ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ και ΡΥΠΑΝΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Απόστολος Βλυσίδης Καθηγητής ΕΜΠ
Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.
Εξέλιξη της ζωής στη Γή 3
Στρωματόλιθοι στον κόλπο Σαρκ της Αυστραλίας 4
5
6
Εξέλιξη της ζωής 7
Εξέλιξη της ζωής στη Γη 8
Τι είναι οικοσύστημα Ένα μέρος της βιόσφαιρας το οποίο έχει την ικανότητα να ανακυκλώνει όλα τα στοιχεία που το απαρτίζουν 9
Πυραμίδα ανάπτυξης ενός οικοσυστήματος 10
Σχέση μεταξύ ανάπτυξη και συγκέντρωση οξυγόνου για το ψάρι Salvelinus fontinalis 11 Βάρος ψαριού, g Θερμοκρασία C Συγκέντρωση οξυγόνου, mg/l 1.70 0 5 2.05 30 4.80 80 6.90 100 10 1.8 0 5 (8 cm) 2.23 30 5,09 80 11.4 100 5 2.41 80 3.13 100 1.74 0 400 1.83 30 10 3.64 80 6.05 100 2.90 0 15 3.17 30 6.77 80 20 3.57 0 4.38 30 % της μέγιστης παραγωγής
ΓΕΝΙΚΟ ΣΧΗΜΑ ΕΝΌΣ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 12
Παραγωγή βιόμαζας από τα σπουδαιότερα οικοσυστήματα παραγωγικότητα dry g/m 2 /yr παγκόσμια παραγωγή έκταση 10 6 km 2 εύρος τιμών μέση τιμή 10 6 dry tons/year Λίμνες και ποτάμια 2 100-1500 500 1.0 Βάλτοι και έλη 2 800-4000 2000 4.0 Τροπικά δάση 20 1000-5000 2000 40.0 Εύκρατα δάση 18 600-2500 1300 23.4 Βόρεια δάση 12 400-2000 800 9.6 Θαμνώδεις και ξηλώδεις 7 200-1200 600 4.2 εκτάσεις Σαβάνες 15 200-2000 700 10.5 Εύκρατα λιβάδια 9 150-1500 500 4.5 Τούνδρες και υψηλά βουνά 8 10-400 140 1.1 Ερημικές εκτάσεις με θάμνους 18 10-250 70 1.3 Έρημοι με βράχους και πάγο 24 0-10 3 0.07 Καλλιεργούμενες εκτάσεις 14 100-4000 650 9.1 ΣΥΝΟΛΟ ΓΗΣ 149 730 109.0 Ανοικτοί ωκεανοί 332 2-400 125 41.5 Θάλασσες 13 Ηπείρων 27 200-600 350 9.5
Βασικά αναγκαία στοιχεία για την ύπαρξη των οικοσυστημάτων Άνθρακας Νερό Άζωτο (Ν) Φώσφορος (Ρ) Καλιο (Κ) 14
Ο ρόλος του φωσφόρου ως ενεργειακό νόμισμα των οικοσυστημάτων Δομή της Τριφωσφορικής Αδενοσίνης 15
Αποθήκευση ενέργειας στα κύτταρα Η 2 Ο + ΑΤΡ = ΑDP + P +Δg υψηλή Η 2 Ο + ΑDΡ = ΑMP + P +Δg υψηλή ΑMΡ = Α + P +ΔG χαμηλή 16
ΔΙΑΘΕΣΗ ΚΑΙ ΖΗΤΗΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Σ ΈΝΑ ΤΥΠΙΚΟ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑ Μέσος μοριακός τύπος των ζωντανών κυττάρων C 5 H 7 O 2 N 0.46 P 0.024 K 0.071 Ca 0.092 Si 0.43 S 0.017 Μέσος μοριακός τύπος της βιόσφαιρας C 5 H 10 O 5 N 0.054 P 0.0025 K 0.0089 Ca 0.014 Si 0.0065 S 0.0033 17
ΦΥΣΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΕΝΌΣ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Αύξηση της βιοποικιλότητας Ένα ή περισσότερα στοιχεία υπο έλειψη (θρεπτική παρεμπόδιση) Εξέλιξη χωρίς θρεπτική παρεμπόδιση Εξέλιξη με θρεπτική παρεμπόδιση ΦΥΣΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΕΝΟΣ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 18
Τι είναι ρύπανση Η διατάραξη των φυσικοχημικών και βιολογικών ισορροπιών των οικοσυστημάτων εξ αιτίας των ανθρωπίνων δραστηριοτήτων 19
ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΣΤΟΥΣ ΚΥΚΛΟΥΣ ΕΝΌΣ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Κανονικός κύκλος M Ευτροφικός κύκλος (Οργανική ρύπανση) Υποτροφικός κύκλος (τοξική ρύπανση) Διατάραξη (ρύπανση) 20
ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΣΤΙΣ ΙΣΟΡΡΟΠΟΪΕΣ ΤΩΝ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ ΤΟΞΙΚΗ ΡΥΠΑΝΣΗ 21
ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΠΟΡΡΙΨΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΝΑ ΕΙΝΑΙ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΜΕΝΑ - Να μην περιέχουν βιοαποδομήσιμο οργανικό άνθρακα - Να μην περιέχουν θρεπτικά στοιχεία (άζωτο, φώσφορο και άλλα ιχνοστοιχεία) - ΝΑ ΜΗΝ ΠΕΡΙΕΧΟΥΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ όπως: Φαινολικές ενώσεις Χλώρο οργανικές ενώσεις βαρέα μέταλλα 22
Τοξικές ενώσεις Μέταλλα (Αρσενικό, Κάδμιο, Χρώμιο, Χαλκός, Μολυβδος, Υδράργυρος, Νικέλιο, Άργυρος, Ψευάργυρος) Οργανικές ενώσεις Πτητικά οργανικά (1,1,1-τριχλωροαιθάνιο, βενζένιο, αίθυλοβενζένιο, μέθυλοχλωρίδιο, τολουένιο, και τριχλωροαιθυλένιο) Ολίγο πτητικά οργανικά(κανονικό διβουτυλφθαλικό ιόν, ναφθαλίνη, ρ-χλωρο-mκρεζόλη, και φαινόλες) Φυτοφάρμακα Πολυχλωριωμένα διφαινύλια (PCBs) 23
ΒΑΣΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΡΡΥΠΑΝΣΗΣ - ΚΑΤΑΛΛΗΛΗ ΔΙΑΣΠΟΡΑ και ΑΡΑΙΩΣΗ Ώστε οι συγκεντρώσεις όλων των συστατικών του να βρίσκονται κάτω από το κατώφλι επικινδυνότητας - ΑΠΟΔΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΡΥΠΟΓΟΝΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΜΕ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ - Φυσικοχημικές - Βιολογικές 24
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ 25
ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΑΠΟΔΟΜΗΣΗΣ και ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ αποβλήτων ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΑΠΟΤΟΞΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ αποβλήτων ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΜΠΟΡΕΥΣΙΜΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ από απόβλητα ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΟΤΗΤΑΣ των αποβλήτων Διασπορά Απολύμανση Η ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΤΗΝ ΒΑΣΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΟΣΟ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΟΣΟ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΠΟΤΟΞΙΚΟΠΟΙΣΗΣ ΚΑΙ ΕΠΟΜΕΝΩΣ ΟΙ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΣΕ ΟΞΥΓΟΝΟ ΓΙΑ ΜΙΑ ΤΕΤΟΙΑ ΟΞΕΙΔΩΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΙ ΤΟ ΒΑΣΙΚΟΤΕΡΟ ΜΕΤΡΟ ΡΥΠΑΝΤΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΕΝΌΣ ΑΠΟΒΛΗΤΟΥ Η ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ και Ο ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟΣΚΟΠΕΙ ΣΤΗΝ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΕΡΗ ΤΕΧΝΙΚΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΟΥΣ 26
ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΥΤΟΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ 1. Αραίωση 2. Ιζηματοποίση Κατακρήμνιση - Επαναιώρηση 3. Κροκίδωση 4. Διήθηση 5. Επίπλευση 6. Ρόφηση εκρόφηση αερίων και ενώσεων 7. Μεταφορά θερμότητας 27
ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΥΤΟΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ 1. Εξουδετέρωση 2. Οξείδωση - Αναγωγή 3. Ιοντοεναλλαγή 28
ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΑΥΤΟΚΑΘΑΡΙΣΜΟΥ ΣΤΗ ΦΥΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ 1. Προκαρυωτικοί μικρο-οργανισμοί - αναερόβια βακτήρια (ετερότροφα αυτότροφα) - αερόβια βακτήρια (ετερότροφα αυτότροφα). 2. Ευκαρυωτικοί μικροοργανισμοί 3. Φυτικά οικοσυστήματα 29
ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα» του ΕΜΠ έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.