Радионуклиды, способы определения, методы обезвреживания.

Пестициды - широко используемые в сельском хозяйстве химикаты, которые распыляются на растения для защиты от вредителей (насекомых, грызунов) и различных болезней. Понятно, что распыляются они неравномерно, в результате чего у одного растения их может быть излишек, а у другого - отсутствовать.

Существует несколько способов, при помощи которых можно определить наличие и концентрацию тех или иных химических веществ в продуктах. Среди них выделяют:

• капиллярный электрофорез (КЭ);

• высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ);

• капиллярную газовую хроматографию (ГХ);

• тонкослойную хроматографию (ТСХ).

Данные способы не являются универсальными, и выбор того или иного способа зависит от исследуемых образцов и желаемого результата. В целом данные методы позволяют решить следующие задачи:

• определить наличие пестицидов в биологических пробах;

• определить пестициды в растительных продуктах и почве, на которой они произрастают;

• определить конечное количество пестицидов в сельскохозяйственных продуктах.

3. Какие вещества относятся к тяжелым металлам? Краткая характеристика тяжелых металлов.

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.

Тяжёлые метамллы -- группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью. Известно около сорока различных определений термина тяжёлые металлы, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотностижелеза (8 г/см3), тогда в список попадают такие элементы как свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности (например -- плотность 5 г/см3 или атомного веса. Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов, не относя их к тяжёлым, некоторые исключают нецветные металлы (железо, марганец).

Термин тяжёлые металлы чаще всего рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения и, таким образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объём использования в хозяйственной деятельности.

Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжёлые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них -- также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединений тяжёлых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжёлых металлов в природных водах. К тяжёлым металлам относят более 40 химических элементов, но при учёте токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют примерно в четыре раза меньшее число элементов.

Билет № 16

Основные законы экологии.

Любой экологический фактор имеет определённые пределы положительного влияния на живые организмы. Недостаточное либо избыточное их действие сказывается на организмах отрицательно. Графически подобная реакция организма на изменение значений фактора изображается в виде кривой жизнедеятельности (экологической кривой), при анализе которой можно выделить некоторые точки и зоны: Зона оптимума -- это тот диапазон действия фактора, который наиболее благоприятен для жизнедеятельности. Зоны пессимума определяют отклонения от оптимума. В них организмы испытывают угнетение. Закон толерантности

Количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа. Закон константности Однако следует учитывать, что обычно более высокоразвитые виды вытесняются другими видами, стоящими на более низком уровне развития, а полезные для человека представители флоры и фауны - менее полезными. Следствием этого закона является правило обязательного заполнения экологических ниш (Г. Ф. Гаузё). Любое изменение количества вещества в одном из регионов биосферы неминуемо влечет за собой такую же по размеру перемену в другом регионе, но с обратным знаком. Подобный закон может быть использован в процессах управления природой.

Смысл её сводится к тому, что при слишком сильном размножении хищников жертвы уничтожаются ими очень быстро. Запасы пищи у хищников уменьшаются, и соответственно падает численность хищников. В результате число жертв снова растёт, и следом снова растёт число хищников. Процесс периодически повторяется -- в системе устанавливаются колебания. Закон системы «хищник - жертва» Колебания в системе «хищник -- жертва». Средние численности приняты за 100 %

Представьте себе бочку, в которой деревянные рейки по бокам разной высоты, как это показано на рисунке. Понятно, какой бы высоты ни были остальные рейки, но налить воды в бочку вы сможете ровно столько, какова длина самой короткой рейки. Остается только "подменить" некоторые термины: высота налитой воды пусть будет какой-либо биологической или экологической функцией (например, урожайностью), а высота реек будет указывать на степень отклонения дозы того или иного фактора от оптимума. Немецкий химик Ю. Либих установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20% от необходимой нормы, а кальция - 50% от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения. Бочка Либиха

Точнее - закономерность в области биологии, согласно которой только часть (примерно 10%) энергии, поступившей на определенный системный уровень, передаётся организмам, находящимся на более высоких уровнях. Закон Линдемана Например, растения могут усваивать при фотосинтезе до 1% солнечной энергии. В свою очередь, растительноядные животные потребляют около до 10% энергии растений (или: до 90% энергии, накопленной растениями, просто теряется…).

Закон необратимости и обратной связи взаимодействия в системе человек - биосфера Часть возобновимых природных ресурсов (животных, растительных и т.д.) может стать невозобновляемой, если деятельность человека сделает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство. Любое изменение в природной среде, вызванное хозяйственной деятельностью человека, бумерангом возвращается к человеку и имеет нежелательные последствия, влияющие на экономику, социальную жизнь и здоровье людей.

2. Функциональная структура экосистемы и потоки вещества в ней.

Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом, находятся в постоянном взаимодействии. Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему. Экологическая система, или экосистема - основная функциональная единица в экологии, так как в нее входят организмы и неживая среда - компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле.

Структура экосистемы - естественное функционально-морфологическое членение экосистемы на подсистемы и блоки, играющие в экосистеме роль "кирпичиков". В число структурных элементов входят популяции, консорции (совокупность разнородных организмов, тесно связанных между собой и зависящих от центрального члена или ядра сообщества), синузии (одноярусная группировка растений в пределах фитоценоза; совокупность популяций животных и растений, связанных между собой общими требованиями к среде обитания), ярусы растительности (расчлененность сообщества на ярусы), т.е. структуры биоценоза (фитоценоза) и структуры биогеоценоза (экосистемы). Каждая популяция одновременно входит в две структуры: в экологическую пирамиду (растениями питаются травоядные, травоядными - хищники и т.д.); в группу экологически сходных популяций, составляющих биотическое сообщество (напр. сообщество злаков на лугу). Вместе со своими неизменными спутниками - микроорганизмами, насекомыми, грибами - такие сообщества дают собрания как бы "по горизонтали" (их называют синузиями; напр., синузия мхов в лесу) и одновременно "по вертикали", на всю толщину слоя жизни в населяемой среде - это консорции). Сложение синузий (например деревьев, кустарников, трав, мхов) и входящих в них консорций дает новый вид парцелл - биогеоценотических [9].

С экологической точки зрения в структурном составе экосистемы выделены следующие компоненты:

1) неорганические вещества, включающиеся в круговороты;

2) органические соединения (белки, углеводы, липиды, гумусовые вещества и т.д.), связывающие биотическую и абиотическую части;

3) воздушная, водная и субстратная среда, включающая климатический режим и другие физические факторы;

4) продуценты, автотрофные организмы, в основном зеленые растения, которые могут производить пищу из простых неорганических веществ;

5) макроконсументы, или фаготрофы (от греч. phagos - пожиратель), - гетеротрофные организмы, в основном животные, питающиеся другими организмами или частицами органического вещества;

6) микроконсументы, сапротрофы (от греч. sapros - гнилой), деструкторы, или осмотрофы (от греч. osmos - толчок, давление), - гетеротрофные организмы, в основном бактерии и грибы, получающие энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества, выделяющегося самопроизвольно или извлеченного сапротрофами из растений и других организмов.

В результате деятельности сапротрофов высвобождаются неорганические элементы питания, пригодные для продуцентов; кроме того, сапротрофы поставляют пищу макроконсументам и часто выделяют гормоноподобные вещества, ингибирующие (тормозящие) или стимулирующие функционирование других биотических компонентов экосистемы.

3. Методы определения радионуклидов.

Радионуклиды - это совокупность атомов, характеризующихся определенным массовым числом, энергетическим состоянием ядер, атомным номером, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад.

Количество известных радиоактивных нуклидов превышает 1800. По типу распада выделяют: a-радионуклиды, b-радионуклиды. Ядра одних радионуклидов подвержены спонтанному делению, а другие распадаются по типу электронного захвата, при котором ядро, захватывая атом с одной из оболочек, выделяет нейтрино.

Большая часть радионуклидов являются источниками радиоактивного излучения, т.к. испускание a- и b-частиц и электронный захват обычно сопровождаются образованием g-излучения, что и ведет к образованию электромагнитного излучения.

Естественные источники создают природный радиационный фон, который представляет собой космическое излучение и радионуклиды земного происхождения, содержащиеся в почве, воде, горных породах. Данные радионуклиды являются внешним источником облучения.

Например, радионуклиды урана и тория, поступая в организм с пищей, воздухом, находятся в организме в равновесных концентрациях и являются источниками внутреннего излучения.

Помимо естественных источников излучения, радионуклиды могут быть получены и искусственным (техногенным) путем. Они образуются на ядерных реакторах, в связи с испытанием ядерного оружия, также используются в медицине, сельском хозяйстве, науке и других отраслях, оказывая на организм человека внутреннее и внешнее влияние.

Попадая в живой организм, радиоактивные элементы вызывают возникновение частиц, оказывающих разрушительное воздействие на живые клетки. Большие дозы повреждают и убивают клетку, останавливают ее деление и вызывают серьезное поражение тканей. Малые дозы радиации могут вызвать генетические изменения, что может проявиться у будущих потомков подвергшегося излучению.

Билет № 17

Закон толерантности.

Этот закон формулируется следующим образом: отсутствие или невозможность развития экосистемы определяется не только недостатком, но и избытком любого из факторов (тепло, свет, вода). Следовательно, организмы характеризуются как экологическим минимумом, так и максимумом. Слишком много хорошего тоже плохо. Диапазон между двумя величинами составляет пределы толерантности, в которых организм нормально реагирует на влияние среды. Закон толерантности предложилВ. Шелфорд в 1913 г. Можно сформулировать ряд дополняющих его предложений.

• Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного фактора и узкий в отношении другого.

• Организмы с широким диапазоном толерантности ко всем факторам обычно наиболее широко распространены.

• Если условия по одному экологическому фактору не оптимальны для вида, то может сузиться диапазон толерантности к другим экологическим факторам.

• В природе организмы очень часто оказываются в условиях, не соответствующих оптимальному значению того или иного фактора, определенному в лаборатории.

• Период размножения обычно является критическим; в этот период многие факторы среды часто оказываются лимитирующими.

Живые организмы изменяют условия среды, чтобы ослабить лимитирующее влияние физических факторов. Виды с широким географическим распространением образуют адаптированные к местным условиям популяции, которые называютсяэкотипами. Их оптимумы и пределы толерантности соответствуют местным условиям.

2. Какие вещества относятся к тяжелым металлам? Краткая характеристика тяжелых металлов.

Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.

Тяжёлые металлы - группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью. Известно около сорока различных определений термина тяжёлые металлы, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа (8 г/см3), тогда в список попадают такие элементы как свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности. Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов, не относя их к тяжёлым, некоторые исключают нецветные металлы (железо, марганец).

Термин тяжёлые металлы чаще всего рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения и, таким образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объём использования в хозяйственной деятельности.

Среди разнообразных загрязняющих веществ тяжёлые металлы (в том числе ртуть, свинец, кадмий, цинк) и их соединения выделяются распространенностью, высокой токсичностью, многие из них -- также способностью к накоплению в живых организмах. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистительные мероприятия, содержание соединений тяжёлых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Они также поступают в окружающую среду с бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий. Многие металлы образуют стойкие органические соединения, хорошая растворимость этих комплексов способствует миграции тяжёлых металлов в природных водах. К тяжёлым металлам относят более 40 химических элементов, но при учёте токсичности, стойкости, способности накапливаться во внешней среде и масштабов распространения токсичных соединений, контроля требуют примерно в четыре раза меньшее число элементов.

3. Характеристика и состав биосферы.

В буквальном переводе термин “биосфера” означает сферу жизни, и в таком значении он был впервые введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом, который определял биосферу как совокупность организмов, ограниченную в пространстве и времени, которая живет на поверхности Земли.

Современная наука определяет биосферу как оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в беспрерывном обмене с этими организмами.

Два главных компонента биосферы - живые организмы и среда их проживания - беспрерывно взаимодействуют между собой и находятся в тесном, органическом единстве, образовывая целостную динамическую систему. Биосфера кактяжелые металлы классификация свойства методы обезвреживания глобальная суперсистема в свою очередь состоит из ряда подсистем. радионуклид экологический адаптация обитание

За время эволюции жизни на Земле существовало огромное количество разных видов живых организмов (всего около 500 млн.). Сейчас начисляют около 3 млн. видов живых организмов.

Отдельные живые организмы не существуют изолированно. В процессе своей жизнедеятельности они объединяются в разные системы, например, в популяции. В ходе эволюции образовывается другой, качественно новый уровень живых систем, так называемые биоценозы - совокупность растений, животных и микроорганизмов в локальной среде существования.

В совокупности с окружающей средой существования, обмениваясь с ней веществом и энергией, биоценозы образовывают новые системы - биогеоценозы или, как их еще называют, экосистемы. Биогеоценоз является естественной моделью биосферы в миниатюре, включая у себя все звенья биотического кругооборота: от зеленых растений, которые создают органическое вещество, к их потребителям, которые превращают ее снова на минеральные элементы. Иначе говоря, биогеоценоз есть элементарной составной биосферы. Таким образом, в совокупности все живые организмы и экосистемы образовывают суперсистему - биосферу.

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера - это наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен веществом и энергией с космосом. Атмосфера имеет несколько пластов: тропосфера, стратосфера, ноосфера.

Гидросфера - это водная оболочка Земли.

Литосфера - внешняя твердая оболочка Земли. Поверхностный пласт литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой грунт. Организмы переходят в гумус (плодородную часть грунта). Составными частями грунта есть минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Мы поможем в написании ваших работ!