Stiinta mediului - domeniu interdisciplinar

STIINTA MEDIULUI - DOMENIU INTERDISCIPLINAR

Stiinta mediului se ocupa de caracteristicile mediului si de studiul interactiunii intre om si mediu, ceea ce necesita un spectru larg de stiinte ale naturii si exacte ca: biologia, chimia, fizica, etc., intelegerea proceselor biologice, chimice si fizice ale mediului.Deasemeni, deciziile politice sunt de mare importanta in managementul ecologic. Prin stiinta mediului se urmareste sa se interconecteze cunostintele din diferite ramuri ale stiintelor naturale si exacte, pentru a rezolva problemele de mediu, pentru a intelege cum omul influenteaza viata pe Pamant.

Stiinta mediului nu este o acumulare de cunostinte disparate, ea devine o stiinta care se bazeaza pe cuceririle altor stiinte, pe care le uneste intr-un instrument pentru a rezolva anumite probleme de mediu. In problemele tratate nu se va considera si influenta stiintelor socio-economice asupra stiintei mediului, deoarece in etapa actuala ar necesita prea multe calcule.

Desi, stiinta mediului are un caracter pluridisciplinar, ea nu studiaza cazurile izolate, ea se concentreaza asupra principiilor folosite in rezolvarea problemelor de mediu in cadrul creat de stiintele naturale. Studiul separat al unor cazuri izolate, ar duce la o perimare rapida a cunostintelor acumulate si deci numai cunoasterea principiilor comune, care pot fi particularizate si care guverneaza diferite evenimente, permite solutionarea diferitelor probleme de mediu. Scopul acestui curs este de a descrie metodele si principile care sunt folosite in intelegerea proceselor de mediu si de a arata cum sunt acestea folosite pentru rezolvarea unor probleme noi ale mediului, care devin tot mai complexe odata cu extinderea si diversificarea tehnologiilor industriale.

1.1.1. Relatia intre stiinta mediului si tehnologie, management, ecologie si modelare

Relatia intre stiinta mediului si ecologie este prezentata in fig.1

Stiinta mediului

Impactul naturii asupra omului

S-a aratat ca stiinta mediului este un domeniu multidisciplinar care se ocupa cu studiul influentei activitatilor umane asupra proceselor de mediu.

Influenta omului asupra mediului se numeste poluare.

Ecologia este definita ca studiul corelatiilor intre organismele vii si mediu, sau in sens mai general cu studiul structurilor si functiilor naturii, cunoscand ca omul este o parte a naturii.

Modelele ecologice sau sistemele ecologice ofera posibilitatea de a alege metodelele cele mai bune pentru controlul poluarii si reprezinta circuitul de reactie din fig.1.1.

Ecosistemele sunt de mare complexitate si nu pot fi luate toate problemele in stadiul de management, insa pentru o problema data este posibil sa se faca un model simplificat al ecosistemului si ale proceselor sale. Aceste modele au la baza principiile conservarii masei si conservarii energiei si reprezinta ecuatii diferentiale.

Un ecosistem se poate adapta la activitatile distructive ale omului, insa numai intr-o anumita masura. Deci, este necesar sa se inteleaga natura ecosistemului pentru a putea prevedea consecintele impactului activitatilor umane asupra mediului, pentru a mentine o anumita calitate a civilizatiei umane. Pentru a putea diminua efectul activitatii umane asupra mediului este necesar sa se studieze relatia intre activitate si efecte prin intermediul stiintei mediului si de a limita impactul omului asupra ecosistemului. Dezvoltarea tehnologiilor de fabricatie a marit impactul omului asupra ecosistemelor , dar noile tehnologii care rezolva problemele poluarii pot fi aplicate simultan si pot reduce aceste efecte. De exemplu au fost dezvoltate noi tehnologii de purificare si recirculare a poluantilor si sunt incercari chiar de a schimba tehnologiile de fabricatie pentru a reduce poluarea.

Managementul de mediu ( ambiental ) este scump, dar in multe cazuri poate deveni economic prin recuperarea unor materii prime, rezulta ca pentru fiecare tehnologie trebuie aleasa o solutie ecologica.

Nivele de organizare

Ecologia este considerata ca fiind o disciplina sau o parte a biologiei. Nivelele de organizare biologica sunt prezentate in fig.1.2, unde se arata ca un biosistem este format din doua componente: biotic si abiotic. Componentele biotice sunt organizate in aranjamente ierarhice de la nivel subcelular (gene) la comunitati care interactioneaza cu mediul fizic (componentele abiotice) formand un sistem, un intreg unificat. In biologie termenul de populatie inseamna un grup de indivizi de orice fel de organism, iar comunitate in ecologie inseamna toate populatiile care ocupa o arie.

O comunitate si mediul formeazaa un ecosistem.

Fig.3

Stiinta mediului studiaza toate formele de viata in toate straturile: mediul gazos (atmosfera), mediul lichid (hidrosfera) si mediul solid (litosfera) si probleme ale Pamantului (biosfera). Ecosfera este biosfera si mediul viu (atmosfera + hidrosfera + litosfera).

1.1.3. Criza ambientala

In prezent are loc o crestere a populatiei, a industrializarii si urbanizarii. In fig.1.3 se prezinta cresterea populatiei in timp, de unde rezulta ca scade intervalul de timp in care aceasta se dubleaza, adica are loc o crestere exponentiala.

De exemplu, se observa o crestere exponentiala deoarece trecerea de la 2 la 4 s-a facut in 45 de ani pe cand cresterea de la 1 la 2 s-a facut in 100 de ani.

Cresterea populatiei zilnica este definita prin rata de natalitate zilnica si rata mortii zilnice, adica:

Cresterea pop/zi = nr. nasteri/zi - nr.morti/zi = 350.000 - 135.000 = 215.000oameni/zi

Rezulta o crestere a populatiei globului de aprox. 80 mil. oameni pe ani. Dar orice individ necesita energie si resurse materiale.

Resursele pot fi regenerabile (cereale, animale, aer, apa, padure,etc.) si ele nu pot fi folosite mai intens decat daca se regenereaza. Resurse neregenerabile, cum sunt combustibilii si mineralele care se regenereaza in milioane de ani, iar scala de timp a interesului uman este de numai sute de ani.

In prezent in lume se observa o crestere a poluarii . De exemplu, multe lacuri de agrement sufera de eutroficare, adica au concentratii mari de nitrogen si fosfati.. Cauzele sunt cresterea populatiei, rata mare de consum si reziduuri. Impactul uman asupra naturii se poate exprima prin relatia:

I = nr. persoane * (consum/persoane) * (impact/consum)

Acest indicator difera la tarile dezvoltate tehnologic si tarile in curs de dezvoltare de circa 56 de ani. Indicatorul se poate referi si la cresteri:

DI = D(nr.pers.) * D ( C/pers.) *  D ( I/ DC)

Principiile stiintei mediului

Viata pe Pamant este dependenta de prezenta unui numar de elemente intr-o anumita forma si concentratie si de mersul proceselor de creare a vietii. Daca aceste conditii nu se indeplinesc atunci viata ori este imposibila ori este deteriorata. Principiile de baza ale conservarii masei si energiei reflecta echilibrul care trebuie sa existe in orice activitate umana.. De exemplu, orice organism viu necesita anumite conditii de mediu, si e dependent de rata de inmultire si de temperatura ambientala ce reflecta anumite conditii optime ale vietii, fig.1.4.. Rezulta ca un ecosistem reactioneaza la variatiile conditiilor de mediu.

Principiile tehnologiilor de mediu ( ambientale )

Stiinta mediului sta la baza tehnologiilor de mediu deorece alegerea unei tehnologii necesita cunoasterea profunda a multor probleme.

Solutiile oferite de tehnologiile de mediu trebuie sa fie:

eficiente, functionale si de capacitate dorita;

sa nu perturbe procesul;

sa aibe o arie clara de utilizare;

influenta asupra mediului sa nu creeze alte probleme.

Se disting trei grupe de probleme pentru tehnologiile de mediu:

poluare ape;

poluare aer;

poluare reziduuri solide.

Pentru aceste domenii, pentru cazuri concrete, in prezentul manual, se vor prezenta tehnologii de mediu.

Rezolvarea problemelor de mediu

Diagrama care ilustreaza procedura care poate fi utilizata pentru a gasi o solutie la emisia de mase si energie care influenteaza mediul este prezentata in fig 1.5.

Ingineria ecologica se refera la solutii care se intreprind in ecosistem.

Tehnologiile de mediu (ambientale) reduc sau dileaza emanatiile in mediu, adica previn poluarea