geotermalnych występują na obszarach współczesnej lub niedawnej działalności wulkanicznej.
Źródłem ciepła są komory i ogniska magmowe, ulokowane płytko w skorupie ziemskiej.
Złoża wód geotermalnych cechują się szerszym rozprzestrzenieniem, ok. 70 krajów dysponuje zasobami wód geotermalnych.
Zasoby geotermalne: - <150 stopni C - produkcja energii elektrycznej
- >150 stopni C
Na szerszą skale zaczęto wykorzystywać energię geotermalną od lat 70-tych, od czasu „kryzysu paliwowego”.
Polska posiada złoża wód geotermalnych o temp. 30-120 stopni C
W Polsce 4 geotermalne zakłady ciepłownicze.
Energia biomasy
Poprzez fotosyntezę energia słoneczna jest akumulowana w biomasie, początkowo organizmów roślinnych. Drewno i jego odpady, słoma, odpadki produkcji roślinnej lub „rośliny energetyczne” często po uprzednim zgranulowaniu i zbrykietowaniu.
zwiększa stężenie dwutlenku siarki
Energia biogazu
materia organiczna w warunkach beztlenowych, pod wpływem działania pewnych bakterii -> szereg procesów biochemicznych -> gaz bogatych w metan
Jako surowce do produkcji biogazu wykorzystuje się odchody zwierząt z ewentualną domieszką słomy lub innych odpadków pochodzenia roślinnego.
Energia wody
źródłem może być falowanie morza. Wielkie fale oceanu niosą ze sobą znaczne ilości energii
Energia pływów
siła pływów, podobnie jak u zwykłej elektrowni wodnej, obraca turbinę połączoną z generatorem
-Zapora Hoovera
-Zapora Itaipu
-Zapora Trzech Przełomów
Energia słoneczna
wykorzystuje promieniowanie słoneczne - najważniejsze źródło energii
Energia jądrowa
zespół naukowców przeprowadził kontrolowaną reakcję jądrową
2.12.1942r. Enrico Fermiego
W bombie atomowej proces rozszczepienia zachodzi bardzo szybko, niekontrolowanie
W reaktorze jądrowym reakcja jest starannie kontrolowana i zachodzi wolniej
U235 porcja uranu wydziela 2 mln. więcej energii niż spalanie węgla o tej samej masie.
Chłodziwa: najczęściej woda ciężka
Synteza jądrowa: rozszczepienie jąder ciężkich atomów
Innym zagrożeniem, większym nawet od awarii jest problem składania odpadów radioaktywnych.