ПРОЕКТ ПО ЭКОЛОГИИ НА ТЕМУ ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

ПРОЕКТ ПО ЭКОЛОГИИ НА ТЕМУ: «ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА УРОВЕНЬ АВТОТРАНСПОРТНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИДОРОЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ АВТОМАГИСТРАЛЕЙ» Выполнил: студент группы А-31 Штанин Александр Руководитель: Захарчева В. М.

ВЛИЯНИЕ ДОРОЖНОГО ИНЖЕНЕРНОГО СООРУЖЕНИЯ НАОКРУЖАЮЩУЮ ПРИРОДНУЮ СРЕДУ Строительство автомобильной дороги неизбежно приводит к изменению ландшафта. Ее воздействие может быть прямым и косвенным. Косвенные воздействия, связанные со строительством автомобильной дороги, могут иметь более сильное влияние на окружающую среду, чем прямые воздействия. В результате могут проявляться следующие последствия: - деградация качества поверхностных вод от эрозии почвы, расчищенной в результате строительства дороги, неправильно спроектированной системы дренажа, проходящей через водораздел дороги; - синергический эффект, который может закончиться деградацией или разрушением экосистем Кроме того, автомобильные дороги, пересекающие бассейны дренажа, изменяют естественное течение поверхностной воды, концентрируя ее в некоторых точках и увеличивая скорость потока. Строительство дороги может менять и уровень грунтовых вод.

Рис. 1. Изменение уровня грунтовых вод в результате дорожного строительства: а -насыпь; б - выемка; ▬ - уровень грунтовых вод

Таким образом, уровень воздействия дороги на близлежащую территорию зависит не только от интенсивности транспортных потоков, но и от природно-климатических условий. Важно отметить, что повышение концентрации в почве тяжелых металлов не всегда приводит к отрицательному воздействию на придорожные экосистемы, так как некоторые из них участвуют в физиологических процессах и необходимы живым организмам. Токсичное действие этих элементов начинается только при возрастании их концентрации выше оптимальной. Данная зависимость проиллюстрирована на рисунке.

Рис. 2. Воздействие микроэлементов нарост и развитие растений: а - жизненно необходимые микроэлементы; б -микроэлементы, не имеющие жизненно важного значения

ПРИМЕНЕНИЕ БИОИНДИКАТОРОВ ДЛЯ ОЦЕНКИУСТОЙЧИВОСТИ ЭКОСИСТЕМ НА ПРИДОРОЖНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ Для оценки загрязнения окружающей среды в качестве биоиндикаторов используют как низшие растения - мхи, лишайники, так и высшие - хвойные породы, поскольку они наиболее чувствительны к промышленным и транспортным загрязнениям. Это могут быть как дикорастущие, так и культивируемые виды растений. Кроме того, состояние экосистемы на придорожной территории можно оценить визуально без специально посаженных растений. Анализ состояния зеленых насаждений Ленинградского проспекта в Москве показал, что проективное Краевой некроз листьев покрытие газона придорожной территории далеко от 100%. При этом почва у бордюров является сильно уплотненной вследствие заезда паркующихся или маневрирующих автомобилей на территорию газона. Это приводит к увеличению глубины промерзания почвы на уплотненных участках в 3 -4 раза, а также значительно уменьшает начальную скорость впитывания воды. Уплотненный слой заметно снижает накопление влаги в корнеобитаемой толще и ускоряет ее иссушение. Кроме того, Загрязнение листа сажей уплотнение почвы нарушает и тепловой режим.

ПДК характерных в отработавших газах автомобилей вредныхвеществ в атмосфере для древесных пород (определены методом оценки интенсивностифотосинтеза) Наименование загрязняющих Среднесуточная ПДК, мг/м 3 веществ для человека для древесных пород Диоксид азота 0, 085 0, 02 Диоксид серы 0, 05 0, 015 Минеральная пыль, сажа 0, 015 0, 05 Оксид углерода 1, 0

Нормативы допустимого загрязнения воздуха для зеленых насаждений

Влияние внешних факторов на состояние растений

Графическая зависимостьсостояния различных видов древесной растительности от интенсивноститранспортного потока представлена на рис. 5. На оси X отложены все состояниядеревьев - от фоновых - 1 до крайне неудовлетворительных - 4. Все обследованныедеревья, кроме клена ясенелистного, обнаружили прямую зависимость междуухудшением своего состояния и увеличением интенсивности движения транспортногопотока. Важно отметить, что ухудшение состояния различных видов древесной растительностине всегда связано с накоплением почвой тяжелых металлов и солей, но почтивсегда определяется увеличением интенсивности транспортного потока. Поэтомуинтенсивность транспортного потока является наиболее значимым фактором дляоценки уровня антропогенной нагрузки на придорожную экосистему. Состояние различных видов древесной растительности в зависимости от интенсивности движения транспортного потока: 1 - фоновое; 2 -удовлетворительное; 3 неудовлетворительное; 4 - крайне неудовлетворительное;

Признаки повреждения растений при остром воздействии пороговых концентраций газов в атмосферном воздухе Согласно данным повышенной концентрации загрязняющих веществ в придорожной полосе, влияющей на экосистемы, сигнализируют следующие признаки: - появление ослабленных деревьев и сухостоев среди доминирующих видов; - заметное уменьшение размеров хвои и листьев; - преждевременное пожелтение и опадание листьев; - депрессия прироста по высоте и диаметру деревьев; - появление некрозов хвои и листьев, снижение срока жизни хвои; - возрастание повреждений деревьев грибами и насекомыми; - обеднение почвы питательными веществами и ее закисление.

Классификация лишайников по типу таллома Другим методом оценки уровня воздействия транспортных средств на придорожную экосистему является изучение пигментного состава хвои и степени ее поражения Класс повреждения Класс усыхания 1 2 3 1 1 1 2 3 4

С помощью биоиндикатороввозможно оценить элементный состав почвы. Однако признаки избыточногосодержания микроэлементов должны подтверждаться химико-аналитическим методом.

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА, ВОДЫ И ПОЧВЫ. МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА Для очистки воздуха применяют различные методы: физические, химические и биологические. Среди физических методов - абсорбция примесей на активированном угле и других поглотителях, абсорбция жидкостями. Наиболее распространенными химическими методами очистки воздуха являются озонирование, прокаливание, каталитическое дожигание, хлорирование. Биологические методы очистки газовоздушных выбросов начали применять сравнительно недавно и пока в ограниченных масштабах. Для повышения биосинтетического потенциала микроорганизмов - деструкторов токсичных веществ - используются методы традиционной селекции и отбора, а также новейшие достижения клеточной и генетической инженерии. Подавляющее число токсичных загрязнителей атмосферы может быть разрушено монокультурами микроорганизмов, но более эффективно применение смешанных культур, имеющих больший каталитический потенциал и, следовательно, деструктурирующую способность. Для разрушения трудноутилизируемых соединений в ряде случаев микроорганизмы целесообразно адаптировать к таким субстратам и только после этого вводить их в рабочее телодействующих установок. Для биологической очистки воздуха применяют три типа установок: биофильтры, биоскрубберы и биореакторы с омываемым слоем. Основным элементом биофильтра для очистки воздуха, как и водоочистного биофильтра, является фильтрующий слой, который сорбирует токсичные вещества из воздуха. Далее эти вещества в растворенном виде диффундируют к микробным клеткам, включаются в них и подвергаются деструкции.

Принцип функционирования биоскрубберов отличается тем, что процесс очистки воздуха реализуется в две стадии в двухразличных установках. На первом этапе в абсорбере токсичные вещества, находящиеся в воздухе, а также кислород растворяются в воде. В результате воздух выходит очищенным, а загрязненная вода далее следует на очистку. На второй стадии загрязненная вода поступает в аэротенк, где она регенерируется. Очищение воды в аэротенке происходит по обычной схеме с участием кислорода. Входе очистки сложные органические вещества окисляются микроорганизмами, формирующими активный ил, до конечных продуктов с образованием биомассы. Производительность, м 3/ч Степень очистки, % Максимальная концентрация органических веществ на входе, г/м 3 Максимальная скорость движения воздуха, м/с Температурный режим, °С Установленная мощность, к. В Расход воды, л/ч Габаритные размеры, м Аэродинамическое сопротивление, Па Расход минеральных солей, кг/неделю, не более Рис. 7. Конструкция биофильтра для очистки воздуха 10000 -14000 До 90 До 1, 5 20 -35 1, 5 До 50 2, 0× 3, 5 1200 0, 6

МЕТОДЫОЧИСТКИ ВОДЫ И ПОЧВЫ Биологические методы очистки воды находят все большее применение. Эти методы характеризуются простотой и эффективностью. Загрязненные воды собирают в отстойниках или прудах со слабым течением, в которых происходит развитие микроорганизмов и водорослей. Биологический метод очистки воды основан на способности микроорганизмов использовать в качестве ростовых субстратов различные соединения, входящие в состав загрязненных вод. Достоинства данного метода заключаются в возможности удаления из стоков широкого спектра органических и неорганических веществ, простоте аппаратурного оформления, относительно невысоких эксплуатационных расходах. В ходе очистки необходимо строго соблюдать технологический режим и учитывать чувствительность микроорганизмов к высоким концентрациям загрязнителей, что требует предварительного разбавления стоков. Многие микроорганизмы способны накапливать металлы в больших количествах. В ходе эволюции в них сформировались системы поглощения отдельных металлов и их концентрирования в клетках. Микроорганизмы, помимо включения в цитоплазму, способны также сорбировать металлы на поверхности клеточных стенок, связывать их метаболитами в нерастворимые формы, а также переводить в летучую форму. Селекция в этом направлении и применение новых генно инженерных методов позволяют получать формы, активно аккумулирующие металлы, и на их основе создавать системы биоочистки.

Внутриклеточное накопление металлов может быть очень значительным. Так, установлена способность водорослей, дрожжей и бактерий эффективно сорбировать уран из морской воды. Один из способов биосорбции - пропускание раствора металлов через микробный биофильтр, представляющий собой живые клетки, сорбированные на угле. Выпускаются также специальные биосорбенты, например «Биосарбент М» (Чехия), изготовленный в виде зерен размером 0, 3 -0, 8 мм(микробных клеток и носителя); сорбент используют в установках, работающих на ионообменных смолах. Возможно также производство сорбентов на основе микробных полисахаридов. Такие сорбенты можно широко применять в различных условиях, включая природные, они просты в употреблении. Металлы на следующей стадии после концентрирования микроорганизмами следует извлечь из микробной биомассы. Для этого существуют различные способы: не деструктивные, а также экстракция путем разрушения клеток.

Разработка теоретических основ процессов био ремедиации, самих технологий и их осуществление требуют междисциплинарного подхода и участия специалистов в области генетики и молекулярной биологии, науки об окружающей среде, инженерных дисциплин. Так, например, создан новый микробный препарат «Деворойл» , реализующий биотехнологию очистки, основанную на применении микробных ассоциаций, активно утилизирующих углеводороды нефти, и позволяющую в максимально короткий срок очищать от загрязнения нефтью и нефтепродуктами воду и почву. Специальные добавки в его состав значительно активизируют процесс деструкции нефти. Простота технологии применения препарата связана с использованием обычных механизированных средств для распыления, г. на больших площадях -авиации. Для очистки ливневых сточных вод от нефтяных загрязнений препарат наносится на поверхность плавающих биофильтров, используемых на очистных сооружениях.

Области применения препарата «Деворойл» : - очистка от загрязнения нефтью и нефтепродуктами воды, содержащейболее 5% нефти, и почвы с нефтезагрязнением свыше 20 кг/м 3; - очистка от нефтезагрязнений грунтов на территорияхаэропортов, депо, автозаправочных и моечных станций, складов ГСМ и хранилищнефти и нефтепродуктов; - очистка поверхностных (ливневых) сточных вод от углеводородныхзагрязнений. Преимущества использования препарата «Деворойл» : - высокая активность окисления углеводородов различных классов; - возрастание эффективности очистки за счет действия препарата нетолько на границе водонефтяного контакта, но и в толще загрязнителя благодаряподобранной ассоциации гидрофильных и липофильных микроорганизмов, что даетвыигрыш во времени, необходимый для нейтрализации загрязнения; - эффективность использования в природных и антропогенных средах ссоленостью до 150 г/л; в широких диапазонах р. Н среды (2 -9), а также в условияхрезких колебаний температуры и при значительном химическом загрязнении; - простота и экономичность (низкие затраты) при высокой эффективности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Снижение автотранспортного загрязнения окружающей среды и переработка отходов, аккумулируемых в придорожной полосе, может осуществляться биотехнологическими методами, основанными на способности ферментов живых организмов катализировать широкий спектр химических реакций при атмосферном давлении, положительных температурах и нормальной кислотности среды. Эти методы по сравнению с физико-химическими менее энергоемки, имеют меньшую стоимость, лучше вписываются в естественный биогеохимический круговорот веществ, т. е. дают меньше отходов. Недостатки -относительно небольшая производительность процессов очистки компонентов окружающей среды от загрязнителей, чувствительность к концентрации примесей, температуре окружающей среды, сложность регулирования процессов, недостаточная изученность побочных эффектов влияния на компоненты экосистем придорожной полосы - будут преодолеваться с помощью генной инженерии, первые шаги которой вызвали большой общественный резонанс. В дорожном хозяйстве отдельные элементы биотехнологий используются уже давно и связаны с осуществлением защитного озеленения. Содержание придорожной территории сводится зачастую к использованию гербицидов для борьбы с нежелательной растительностью или сжиганию на месте порубочных остатков, что приводит к деградации и разрушению придорожных экосистем. Лесополосы высаживаются преимущественно с целью защиты от снежных заносов и не рассматриваются в качестве средозащитных мероприятий и уж тем более как искусственные экосистемы. Грамотный уход за ними, как правило, не ведется. Материалы, изложенные в обзорной информации, позволяют комплексно взглянуть на проблемы конструирования искусственных экосистем на придорожных территориях, обеспечения их устойчивого развития в стрессовых условиях избыточного автотранспортного загрязнения. Без их освоения невозможно гармоничное вписывание автомобильной дороги в природные ландшафты.