Аналіз екологічної системи мікрорайону "Північний"

Миколаївський державний гуманітарний

університет імені Петра Могили

Факультет еколого-медичних наук

Кафедра екології та природокористування

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни “Теорія екологічних систем”

Тема “Аналіз екологічної системи мікрорайону ”Північний”

Виконавець:

студент (ка)гр.521

ОнищенкоАльона

Керівник:

Доцент

Миколаїв – 2008

Зміст

Вступ

1. Загальна характеристика екосистеми

2. Структура екосистеми

3. Властивості та показники складових екосистем

4. Екологічні характеристики

5. Чисельні рішення

Висновки

Перелік використаної літератури

Вступ

Потреба в аналізі соціоекосистеми мікрорайону ”Північний” виникла внаслідок актуальності проблеми якості питної води та екологічних ризиків мікрорайону Північний. Район відчуває критичність стану водопровідної системи.

В даний час існують серйозні екологічні проблеми забруднення навколишнього середовища (атмосфери, води, ґрунтів), кислотними дощами, радіаційним ураження території, а також відбуваються втрати окремих видів рослин і живих організмів, та збіднення біоресурсів. Та найбільш тяжкий стан - із забрудненням водних ресурсів. Основні джерела прісної води на території України – стоки річок Дніпра, Дністра, Південного Бугу, Сіверського Дінця, Дунаю з притоками, а також малих річок північного узбережжя Чорного та Азовського морів. Порушення норм якості води досягло рівнів, які ведуть до деградації водних екосистем, зниження продуктивності водойм. Значна частина населення України використовує для своїх життєвих потреб недоброякісну воду, що загрожує здоров'ю нації.

З метою забезпечення населення та народного господарства необхідною кількістю води в Україні збудовано 1087 водосховищ загальним об'ємом понад 55 млрд. куб. метрів, 7 великих каналів довжиною близько 2000 кілометрів з подачею на них понад 1000 куб. метрів води за секунду, 10 великих водоводів великого діаметру, по яких вода надходить у маловодні регіони України.

Витрати свіжої води в Україні на одиницю виробленої продукції значно перевищують такі показники у розвинутих країнах Європи: Франції - в 2,5 рази, ФРН - в 4,3, Великобританії та Швеції - в 4,2 рази.

Забезпечення водою населення України в повному обсязі ускладнюється через незадовільну якість води водних об'єктів. Якість води більшості з них за станом хімічного і бактеріального забруднення класифікується як забруднена і брудна (IV - V клас якості). На сьогодні в Україні не залишилося жодного поверхневого водного об'єкта, який би за екологічним станом належав до водних об'єктів першої категорії.

Основними причинами незадовільної якості води водних об'єктів є низька ефективність роботи очисних споруд каналізації, скидання в річки без очищення забруднених зливових стоків з територій підприємств і населених пунктів, відсутність полігонів по утилізації промислових відходів, забруднення відходами водозахисних зон, ерозія земель. Що є в воді, яка потрапляє до помешкань миколаївців, окрім води? Про це більшість, нажаль, навіть в умовах, коли громадяни України мають на це право, лише здогадується.

Згідно з законодавством України кожен має:

• Право на питну воду, безпечну для життя та здоров’я;

• Право на інформацію про якість питної води;

• Право споживачів, яке гарантує споживатський рівень, потрібну якість та безпечність послуг, необхідну інформацію про їх якість та кількість, а також право на повернення шкоди або втрат, які були заподіяні здоров’ю.

Але всі ці права залишаються лише на папері. В Україні не існує традиції розкриття інформації та громадянам досить важко отримати необхідну інформацію із офіційних джерел.

На здоров'я людини впливає як кількість води, що щодня випивається, так і її якість.

Питання якості питної води є однією з головних екологічних проблем у м. Миколаєві, що вимагає невідкладних рішень. Інвестиційний проект «Проект розвитку системи водопостачання та водовідведення в м. Миколаєві»( Петров М.Б., робоча група співробітників МКП «Миколаївводоканал», 2007) розроблено у відповідності до завдань, передбачених Загальнодержавною програмою реформування і розвитку житлово-комунального господарства на 2004-2010 роки, Плану розвитку МКП «Миколаївводоканал» на 2006-2012 роки, затвердженого рішенням міської влади від 30 червня 2006 року №2/38.

Проект стосується модернізації застарілої інфраструктури системи водопостачання в міста, що передбачає поетапне здійснення ряду профілактичних заходів для забезпечення стабільної і надійної роботи структур, що відповідають за водопостачання. Його виконання дасть можливість підвищити якість послуг населенню і безпеку водопостачання.

Система водопостачання та водовідведення м. Миколаєва являє собою комплекс споруд, об'єднаних єдиним технологічним процесом транспортування, очищення, розподілу води, прийому та очищенню стоків. Всі об'єкти та споруди, які складають систему водопостачання та водовідведення м. Миколаєва, є комунальною власністю і знаходяться на балансі Міського комунального підприємства «Миколаївводоканал», яке є єдиним підприємством, що здійснює діяльність з надання послуг з водопостачання та водовідведення на території м. Миколаєва і, відповідно, є суб'єктом природної монополії.

Водопостачання м. Миколаєва може здійснюватися із двох джерел: р. Дніпро та Жовтневого водосховища. Через значне забруднення місцевих джерел водопостачання, головний водозабір м. Миколаєва знаходиться на р. Дніпро в 70 км від міста.

Жовтневе водосховище, яке є резервним джерелом водопостачання, наповнюється водою з р. Інгулець через мережу каналів Інгулецької зрошувальної системи.

Основним джерелом питної води для міста є водовід «Дніпро-Миколаїв» довжиною близько 73 км, перша нитка якого була введена в експлуатацію в 1979 році, а друга повністю добудована в 2002 році. Водозабір знаходиться с. Микільське Херсонської області потужністю 280 тис. м3 води на добу до насосної станції водопроводу 1-го підйому, звідки непідготована вода транспортується на очисні споруди водопроводу. Потужність очисних споруд водопроводу дорівнює 190 тис. м3 води на добу.

Очисні споруди водопроводу будувалися трьома чергами, перша з яких введена в експлуатацію в 1958 р., друга в 1968 р., третя в 1978-1979 р.р. Реконструкція та модернізація очисних споруд з моменту вводу в експлуатацію третьої черги, з 1979 року і дотепер, не здійснювалася, на теперішній момент, очисні споруди в аварійному стані, не відповідають загальноєвропейським стандартам, хоча Міське комунальне підприємство «Миколаївводоканал» стверджує, що після очистки вода відповідає ГОСТу 2874-82 «Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством». Загальний знос очисних споруд складає 43%.

Після очисних споруд розподільчими трубопроводами загальною довжиною близько 1000км і за допомогою 21 підвищувальної насосної станції водопроводу очищена питна вода подається споживачам міста цілодобово. На сьогоднішній день середньодобове споживання води складає близько 170 тис. м3, з яких 80% споживається населенням (централізованим водопостачанням користується близько 83% населення м. Миколаєва).

Система трубопроводів зношена і потребує капітального ремонту, оскільки строк експлуатації деяких мереж перевищує 50,60,70 і навіть 80 років. Близько 55 км мереж знаходяться в аварійному стані, як наслідок – втрати очищеної питної води в мережах досягли рівня 34% від загального водоспоживання (в середньому щодоби відбувається 8 пошкодження у мережах водопостачання)

Підприємство „Горводоканал” аргументує: якість води по місту питного водозбору задовільна і є придатною для питного водокористування.

Але в умовах, коли кожному відомі такі факти:

- в Україні вже немає джерел чистої питної води;

- галузь водопостачання знаходиться в критичному стані;

- технології водопідготовки не розраховані на вирішення проблем забруднення та є застарівшими;

- через свій технологічний стан самі водопроводи є джерелом вторинного забруднення питної води, не можна чекати, що вода в крані споживача відповідає державним стандартам якості.

У Миколаєві, як і в більшості міст України нерозвинуте інформування й участь основних зацікавлених секторів суспільства у відкритому обговоренні проблем водопостачання, недостатньо розвинуті структури по створенню пристроїв для доочищення води міста Миколаєва.

Все це призводить до забезпечення населення питною водою низької якості. Під терміном «якість води» розуміють співвідношення хімічних, біологічних та фізичних властивостей води, які визначає можливості її господарського використання.

Складність рішення цих питань обумовлена нерозмірністю й різнорідністю використовуваних засобів.

Що стосується безпосередньо питної води, то зв'язок якості води й здоров'я очевидний. Вода - найважливіша, незамінна основа розвитку й виробництва продовольства. У складі харчових продуктів частка води в середньому становить 50-60 %. Якість виробленої їжі значною мірою визначається якістю використовуваної води. У доповіді комісії ООН із проблем навколишнього середовища відзначається:

сьогодні у світі близько 1,1 мільярда чоловік не має у своєму розпорядженні чистої питної води, а до 2032 року їхнє число може зрости - до 2,7 мільярдів;

кожен другий вживає воду, що не пройшла адекватного очищення;

щорічно від вживання неякісної або інфікованої води вмирає близько 10 мільйонів чоловік.

Метою курсової роботи є аналіз екологічної системи мікрорайону ”Північний” локального рівня.

Для досягнення мети необхідно вирішити наступні завдання:

Розробити карту-схему території розташування екосистеми мікрорайону ”Північний”;

обґрунтувати межі екологічної системи мікрорайону ”Північний”;

розробити структурно-ієрархічну схему екологічної системи мікрорайону ”Північний”;

визначити зв’язки екологічної системи мікрорайону ”Північний”;

обґрунтувати екологічні характеристики системи і її складових;

визначити властивості екологічної системи мікрорайону ”Північний”;

вирішити за допомогою комп’ютера практичні задачі в межах аналізу екологічної системи мікрорайону ”Північний”.

Даними задачами і доводиться актуальність аналізу соціоекологічної системи мікрорайону ”Північний”, як важливої ланки повноцінного аналізу проблем даного напрямку.

Отже, неякісна питна вода спричиняє суттєвий негативний вплив на організм людини. Але який саме вплив спричиняють на організм людини різні хімічні, біологічні, механічні ьа інші компоненти питної води та в якому ступені цей вплив виражений в межах конкретного мікрорайону м. Миколаїва було виявлено в ході спеціального дослідження.

Мета даної роботи полягає у вивчені соціоекосистеми мікрорайону Північний та дослідженні зовнішнього впливу на людину (як на біотичний компонент даної екосистеми) з боку такого абіотичного чиннику, як питна вода.

У воді зберігається багато секретів, які можуть відкрити завісу над таємницями здоров'я й тривалістю життя. Вода – основа життя. Дуже хочеться, щоб вода в домі була чистою, прозорою та безпечною.

Але на жаль...

1. Загальна характеристика екосистеми

Для штучної системи цілісність визначається мінімумом складових, необхідних для досягнення поставленої перед системою мети, тобто її функціональністю. Комплексна (природно-штучна) екосистема повинна задовольняти вимогам, які висувають як до природної, так і до штучної екосистеми.

Визначення і обґрунтування меж екосистеми

Будь-яка екологічна система займає певну територію та об’єм і відокремлена від сусідніх систем природними чи антропогенними кордонами. Тема курсової роботи не містить визначення меж досліджуваної екологічної системи. Ця визначеність існує лише для адміністративних систем, у яких межі очевидні з назви.

На думку дослідника межа екосистеми району «Північний» не може співпадати з адміністративною межею мікрорайону, адже остання чітко не визначена.

З екосистеми неможна виключати такі важливі компоненти, як магістраль, залізничні шляхи, автозаправочні станції, але не потрібно включати приватний сектор, адже досліджуватись буде тільки «спальний район». «Спальний район» Північного складається з багатоповерхівок введених в експлуатацію, недобудованих багатоповерхівок, господарських та технічних приміщень, гаражних кооперативів, церкви, ринку організованого і стихійного, школи, дитячого садка в одному приміщенні, будівлі відділу міліції, аптек, спортивних майданчиків, магазинів, зупинок, супермаркету, автостоянок, котельних кооперативних та жекових, водонапірної башні, автодоріг, пішохідних шляхів, неасфальтованих троп, зелених насаджень.

Межі екосистеми, обґрунтовані дослідником, являють собою лінії, які проходять з північної сторони району по головній дорозі (вул. Архітектора Старова), з півдня і заходу – паралельно закладеному фундаменту новобудови на відстані 30-50 метрів (для врахування впливу господарських приміщень). З південного сходу та зі сходу – це кінець меж квартальної житлової забудови.

Для отримання повного уявлення про досліджувану екосистему мікрорайону Північного необхідно розробити графічне представлення.

Докладніше це показано на картосхемі 1 (Див. Додаток 1)

Встановлення зовнішнього впливу на екосистему.

Зовнішній вплив розглядається як зовнішні прямі зв’язки довкілля з екологічною системою. Треба охарактеризувати джерела зовнішнього впливу, а також вид, тип, характер кожного прямого зв’язку.

Основні чисельні показники прямих зв’язків

За даними метеостанції Миколаїв, де за 52 роки спостережень взимку мали перевагу північно-східні вітри (24%), швидкості яких можуть досягти 34м/с (грудень 1940р.), а влітку – північно-західні(21%). [1]

Сумарна радіація на території екосистеми складає 4400-4800МДж/м² у рік. Величина радіаційного балансу підстилаючої поверхні змінюється від 1880 до 2100 МДж/м² у рік. Пересічна температура повітря за рік на основній частині території становить 8-10⁰С. Пересічна температура січня змінюється від –5⁰С до –2⁰С, взимку близько 40% днів з відлигами (метеостанція Миколаїв). Пересічна температура липня досягає 20-23⁰С, абсолютні максимуми 39-40⁰С, абсолютні мінімуми від-30⁰С до-34⁰С. Період з температурою понад +10⁰С становить 180-225 днів, тривалість вегетаційного періоду 215-225 днів. [3]

Мікрорайон відноситься до центральної частини Миколаївської області і річні суми опадів на його території складають 390-410 мм, Із загальної кількості опадів у теплий період (квітень-жовтень) випадає 70% переважно у вигляді злив. Серед метеостанцій всього Причорномор’я найбільша кількість катастрофічних злив, коли випадало більше 55 мм опадів, зареєстровано у Миколаєві: за 27 років спостережень таких злив було вісім.

Взимку буває зі сніговим покривом в середньому від 37 до 65 днів. Пересічна потужність снігового покриву не перевищує 3-6 см. Запаси води у снігу при найбільшій його висоті коливаються від 30 до 24 мм. Глибина промерзання ґрунту складає 37-54 см.

Пересічна багаторічна вологість повітря становить 71%, але, іноді в травні – серпні вона зменшується до 15-30%. З впливом моря пов’язано щорічне надходження з опадами 150-170 кг/га хлоридів і сульфатів натрію та магнію.[1]

За сукупністю агрокліматичних показників територія екосистеми відноситься до дуже посушливої, помірно жаркої (сума температур складає 3300-3400⁰С).

За теплий період року буває більше 15 днів з суховіями (у травні, серпні). Кожний третій-четвертий рік, має прояв літніх пилових бурь (від 5 днів до 9 днів). Пилові бурі виникають під час посух (з березня по вересень, рідко взимку) при сильних вітрах до 18 м/с. Аналіз періодичності пилових бур у 19-20 ст. показує, що вірогідність прояву цього явища збереглася незмінною.[3]

Під безпосереднім впливом зовнішніх факторів, а також такі, що відчувають цей вплив опосередковано знаходяться такі складові екосистеми: природні (біотичні), комунальне господарство(соціуми, транспорт та побутові комунікації).?

Розробка структурно-ієрархічної схеми та внутрішніх зв’язків екологічної системи.

Розробка структури екологічної системи полягає у виборі

принципу декомпозиції системи,

визначенні кількості ієрархічних рівнів,

встановленні внутрішніх зв’язків між складовими системи,

графічному представленні «ієрархічного трикутника».

Будь-яка екологічна система може бути декомпозованою за різними принципами: просторовим, функціональним, речовинним, тощо. Велике значення відіграє така особливість екологічної системи як наявність нематеріальних (соціальних, духовних тощо) складових і зв’язків. Внаслідок цього рекомендується розробити декілька декомпозиційних схем, побудованих на різних принципах. Остаточний вибір структурної схеми системи буде виконано пізніше при детальному аналізі системи (перш за все – зв’язків між складовими).

Встановлення кількості ієрархічних рівнів залежить перш за все від складності екологічної системи. Для простих локальних систем повна декомпозиція до елементів здійснюється при наявності двох-чотирьох рівнів. Декомпозицію складних екосистем неможливо доводити до елементів внаслідок значної кількості рівнів і складових. В такому випадку декомпозицію системи треба закінчити на рівні “чорних ящиків” – підсистем, які при аналізі системи будуть прийняті за найменші складові.

Компоненти екосистеми відповідно до їх ієрархічного рівня розміщуються у вигляді «ієрархічного трикутника».

Зв’язки між складовими представляються у вигляді окремих схем, на яких рух речовини, енергії і інформації зображено лініями із стрілками – горизонтальними між складовими одного рівня і вертикальними – між представниками різного ієрархічного рівня. До графічних зображень необхідно надати текстове пояснення. Чисельні розрахунки на цьому етапі роботи не виконуються.

2.Структура екосистеми мікрорайону ”Північний”

Структура – побудова і внутрішня форма організації системи, що виступає як єдність сталих взаємозв’язків між її складовими, а також законів цих взаємозв’язків.

Екологічна система є повною, комплексною системою, яка включає в себе всі природні і штучні підсистеми в межах розглянутого простору.

Для даного мікрорайону розроблена наступна декомпозиційна структура.

1.  Абіотичні елементи (Природна абіотична підсистема)

1.1Атмосфера

1.1.1.  Кліматичне районування

1.1.2.  Склад атмосфери

1.1.3.1     N2

1.1.3.2     O2

1.1.3.3     CO2

1.1.3.4     H2O

1.1.3.5     O3

1.1.3.6     Інші

1.1.3.7     Забруднюючі речовини

1.1.3.8     Тверді частки

1.2 Гідросфера (Солоні та прісні води)

1.2.1Ґрунтові води

1.2.1.1.Фреатичні

1.2.1.2.Інтерстеціальні

1.2.1.3. Глибинні

1.2.1.4 Печерні

1.2.2. Поверхневі (Прісні)

1.2.2.1 Річка

1.2.2.2 Канали

1.2.2.3 Водойми

1.2.2.3.1 Річкові

1.2.2.3.2 Наливні

1.2.3 Підземні води

3.  Літосфера

3.1.   Ґрунти

3.1.1. Механічне забруднення

3.1.2. Хімічне забруднення

3.2. Рельєф

3.3.Педосфера

3.4.Підстилаюча порода

3.5.Материкові основи

3.6.Корисні копалини

4. Біосфера

4.1. Флора

4.1.1. Наземні рослини

4.1.1.1 Дерева

4.1.1.1.1. Акація

4.1.1.1.2. Тополя

4.1.1.1.3 Клен

4.1.1.1.4 Береза

4.1.1.1.5 Каштан

4.1.1.1.6 Інші

4.1.1.2. Кущі

4.1.1.2.1. Шипшина

4.1.1.2.2. Бузок

4.1.1.2.3. Бузина

4.1.1.2.4. Інші

5. Техносфера

5.1 Промисловість

5.2 Сільське господарство

5.3 Міське комунальне господарство

5.3.1.Рідкі побутові відходи.

5.4. Інфраструктура

5.3.1 Транспорт

5.3.1 Транспорт

5.3.1.1.Легковий

5.3.1.2.Вантажний

5.3.1.3. Автобуси

5.3.1.4 Мікроавтобуси

5.3.1.5 Велосипеди

5.3.1.6 Мотоцикли, мопеди

5.3.1.1Викиди транспортні

5.3.1.1.1 СOx

5.3.1.1.2 CnHm

5.3.1.1.3 Pb

5.3.1.1.4 NOx

5.3.1.1.5 SOx

5.3.1.1.6 Сажа

5.3.1.2. Відходи

5.3.1.2.1 Паливо

5.3.1.2.2 Шини(гума)

5.3.1.2.3 Метал

5.3.1.2.4 Нафтопродукти

5.3.1.3. Шумове забруднення

5.3.1.4. Теплове забруднення

5.3.1.5. Пилове забруднення

5 3.1.6. Негативний вплив на екосистему

5.3.2 Комунікації

5.3.2.1 Побутові комунікації

5.3.2.1.1 Котельні кооперативні та жекові

5.3.2.1.2 Водонапірна башта

5.3.2.2 Водопостачання, водовідведення

5.3.2.3 Шляхи сполучення

5.3.2.3.1 Автодороги

5.3.2.3.1.1 Автомагістраль

5.3.2.3.1.2 Дороги головні та другорядні

5.3.2.3.2 Пішохідні шляхи

5.3.2.3.2.1 Неасфальтовані тропи

5.3.2.3.2.2 Пішохідні тротуарні дороги

5.3.2.3.3.1 Покриття

5.3.2.3.3.2 Зелені насадження

5.5. Будівлі

5.5.1 Багатоповерхівки

5.5.2 Приватні садиби

5.5.3 Недобудовані багатоповерхівки

5.5.4 Господарські та технічні приміщення

5.5.5 Гаражні кооперативи

5.5.6 Церква

5.5.7 Ринок організований

5.5.8 Ринок стихійний

5.5.9 Школа

5.5.10 Дитячий садок

5.6 Нематеріальне

Отже, будь-яка система характеризується структурою й комплексом властивостей. Дану екологічну систему можна віднести до природних антропогенно-зміненних екосистем. Оскільки людина весь час впливає.

Спрощена декомпозиція:

1.Атмосфера

2. Гідросфера

3. Літосфера

4. Біосфера

4.1. Флора

4.1.1. Природні рослини

4.1.2. Штучні рослини

4.2. Фауна

4.2.1. Природні тварини

4.3.2. Штучні тварини

5. Техносфера

5.1 Промисловість

5.2 Сільське господарство

5.3 Міське комунальне господарство

5.3.1.Рідкі побутові відходи.

5.4. Інфраструктура

5.3.1 Транспорт

5.3.2 Комунікації

5.5. Будівлі

5.5.1 Багатоповерхівки

5.5.2 Приватні садиби

5.5.3 Недобудовані багатоповерхівки

5.5.4 Господарські та технічні приміщення

5.5.5 Гаражні кооперативи

5.5.6 Церква

5.5.7 Ринок організований

5.5.8 Ринок стихійний

5.5.9 Школа

5.5.10 Дитячий садок

5.6 Нематеріальне

3. Властивості і показники складових екосистеми

Для всіх складових екологічної системи, починаючи з елементів і до підсистем найвищого рівня необхідно встановити властивості і показники. Для абіотичних природних складових вони визначаються, перш за все, властивостями природної речовини – води, повітря, ґрунту. Такими властивостями, зокрема, є рухомість, розчинність, енергоспроможність, вагомість, родючість ґрунту, які характеризуються відповідними показниками: швидкістю та напрямком руху, вмістом розчинених речовин (солоність води), теплоємністю, теплотою замерзання чи випаровування, масою та густиною, вмістом поживних речовин та гумусу. Біотичним елементам екологічних систем притаманні продуктивність (приріст енергії, маси, чи розмірів особини), репродуктивність (періодичність розмноження та кількість нащадків), ефективність (економічність) використання енергії та речовини (к.к.д., коефіцієнт використання енергії, коефіцієнт використання речовини), саморегульованість (період затримки реакції, коефіцієнт пристосування тощо).

Абіотичні штучні складові екосистем характеризуються переліченими властивостями, крім репродуктивності, а також специфічними властивостями в залежності від призначення об’єкту – комфортністю, потужністю, вантажоспроможністю, надійністю тощо. Найбільш важливими при аналізі екосистеми є властивості штучних об’єктів, які деформують природну систему, а саме природоємність і забруднюваність. Перша характеризується прямим чи опосередкованим споживанням природного ресурсу (в абсолютних одиницях чи віднесена до якогось показника, наприклад, до продуктивності). Забрудненість визначається абсолютною чи відносною кількістю забруднюючої речовини, що потрапляє в природне довкілля. Тут доречно використати такий показник автономності системи як коефіцієнт рециркуляції речовини Кр чи загальний коефіцієнт рециркуляції Крз.

Система в цілому та підсистеми екологічної системи, крім вказаних властивостей складових, які в ускладненому вигляді переходять з елементів в підсистему, мають власні емерджентні властивості. Задача студента – визначити ці властивості і показники, враховуючи особливості системи і підсистем.