17991

Экология. Конспект лекций

Конспект

Экология и защита окружающей среды

Экология ЛЕКЦИЯ №1 Научнотехнический прогресс и состояние окружающей среды. Предмет и задачи дисциплины. Понятие об еэкологическом кризисе.Причины возникновения природоохранных экологических и ресурсныхпроблем человечества. Основные причины экологического кри

Русский

2013-07-06

929.5 KB

5 чел.

Экология

ЛЕКЦИЯ №1

Научно-технический прогресс и состояние окружающей среды.

Предмет и задачи дисциплины. Понятие об еэкологическом кризисе.
Причины возникновения природоохранных, экологических и ресурсных
проблем человечества. Основные причины экологического кризиса, понятие
о качестве окружающей среды. Состав экологического кризиса:
демографический взрыв, уменьшение пахотных земель. Энергетический
кризис. Тенденции изменения качества окружающей среды.

Вы начинаете изучать новую дисциплину, которая называется «Основы
экологии». Еще недавно такой дисциплины не было в учебных планах. Что
это такое «экология» и почему её необходимо изучать?

Впервые термин «экология» предложил немецкий биолог Е.Геккель в
1866г. В работе «Общая морфология организмов» он привел такое
определение этой науки: экология — это сумма знаний, что принадлежат к
экономики природы — изучение всей совокупности взаимоотношений
животных и окружающей среды, как органического, так и неорганического, и
первое за всё её дружных или вражеских отношений. В конце 80-х годов
XIX
ст. экология сформировалась как самостоятельная биологическая дисциплина
и оставалась такой до 50-х годов
XX ст.

Экология - биологическая наука, да и теперь она необходима каждому
сознательному члену общества и стаёт некоторой мерой социальной наукой.
ПРЕДМЕТ ЭКОЛОГИИ

На современном этапе развития общества экология решает проблему и
пользуется методами, материалами, принципами, которые далеко выходят за
рамки сугубо биологических наук. Несмотря на то, что отдельные ученные
(преимущественно биологии) продолжают относить её к биологическим
наукам, большинство из них, отдельно геоэкологии, считают, что ныне
экология сформировалась в принципиально новую интегрированную
дисциплину, которая объединяет все естественные, точные, гуманитарные и
социальные науки.

Экологию в равной мере можно отнести как до биологической, так и до
географической области знаний, и её след разглядывать как целиком
самостоятельную науку, что проблема взаимодействия человека и общества
приобрела черту фундаментальности, глобального значения. На долю
экологии выпало задание разработать новые, научно обоснованные методы,
что входят с идеи сохранения биосферы планеты.

Существует несколько определений современной экологии и несколько
классификаций её основных составных. Одни авторы главное внимание
придают общефилософским и культурным аспектам, другие — социальным,
третьи - еколого-экономичным, четвертые - биологической детализации.

Современная экология есть одноа из главных фундаментальных наук,
своеобразной философией выживания человечества, стратегию перестройки

цивилизации в XXI ст., что имеет отвечать современным реалиям в
взаимоотношениях населения планеты и Природы, главным чином,
моральной перестройки на базе развития коллективного интеллекта, полного
взаимопонимания всех наций в деле оберегания Биосферы и стабильного
развития. Экология - наука про среду нашего существования, его живые и
неживые компоненты, взаимосвязи и согласования Стратегии Природы и
Стратегии Человека, что имеет базироваться на идеи самоограниченности,
разумной коеволюции Техносфери и Биосфери.

Экологическая деятельность теперь есть обязательным составным, а
преимущественно и одним из главных элементов любой сферы человеческой
активности — промышленного производства, энергетики, сельского и лесного
хозяйства, транспорта, научных исследований, культуры, религии и т.п. Все
решения, связанные с использованием природных либо человеческих
ресурсов, с вмешательством в процессе жизнедеятельности биосферы, имеют
принимать с учетом его ближайших и отдаленных экологических
последствий.

До 1994г. сформировалось более 90 направлений экологических
исследований, которые можно объединить за принципами её отраслевой
принадлежности,             взаимосвязи,             взаимоподпоследовательности,

приоритетности, теоретичного общечеловеческого и практического значения.

Наивысший за рангом обобщающие понятия, что используются в
классификации, есть «универсальная экология» - наука о тактике и стратегии
сохранение и стабильное развитие жизни на Земле. Она имеет обобщать всю
экологическую информацию, что поступает с других подразделений, и на
основе соответствующего анализа и моделирования развития экологической
ситуации на планете содействовать принятию научно и логически
обоснованных решений относительно реализации стратегических планов
развития цивилизации.

Основными заданиями универсальной экологии являются такие:
1) изучения с позиций системного подхода общего состояния современной
биосферы планеты, причин его формирования и особенностей развития под
влиянием природных и антропогенных факторов ( то есть изучение
закономерностей формирования, существования и функционирование
биологических систем всех уровней в взаимосвязи с атмосферой,
литосферой, гидросферой, техносферой); 2) прогноз динамики состояния
биосферы во времени и пространстве; 3) разработка пути гармонизации
взаимоотношений человеческого общества и природы, сохранение
способности биосферы к обновлению и саморегулированию с учетом
основных экологических законов и общих законов оптимизации взаимосвязи
общества и природы.

Современные экологические достижения имеют быть научной базой
для разработки стратегии и тактики поведения человечества в природной
среде, рационального природопользования, охраны и обновления среды.
Главным выводом экологических достижений должно быть определение

,

экологической емкости территории, что полностью зависит от состояния их
экосистемы.

Главный предмет исследований - изучение особенностей и развития
взаимосвязи между организмами, их группировка разных рангов,
экосистемами и неживою компонентною экосистем, а также исследований
излияния природных и антропогенных факторов на функционирование
экосистем и биосферы в целом.

Универсальной экологии подчинены два больших блока экологических
исследований: теоретическая экология и практическая экология. Эти блоки
делятся на целый ряд разделов и подразделов, что имеют отраслевое
направление или структурную подчиненность.

Никакое общественное и техническое совершенствование не
обеспечивает возможность жизнедеятельности человека вопреки законам
природы. Даже выйдя в космос и научившись многие месяцы жить под
водой, человек остался биологическим видом, существование которого
неразрывно связано с определенными условиями (факторы) среды:
температурой, влажностью, газовым составом воздуха, качеством воды,
составом пищи и многими другими. Требования любого живого организма к
качеству среды достаточно консервативны, они выработались в течении
многих тысячелетий эволюции. Понятно, что при резком изменении
требуемой организму нормы возможны нарушения обмена веществ и, как
крайний случай, - несовместимость этих нарушений с жизнью организма.

Высокое или достаточное качество среды или конкретной
экологической системы означает:

а)    возможность   устойчивого   существования   и   развития   данной
экологической системы, сложившейся или созданной, или преобразованной
человеком в данном месте (районе);

б)  отсутствие неблагоприятных последствий для любой или наиболее
важной (в первую очередь человеческой) популяции, которая находится в
данном месте (районе) исторически или временно.

В качестве критериев качества среды принимают высокую
биологическую продуктивность популяций, оптимальное соотношение видов
и биомасс популяций, находящихся на разных трофических уровнях, и др.

Невозможно охранять природу, пользоваться ею, не зная как она
устроена, по каким законам существует и развивается, как реагирует на
воздействие человека, какие предельно допустимые нагрузки на природные
системы может позволить себе общество, чтобы не разрушать их. Все это и
является предметом экологии.

В современном понимании экология - это наука об отношении
организмов или групп организмов к окружающей их среде или наука о
взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.

Очевидны и многообразные задачи экологии как науки:

- исследование закономерностей организации жизни, в том числе в
связи с антропогенными воздействиями, на природные системы и
биосферу в целом;

-    создание       научной       основы       рациональной       эксплуатации
биологических ресурсов, прогнозирование изменений природы под
влиянием    деятельности    человека    и    управлений    процессами,
протекающими в биосфере, и сохранение среды обитания человека;

-    регуляция численности популяций;

-    разработка   системы   мероприятий,    обеспечивающих   минимум
применения химических средств борьбы с вредными видами;

-    экологическая индикация при определении свойств тех или иных
компонентов   и   элементов  ландшафта,   в  том  числе  индикация
рекультивация выведенных из пользования сельскохозяйственных
угодий, восстановление пастбищ, плодородия истощенных почв,
продуктивности водоемов и др.;

-    переход от промысла к хозяйству;

-    сохранение (консервация) эталонных участков биосферы.

Задачи экологии применительно к деятельности инженера
промышленного производства или проектно-конструкторского предприятия
могут быть сформулированы следующим образом:

1.  Оптимизация      технологических,      инженерных      и      проектно-
конструкторских решений,  исходящих из минимального ущерба
окружающей среде и здоровью человека.

2.  Прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий
действующих, реконструируемых и проектируемых предприятий
(технологических процессов) для окружающей среды, человека,
животных, растений, сельского, лесного и рыбного хозяйства.

3.  Современное       выявление       и       корректировка       конкретных
технологических процессов, наносящих ущерб окружающей среде,
угрожающих   здоровью   человека,   отрицательно   влияющих   на
природные и антропогенные системы.

Итак, именно экология обоснованно считается научной базой охраны
окружающей среды, поскольку объектом ее приложения и являются
физические, химические и биологические параметры функционирования
природных систем.

Жизнь человека, общества, существование цивилизации на планете
неразрывно связаны с природными условиями. Успехи научно-технической
революции, бурным развитием которой ознаменовалась вторая половина
XX
века, лишь на короткий период были восприняты с оптимизмом как
свидетельство торжества человеческого разума, как предпосылка к будущему
благоденствию на основе покорения природы очень скоро пришло горькое
разочарование: загрязнение окружающей среды, истощение природных
ресурсов, неконтролируемый рост населения ясно обозначили угрозу
надвигающегося глобального экологического кризиса.

На протяжении почти двух веков слова слепого провидца Жана-
Батиста Ламарка: «Человеку суждено истребить самого себя, после того, как
он сделает Землю непригодной для обитания» долгое время оставались
непонятными. Те же, кто воспринял их зловещий смысл, оказались

s

беспомощными в противоречивом и расчлененном мире. Опутанные
предрассудками, утопическими догмами экономической и политической
конъюнктурой, страдающие близорукостью временщиков, мы лишь сейчас
становимся свидетилями пробуждения Разума (Соколов, 1993).

Под влиянием повелительной необходимости жить с природой в
гармонии и согласии человечество вынуждено отбросить вековой императив
покорения природы. Осознание безнравственности этого императива,
насаждавшегося многими деятелями, претендовавшими на философское и
социальное лидерство, только теперь входит в структуру нового ноосферного
мышления. Экологическая культура призвана противостоять
технократическим стереотипам, чтобы роковой ход истории цивилизации
был исправлен и биосфера будущего не осталась безлюдной.

В приоритеты научно-технического прогресса постепенно включается
не столько увеличение производства, потребительский эгоцентризм, сколько
спасение природы, сохранение естественной среды обитания людей.
Возможностей для самовосстановления и самоочищения природных систем
остается все меньше. Для глубокого граждански осознанного понимания
этого стало необходимо активизировать весь потенциал культуры в самом
широком смысле, раскрыть людям общекультурную значимость природы.

Научно-технический прогресс и экологические проблемы

Мысль о глобальной катастрофе и её влияние на развитие живых
организмов принадлежит известному французскому ученому
XVIII ст.
Ж.Ковье. Он считал, что спокойное развитие жизни на Земле много раз
прерывалось революционными быстрыми сменами катастрофического
характера, вследствие которых кардинально изменялся состав животных и
растений, которые населяли Землю.

Идею про катастрофические события в истории Земли, отдельно о
экологической катастрофе, теперь разделяет много ученных. Обговариваются
причины и масштабы таких катастроф, их вероятность в будущем и влияние
на биосферу. Среди причин катастрофически быстрых изменений, отдельно
экологических, называют внутренние, обусловленные свойствами самой
Земли как планеты, и внешними, космические. Однако след подчеркнуть, что
чёткой границы между этими двумя группами причин провести нельзя, ибо
все внутренние, земные причины, при более детальном рассмотрении
выявляются так или иначе связанные с внешними, космическими.

Научно-технический прогресс представляет собой процесс глубоких
качественных и количественных изменений различных сторон жизни
общества. Развитие науки и техники - важнейшее условие движение
общества вперед. Качественные изменения в науке и производстве связаны с
научно-технической революцией (НТР), начавшейся в середине ХХв. НТР -
это коренной переворот в производственных силах современного общества
при опережающей роли науки.

В условиях научно-технической революции значительно усложнились
взаимоотношения человеческого общества с природой. Человек получил
возможность влиять на ход естественных процессов. Добывая полезные

ископаемые, он изымает вещества из почвы и грунта; загрязняя
промышленными выбросами воздух, внедряет в его состав новые
компоненты, забирая воду на орошение, осушая болота, меняет водный
баланс; сжигая топливо, что влечет за собой выделение тепла и изменение
альбедо, влияет на энергетический баланс планеты.

Научно-техническая революция создала огромные возможности для
покорения сил природы, а вместе с тем для её загрязнения и разрушения.
Промышленный прогресс сопровождается поступлением в биосферу
огромного количества загрязнения, которые могут нарушить природное
равновесие и угрожать здоровью людей. Ещё в 40-х годах акад.
В.И.Вернадский отметил, что производственная деятельность человека
приобрела масштабы, сравнимые с геологическими преобразованиями.

В век научно-технической революции человечество начало осваивать
почти все допустимые ему возобновимые и невозобновимые ресурсы. При
этом значительная часть невозобновимых ресурсов уже использована. Во
многих странах некоторые возобновимые ресурсы (древесина, гидроэнергия,
пресная вода) используются практически полностью. За последние годы
сырья добыто больше, чем за всю историю человечества.

В настоящее время человек эксплуатирует более 55% суши, использует
около 13% речных вод, скорость сведения лесов достигает 18млн.га в год. В
результате застройки, горных работ, опустынивания и засоления теряется от
50 до 70 тыс.км
2 земель в год. При строительных и горных работах
перемещается более 4 тыс.км
3/год породы, извлекается из недр Земли
ежегодно 100 млрд.т.руды, сжигается 7 млрд.т. условного топлива,
выплавляется более 800 млн.т различных металлов, рассеивается на полях
свыше 500 млн.т. минеральных удобрений и более 4 млн.т. ядохимикатов, 1/3
которых смывается поверхностными стоками в водоемы или задерживается в
атмосфере. По данным всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в
практике в настоящее время используется до 500 тыс. химических
соединений. Около 40 тыс. соединений обладают вредными для человека
свойствами, а 12 тыс. токсины.

Несовершенство современной технологии не позволяет полностью
перерабатывать минеральное сырье. Большая часть его возвращается в
природу в виде отходов. По некоторым данным, годовая продукция
составляет 1-2% от используемого сырья, а все остальное идет в отходы. Что
свидетельствует о нерациональном подходе к природным ресурсам. Сейчас
ежегодно в биосферу поступает более 30 млрд.т. бытовых и промышленных
газообразных, жидких и твердых отходов, загрязняющих атмосферу,
гидросферу и литосферу.

Устойчивое развитие общества все более сдерживается глобальными
экологическими проблемами. К их числу относятся: демографический взрыв;
сокращение пахотных угодий, голод; загрязнение окружающей среды,
разрушение природных ландшафтов; энергетический кризис.

Ускоренные темпы индустриализации обусловлены значительным
ростом населения.

Демографический взрыв

На протяжении большей части человеческой истории рост численности
народонаселения был почти неощутимым. Медленно она набирала силу на
протяжении Х1Хв. И чрезвычайно резко увеличилась после второй мировой
войны. Это дало повод говорить о «демографическом взрыве».

Быстрый рост населения в развивающихся странах резко обостряет
экологические и социальные проблемы. Число жителей развивающихся стран
составляет три четверти населения планеты, а потребляет всего одну треть
общемировой продукции, причем разрыв в потреблении на душу населения
продолжает расти. Большие цифры - миллиарды и миллионы - трудны для
восприятия. Поэтому одно популярное американское издание опубликовало
следующие расчеты. Если бы все население Земли «сжать» до размеров
деревушки с населением в 100 человек, а все существующие соотношения
современного человечества остались бы прежними, то получилось бы
следующая картина:

-    в ней проживало бы 57 азиатов, 21  европеец, 14 представителей
Северной, Центральной и Южной Америки, 8 африканцев;

-    70 из 100 были бы «цветными» (не белыми);

-    50% всех богатств оказались бы в руках 6 человек, и все они были
бы гражданами США;

-    70 человек не умели бы читать;

-    50 страдали бы от недоедания;

-    80    человек    жили    бы    в    жилищах,    для    проживания    не
приспособленных;

Низкая рождаемость в экономически развитых странах фактор в
глобальном масштабе положительный. Однако и он может привести к
неблагоприятным социально-политическим последствиям. Постепенно в
развитых странах меняется возрастная структура общества. Уменьшается
доля детей и молодежи, увеличивается доля пожилых людей. Происходит
«постарение» населения. Рост числа пенсионеров ложится тяжелым
бременем на экономику. В прошлом новое поколение было по численности
всегда больше предыдущего. Молодые заботились о стариках, и поэтому
содержание пенсионеров не ложилось полностью на систему социального
обеспечения.

По прогнозам к концу века % всех жителей развитых и почти половина
развивающихся стран будут жить в промышленных центрах. Ожидается
увеличение числа крупных городов. Если в 1950г. в мире было лишь 5
городов с населением свыше 5 млн. человек в каждом и общей численностью
47 млн. человек, то в 1980г. таких городов было 26 с общим количеством
населения 252 млн. человек. По прогнозам к 2000г. предполагается
возникновение 60 таких городов с общей численностью 650 млн. человек.
Предвидится образование гигантских городов с населением 25-30 млн.
человек. Например, количество жителей Мехико к 2000 г. вырастает до 31
млн. человек.

8

Город с населением в 1 млн. человек в сутки потребляет большое
количество воды, пищи и топлива, а взамен образуется не меньшее
количество газообразных жидких и твердых отходов.

В настоящее время ежегодный прирост населения на Земле достигает
70-80 млн. человек. Если в начале
XX в. население составляло 1,5млрд.
человек, то в 1970г. -3,6 млрд., т.е. увеличивалось в 2,4 раза.

В 1986г. население Земли превысило 5 млрд. человек. Демографы
высказывают мнение, что высокие темпы роста численности населения
(около 2% в год) сохраняется до 2000г. Затем темпы роста снизятся, и по
достижении численности населения 12-13 млрд. наступит стабилизация, т.е.
рождаемость будет соответствовать смертности.

Население земного шара распределено неравномерно. В настоящее
время более половины его проживает в шести странах: Китай, Индия, США,
Россия, Индонезия, Бразилия.

Указанные страны потребляют неодинаковое количество природных
ресурсов. Выбрасывают разное количество загрязнения. Отмечено, что
наибольшее количество отходов дает промышленность США.

Экологические проблемы возникают вследствие роста населения и
производства.

Экологические катастрофы, вызванные человеком

Человек — часть природы, и наиболее опасные для нашей планеты
катастрофы и загрязнение окружающей среды связанные именно с ней.

Эволюция человека была направлена не на развитие грубой силы или
подавление слабых. Человек никогда не выделился с животного света, если
бы ее развитием не руководил знаменитый закон Дарвина о природном
отборе.

Страшнейшее поругание над человечеством - это война. В отличии от
любых животных, человек способен с невероятною жестокостью убивать
подобных себе. Учеными подсчитано, что за последние 6 тыс.лет люди
пережили 14513 воин, в которых погибло 3640 млн. человек. Вдумайтесь в
эту страшную цифру: по сути, было убито больше половины населения
планеты (теперь на Земле живет свыше 5 млрд. людей). Мировая
термоядерная война в считанных минуты может уничтожить человечество.
Ведь мощность ядерных зарядов, накопленных человечеством, в 1980г.
составляла 8 тыс. Мт тринитротолуола (по две тонны на каждого жителя
Земли).

История человечества наполнена страшными примерами геноцида,
зверской жестокости завоевателей, гибель в пожарах опустошительных войн
городов, храмов, библиотек, которые создавались столетиями. Ученые
археологи потратили множество усилий, чтобы расшифровать ассирийские
клинописные тексты, половина которых оказалась хвастливыми реляциями
царей-завоевателей о своих «геройствах».

Загрязнение человеческого сознания идеей войны продолжается
веками. Война была изобретением нашей цивилизации. Не будет ли и конец
человечества обусловленим этим дьявольским изобретением.

Война постоянно «дорожает». Если расходы на первую мировую войну
составляли ЗОмлрд. рублей, то вторая обошлась уже в десять раз дороже.

В конце 80-х годов расходы на вооружение в мире составляли уже 1
триллион долларов! Это превышает ассигнования всех стран мира на
медицину, образование и жилищное строительство. А если достижения
науки, ресурсы сознания и человеческого ума и природы направляются на
гонку вооружения, что может привести к ядерной катастрофе, то это самое
бездарное расходование богатств, какое можно себе представить. Таким
образом, человек ограничивает возможности решения других проблем, в
частности связанных с загрязнением окружающей среды. Значит, расходуя
силы и средства на подготовку ядерной катастрофы, человечество
одновременно приближает неотвратимость экологической катастрофы. Даже
не мировая ядерная война, а локальный ядерный конфликт вызовет такую
климатическую катастрофу, от которой погибнет не только все человечество,
но и вся биосфера Земли.

Примером экологической катастрофы, вызванной военным конфликтом, есть
события на территории Кувейта и прилегающих участков Персидского
залива после операции «Буря в пустыни» в начале 1991г. Отступая из
Кувейта, иракские оккупанты подорвали взрывчаткой свыше 500 скважин.
Значительная их часть вспыхнула и горела в течение шести месяцев,
отравляя вредными газами и сажей огромную территорию. Из скважин, что
не загорелись, нефть била фонтанами, образуя огромные озера и стекая в
Персидский залив. Сюда же вылилось огромное количество нефти из
подорванных терминалов и танкеров. В результате нефтью было покрыто

^

около 1554км поверхности моря, 450кв береговой линии, где погибло
большинство птиц, морских черепах, дюгонов и других тварей. В огненных
факелах ежедневно сгорало 7,3 млн литров нефти, что равняется объему
нефти, который импортируют США. Тучи саж! от пожаров поднимались на
высоту до Зкм. И разносился ветрами далеко за границы Кувейта - черные
дожди выпадали в Саудовской Аравии и Иране, черный снег - в Кашмире (за
2000 км от Кувейта). Загрязненней нефтяной сажей воздух вредно влияет на
здоровье людей, ибо сажа содержала много канцерогенов. Эксперты
установили, что эта катастрофа сопровождалась такими явлениями.

1.   Тепловое загрязнение (86 млн. кВт ежесуточно). Такое количество
тепла выделяется вследствие лисовых пожаров на площади 200га.

2.  Сажа от пылающей нефти - 12000т. ежесуточно.

3.  Углекислый газ — 1,9 млн.т. ежесуточно (это составляет 2% всего
СС>2,  что  выделяется  в  атмосферу  Земли  вследствие  сжигания
минерального топлива всеми странами мира).

4.   SU2      20000т. ежесуточно (что составляет 57% количества SO2,
которая ежесуточно поступает из топок всех ТЕЦ США).

10

Вообще загрязнение среды под час этой катастрофы равняется, за
оценками экспертов, 20 авариям танкера «Эксон Валдиз».

Другие загрязнения человеческого сознания — это безумное,
потребительское отношение к природе и её богатств. Человек устроен так,
что часто густо мыслит лишь категориями сегодняшнего дня и
руководствуется девизом «А мне так хочется!» За примерами далеко ходить
не надо. Вспомним, что весенние крокусы, ландыши, фиалки давно уже стали
редкостью в пригородных лесах. Они занесены в Красную книгу Украины. А
кто видел, как в толпе, что выплескивается с электрички после весеннего
выходного дня, кое-где мелькнет большой варварский охапок этих
редкостных цветов. Это означает, что отдыхающие все-таки нашли и
выдрали последние цветочки, которые уже через час завянут, а дети этих
«любителей природы» будут любоваться в пригородном лесу разве что
осотом и чертополохом.

За тысячелетия людской цивилизации множество видов животных и
растений было бездумно уничтожено. Никакая, например климатическая,
катастрофа не могла б так быстро истребить популяцию мамонтов, как это
сделали охотники палеолита на территории европейской части бывшего
СССР (часть Росси, Украины. Белоруссии) паслось близко полмиллиона
мамонтов. Наши далекие пращуры быстро освоили метод охоты на этих
гигантов с помощью ловчих ям. Люди палеолиту, как считает П.Савко,
просто развратились. Горы мяса и множество костей для изделия доставались
им очень легко. Археологи, например откопали близко с.Межаречья
Черкасской области палеолитических ярангоподобные жилье, каркасы
которые были сложены с черепов и костей 130 мамонтов. Темпы
уничтожения мамонтов были настолько интенсивными, что всего за тысячу
лет они исчезли совсем.

После этого, как не стало мамонтов, люди были вынуждены охотится
на меньшего зверя - бизона, шерстенного носорога, гигантского оленя. Когда
вычерпались и эти ресурсы, пришлось браться за ум: найти мотыгу. Перейти
от охоты на животных к выращиванию их в домашних условиях, то есть
через тысячу лет ученых называли неолитической революцией.

А теперь подумаем, ли не такой логикой руководствуемся ми теперь,
«осваиваем» биологические ресурсы Мирового океана? Ведь ми действуем за
принципом наших далеких пелеолетичесикх пращуров: сначала выбили
цветы, потом ценные виды рыб, а сегодня ловим мойву, минтай, ставриду и
т.д. Выращивание ценных видов морских животных и растений, так
называемая морекультура - это жалкие крохи к мировому обеду. То есть ми
отличаемся в этом вопросе от наших предков лишь тем, что бьем китов с
пушек, а рыбу ловим километровыми неводами.

Сокращение пахотных угодий, голод

Как одну из наиболее острых человечество воспринимает проблему
голода.  Основным  источником  продуктов  питания для  людей является

И

сельское хозяйство. Главной производительной силой земледелия служат
плодородные почвы, возделываемые под пахотные угодья.

На протяжении всей истории человечества рост населения планеты
сопровождался расширением «ойкументы» - обитаемой части суши,
включающей все заселенные, освоенные или иным образом вовлеченные в
орбиту жизни общества территории. При этом быстро под сельское
хозяйство осваивались наиболее удобные и плодородные земли. В настоящее
время ойкумена практически достигла своих пределов. В резерве остались
лишь территории с экстремальными природными условиями.

Покров плодородных почв, дарующих людям пищу, подобен
шагреневой коже. Не задумываясь о будущем, человечество удовлетворяло
за счет почвы свои насущные потребности. Постепенно стало наступать
прозрение. Призыв «выжать из земли все!» преступен, - писал один из
публицистов, - как можно выжать все из земли, из той самой земли. Которая
вот уже не одно тысячелетие кормит род людской и будет кормить
человечество еще не одну тысячу лет? Выжать все - значит ничего не
оставить потомкам. Несложная и вредная философия эта сформулирована в
известном изречении:»После нас хоть потоп!»

До половины пахотных земель в мире используется на истощение.
Огромные площади пашни «съедаются» оврагами, плодородный слой
смывается и выдувается. Большие площади сельскохозяйственных угодий
отторгаются под строительство быстрорастущих городов, дорог,
промышленных объектов. Таким образом, происходит абсолютное
сокращение площади пахотных земель. За исторический период
человечество потеряло почти два миллиарда гектаров продуктивных земель -
больше, чем ныне занято пашнями и пастбищами.

Большой урон сельскохозяйственным землям наносят процессы
опустынивания. Они угрожают прежде всего ландшафтами в жарком
засушливом климате: уничтожается растительный покров, ускоренными
темпами идет дефляция и эрозия почв - - в конечном счете земли могут
полностью утратить свой ресурсно-экологический потенциал. Площадь

^

антропогенных пустынь равна примерно 10 млн.км , или 6,7% всей
поверхности суши. Процесс опустынивания идет со скоростью 6,9 млн.га в
год. Его ареал постепенно выходит за пределы ландшафтов аридной зоны.

Под угрозой опустынивания находится порядка 30 млн.км (19%) суши
Земли.

Наряду с абсолютным сокращением площади сельскохозяйственных
земель происходит относительное ее уменьшение в связи с быстрым ростом
населения. Еще недавно, чтобы определить среднюю площадь пашни,
приходящуюся на одного человека, мы делили общую площадь на 5 млрд.
Вначале
XXI в. ее придется делить уже на 6 млрд. С учетом прироста
населения. Требуется ежегодно дополнительно около 50 млн.га пашни.
Динамика пашни в бывшем СССР за десять лет имеет следующий вид (га на
1 человека):

1980    1985    1988

12

0,85            0,82            0,79

Считается. Что если на одного человека в год с 1 га собрать 1 т. зерна,
проблемы голода не будет. Пятимиллиардному населению планеты требуется
5 млрд.т., а собирается всего около 1,5 млрд.т. зерна. Одна из причин этого в
том, что на одного человека в мире сегодня приходится всего 0,28га
пахотных земель и производительность их в целом низкая. Земля уже
сегодня не в состоянии прокормить всех своих жителей.

На Всемирной продовольственной конференции (Рим, 1974) было
обещано покончить с голодом в мире в течении десятилетия. Начались
«зеленая революция». Основные надежды тогда возлагались на
интенсификацию сельского хозяйства за счет селекции новых
высокопродуктивных сортов растений и пород животных. Химизации
сельского хозяйства за счет селекции новых высокопродуктивных сортов
растений и пород животных, химизации сельского хозяйства, использования
мощной техники и новых технологий. Однако именно через десять лет, в
1984г., произошло резкое обострение продовольственного кризиса,
вызванное в первую очередь жесточайшей засухой в тропической Африке.
Сахельская трагедия унесла жизни миллионов людей.

«Зеленая революция» захлебнулась. На земном шаре сейчас больше
недоедающих и голодающих, чем когда-либо раньше, и их число
увеличивается. На современной карте мира зона голода охватывает
огромную территорию по обеим сторонам экватора, включая почти всю
Африку к югу от Сахары, Азию, прежде всего ее юго-восточную часть.
Страны Карибского бассейна и Южной Америки. Всего в мире недоедает и
голодает более 1 млрд. человек. По данным ФАО (продовольственной и
сельскохозяйственной организации ООН), численность людей, калорийность
пищи которых меньше критической нормы (1400-1600 кал/день), составит к
2000г. 650-700 млн. человек. Напомним, что калорийность пищи узников
Освенцима составляла примерно 1700кал.

ПОБЛЕМА ГРУНТОВ

Грунты         это   природные   образование,   которые   характеризуются
плодородием            способностью     обеспечивать     растения     веществом

необходимыми для их жизнедеятельности, также накопленными водой и
воздухом. Грунты — это органоминеральные образования, которые возникли
в результате продолжительного взаимодействия живых организмов и
субстрата (определенного типа горных пород гранитов, известняка,
базальтов, глин, песков или сланцев и т.д.), разложение живых организмов,
влияние природных вод и атмосферного воздуха.

Наимощнейшие    грунты          черноземами          формировались    на

протяжении тысячелетий в зонах луговых степей, где был благоприятный
климат (теплое лето, количество осадков - 500-600мм. в год) оптимальные
условия для развития богатой травяной растительности. Севернее, где влаги
больше, но не достаточно тепла, в лессовой зоне, образовались темно-серые,

13

серые, и светло-серые грунты (подзолистые, дерново-подзолистые,
болотные) и торфяки. Южнее, где тепла больше, нежели в степной зоне но
значительно меньше влаги, растительность бедная, грунтообразования
происходило слабее. Тут в сухих степях, полупустынях и пустынях
преобладают бурые, серо бурыеи каштановые грунты, сероземы, солонцы
солончаки. В Украине насчитывается близко 650 видов разных грунтов.

Грунт обеспечивает растительный свет калием и углем, а также азотом
и фосфором, которые входят в склад белка. Плодородие зависит от
количества азота в перегное, перегноя в грунте и мощности грунта. Лучшие
черноземы содержат до 10-15% гумуса (перегноя).

Грунты имеют для нас величайшее значение не лишь потому, что есть
главным источником получения продуктов питания, они сыграют активную
роль в очищении природных и сточных вод, которые через них фильтруются.
Грунтово-растительный покров планеты есть регулятором водного баланса
суши, поскольку он поглощает, удерживает и перераспределяет большое
количество атмосферной влажностью Это - универсальный фильтр и
нейтрализатор многих видов антропогенных загрязнения. Поэтому
пользоваться землей, грунтом следует разумно и бережно.

Грунт, который не есть продуктом работы людей и создавался
природой на протяжении тысячелетий, теперь в результате хищнического
использования, неразумной аграрной политики и разбазаривания под разные
виды строительства, карьеры, полигоны находятся в состоянии истощения,
исчерпания. Вследствие того, что в погоне за урожаем грунты начали пахать
все больше глубже и чаще, завозить на поля огромное количество
минеральных удобрений и пестицидов для борьбы с вредителями, на
больших площадях земли в степных и засушливых районах грунты утратили
способность вбирать и пропускать воду, их структура деградировала, они
перенасыщены вредными химическими веществами. Везде тэрминовые
мероприятия для воспроизведения структуры и плодородия грунтов
катастрофично уменьшается. Нужны сроки мероприятия для
воспроизведения структуры и плодородия грунтов - нейтрализация,
розсоление, обогащение гумусом и т.д.

Как сказано в одном с последних докладов ООН про состояние
земельных ресурсов мира, дальнейшее существование нашей цивилизации
поставлено под угрозу через широкомасштабную гибель плодородных
земель, что увеличивается.

Теперь охрана и рациональное использование земельных ресурсов
(пахотные земли, пастбища, сенокосы, рекреационные зоны) одна с
наиболее актуальных проблем.

Общая площадь пахотных земель составляет приблизительно 3 млрд. га
(то есть близко 20% площади суши). Резервы сельскохозяйственных угодий
на сегодня, согласно с данными ООН, полностью вычерпаны. На каждого
жителя планеты приводится в среднем лишь 0,4 га пахотной земли, и эта
цифра уменьшается через значительный прирост населения планеты.

14

Близко 3Л всех грунтов земного шара имеют до того ж сниженную
продуктивность через необезпичение влажностью и теплом. И, наконец,
имеет место быстрая деградация этих грунтов под мощным антропогенным
давлением.

В условиях возрастающего дефицита продуктов питания теперь любая
пядь земли, на которой можно вырастить что-то съедобное, имеет большое
значение и должна охраняться. Вместе с этим, охрана земельных ресурсов
совершается очень неудовлетворительно, отдельно в Украине.

Приведем основные сведения про главные причины деградации
грунтов и состояние их охраны.

За данными ЮНЕП, ежегодно через влияние на грунты ветров,
ураганов, химизации, строительство городов, дорог, промышленных
объектов, аэродромов, развитие карьеров в целом мире теряется от 5 до 7
млн. га плодородных земель.

Сотни миллионов гектаров земель страдают от эрозии. Только в
Украине ежегодно от эрозии погибают десятки тысяч гектаров пахотной
земли, а в бывшем СССР за состоянием на 1990г. было эродировано
приблизительно 68%.

Большой вред землям сдают обусловленные деятельностью человека
(подрезка склонов, копание карьеров, подтопление через аварии и
неправильные мелиорации, строительство водохранилищ и т.д.) сдвигать,
сели и осыпи в бугорчатых и горных районах.

Одной с набольшей бедой после эрозией грунтов есть, наверное, их
засоление, основная причина которого - неправильное орошение. Эрозия и
засол грунтов приводят к опустошению земель. На протяжении последних
десятилетий тысячи гектаров засушливых земель в степных районах,
пустынях и полупустынях, где приводилось интенсивное орошение с
сначала повысилась урожайность (больше половины прироста продукции
мирового сельского хозяйства обусловлено орошением), впоследствии стали
непригодными для использования через «белая отрава», как называют
местные жители сел, которою забиты все поры грунта и его поверхности в
результате выпаривания оросительных вод.

Все более ощутимыми стают негативные последствия химизации
сельского хозяйства - ухудшение состояния грунтов через накопление в них
вредных химических веществ после длительных и интенсивных (без
надлежащих расчетов и учетов гидрогеологических и экологических законов)
внесение минудобрений и разных пестицидов. Ведь внесенный в грунт
фосфор практически не вымывается. К делу, в водоемы от промышленных и
бытовых стоков его попадает значительно больше, нежели с
сельскохозяйственных угодий (его часть в загрязнении не превышает 20%).
Использование большого количества фосфорных удобрений приводит также
к накоплению в грунтах фтора, стронция, урана, радия).

Необходимо пользоваться рекомендациями соответствующих служб
(агрохимических центров) относительно качества, типа и количества
минеральных удобрений, которые применяются в определенных районах для

15

определенных культур, организации транспортирования, сбережение и
применение разных удобрений, контроля за состоянием окружающей среды.

Очень важно также организовать мониторинг земель - систематическое
наблюдение за состоянием земельного фонда. Следует иметь данные
относительно разделения земли за владельцами и пользователями,
продуктивности земельных ресурсов, степени деградации грунтов, состояния
их загрязнения, а также фонового загрязнения (общее состояние загрязнения
атмосферы, природных вод всего региона).

Особенно важно постоянно контролировать содержимое в грунтовых
водах пестицидов (матафос, карбофос, цирам, севин, гептахлор, карбатион,
полихлорпропилен и т.д.) и ДДТ, который через свою стойкость что
содержится в грунтах многих районов.

Вокруг всех мест и промышленных центров следует постоянно
контролировать содержимое в грунтах и водах тяжелых металлов, выявлять
пути их иммиграции.

Наличие разума выделило человека из всех живых существ:
человеческое общество стало развиваться по своим социальным и
экономическим законам. Но человек остался и частицей природы и, как все
живое. Сохранил зависимость от окружающей среды, от экологический
условий.

На протяжении тысячелетия людей окружала дикая природа, просторы
которой казались безграничными. Во времена Пушкина на Земле жило около
1 миллиарда человек, а в 1987г. родился пятимиллиардный житель нашей
планеты. Влияние человеческой деятельности на природу возрастало не
только из-за увеличения численности населения, но и благодаря
использованию все более мощной техники. На гребни волн человеческой
истории поднимались науки, важность которых в общественном мнении
определялась способностью, не ожидать милости от природы. Брать от нее
как можно больше. Человечество считало важным и те науки, которые
усиливали его военную мощь.

И вот на рубеже второго и третьего тысячелетий нашей эры пред
народами и странами, несмотря на различия их политического строя,
экономического развития, религиозных убеждений, во весь рост встали
общие проблемы. От них зависят сохранение цивилизации, возможность
самого существования людей. Человечество осознало, что размеры и ресурсы
нашей планеты ограничены, что усиливающиеся загрязнение окружающей
среды вредит здоровью нынешнего и может сделать невозможной жизнь
последующих поколений.

Все вместе эти проблемы являются глобальными. Они называются так
потому, что затрагивают интересы всех без исключения народов и стран
мира, все его регионы, все акватории Мирового океана. И решить эти
проблемы можно лишь совместными усилиями всех землян, всех государств,
больших и малых. Настала пора формирования нового мышления,
позволяющего перейти от противоборства к объединению усилий для
решения глобальных проблем. Человечество должно готовить себя к мирной

16

жизни, сознавая, что численность людей будет расти, а природные ресурсы -
истощаться и что, развивая производство, строительство.

Метафорический образ Земли как «космического корабля»
принадлежит американскому ученому К.Боулдингу (
Boulding 1966).
Нормальная работа систем жизнеобеспечения такого корабля для
благополучного путешествия в космосе может поддерживаться только
общими разумными действиями всех землян. На нашей планете, разделенной
на государства, многие из которых относятся друг к другу враждебно, ничего
подобного нет. Поэтому другой американский ученый Г.Хардин (
Hardin,
1976) сравнивает человечество с кораблем, потерпевшим крушение: в
спасательных шлюпках находятся жители богатых стран, они затеряны в
океане и окружены многочисленными тонущими народами бедных стран.

«Этика спасательной шлюпки» столь же очевидна, сколь беспощадна:
чтобы кого-то спасти, его надо взять на борт шлюпки, вместимость которой
жестко ограничена. Спасти чью-то жизнь - значит пожертвовать своей,
бросившись в бушующий океан.

Идея защиты окружающей среды во всей мировой культуре сегодня
стала господствующей общественной парадигмой. Она сформировалась под
влиянием тревоги за бедующее человечества. Экологический бум - результат
не только крайне неблагоприятный для человека изменений в биосфере. Это
определенная реакция общественного сознания, которое, наконец, начало
подходить к пониманию важности оценки места человека в природе.

Энергетический кризис

Человечество обязано своим могуществом способности творчески
мыслить и умению поставить себе на службу энергетический потенциал
природы. Промышленная революция началась с того момента, как человек
научился использовать энергию ископаемого топлива. Её началом можно
считать 1830-е годы период строительства железных дорог в Англии.
Примерно через 150 лет на смену промышленной пришла научно-
техническая революция. Начался стремительный экономический рост,
сопровождавшийся столь же быстрым ростом потребления энергии.

Современное энергопотребление человечества составляет около 1013
Вт/год и основано на невозобновимых запасах ископаемого топлива
каменного угля, нефти. Газа. Оно примерно на порядок превышает
доступную для использования человеком мощность возобновимых
источников энергии - солнечную, ветровую, геотермальную, приливную,
гидромощность рек, прирост древесины и др.(Горшков, 1980, 1990). За счет
минерального топлива во всем мире вырабатывается около 95% энергии.
Поэтому энергетические проблемы человечества напрямую зависят от
топливаноэнергетического потенциала Земли. Несмотря на огромные запасы
ископаемого топлива и энергосберегающие технологии, рано или поздно они
будут исчерпаны. Однако, по оценке В.Г.Горшкова, надвигающийся

17

энергетический кризис заключается, скорее, не в недостатке энергии, а в том,
что растущий антропогенный вклад в энергетику биосферы грозит ее
устойчивости.

Мощность чистой первичной продукции растений, получаемой за счет
использования лучистой энергии Солнца, равна 1*10
] Вт в год. В
естественных экосистемах первичная продукция в основном
перерабатывается гетеротрофными организмами (часть органики
захоранивается в осадочных горных породах), что обеспечивает замыкание
биотического круговорота            необходимое условие устойчивого

функционирования биосферы. В экосистемах суши около 90% продукции
растительности потребляется редуцентами бактериями и грибами-
сапрофаками; окло 10% продукции растительности потребляется червями,
моллюсками и членистоногими. Все позвоночные животные, включая
человека, потребляют не более 1% продукции растительности (Уиттекер,
1980). При таком соотношении экосистемы устойчивы.

В современной биосфере в антропогенный канал, образуемый людьми
и домашними животными, по расчетам В.Г.Горшкова поступает около

1 Ч

1,6*10      Вт.,   т.е.   около   25%   всей   первичной   продукции   растений.

Двадцатикратное    увеличение    потребляемой    человечеством    первичной

продукции происходит уже не только благодаря энергии Солнца, но в

основном за счет дополнительных источников энергии.

Чтобы обеспечить замкнутость биотического круговорота в природно-
хозяйственных системах, для поддержания современного антропогенного
потребления людям необходимо сконструировать аналог естественных
экосистем с мощностью порядка 10
15Вт. Дополнительное
энергопотребление в таких масштабах. Считает В.Г.Горшков, даже при
наличии неограниченных запасов источников энергии (типа термоядерной
энергии) разрушит стабильность климата Земли.

Литература (min)

I.  К.М. Петров - Общая экология. Химия 1997г.

2..А.А. Горелов - Экология Курс лекций Издательство «Центр» Москва 1998г.

3.   Т.А. Акимова, В.В. Хаскин - Экология Москва 2000г.

4.   Г.О.Бшявький, М.М. Падун, Р.С. Фурдуй - Основи Загально'1 екологи "Либщь"
1995г.

5.   Э.В.Гирсов, С.Н.Бобылев, А.Л.Новоселов, Н.В.Чепурных - Экология и экономика
природоиспользования Москва «Закон и право» Издательство «ЮНИТИ» 1998г.

6.   Г.В.Стадницкий, А.И. Родионов - Экология Москва Высшая школа 1988г.

7.   Г.О.Кораблева, М.М.Пацун,Р.С.Фурдуй - Основи загально!' екологй*

8.   В.В.Владимиров - Урбоэкология Курс лекций Москва 1999г.

9.   И.Ф.Ливчак, .В.Воронов - Охрана окружающей среды Москва Стройиздат 1988г.

10. Даниленко - Охрана окружающей среды

II. О.Ф.Мшгана - десять лекцш з ееологи ки'ш НМК 1991р.

18

1t

ЛЕКЦИЯ №2
Учение Вернадского В.И. о биосфере

Понятие о биосфере. Основные положения теории Вернадского В.И. о
биосфере, состав живого вещества, строительство биосферы. Виды живых
организмов, что входят в состав биосферы. Основные функции живого
вещества. Биотический кругооборот живого вещества.

Учение Вернадского о биосфере

Биосфера - это глобальная экосистема, область обитания живых организмов,
структура и энергетика, которой определяются и контролируются планетарной
совокупностью живых организмов - битой. Первое указание на совокупную
формирующую силу живых организмов на Земном шаре принадлежит Ж.Б. Ламарку
(1892). Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс (1873). Развитие учения о
биосфере принадлежит В.И.Вернадскому (1926).

Небольшая книга Вернадского «Биосфера» вышла в свет в 1926г. Он написал ее в
возрасте 63 года. Понимание идей Вернадского пришло только в 60-е гг. нашего столетия.
Оно крепло по мере осознания человечеством угрозы экологического кризиса. Решение
глобальных экологических проблем невозможно без понимания законов, управляющих
живыми организмами в биосфере.

Вернадский раскрывает роль живых организмов в трансформации солнечной
энергии и преобразовании веществ, слагающих наружные оболочки Земли: «По существу,
биосфера может быть рассматриваема как область земной коры, занятая
трансформаторами, переводящими космические излучения в действенную земную
энергию, - пишет Вернадский, - лучи Солнца обуславливают главные черты механизма
биосферы.. Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена вся
биосфера.»

Определяя    биосферу,    Вернадский    вводит    понятие    «живое    вещество»
совокупность   всех   живых   организмов.   Область   распространения   живого   вещества
включает  нижнюю  часть  воздушной  оболочки  (атмосферы),  всю  водную  оболочку
(гидросферу) и верхнюю часть твердой оболочки (литосферы).

Вернадский четко обозначает верхний и нижний пределы распространения жизни.
Верхний - обуславливается лучистой энергией, приходящей из космоса, губительной для
живых существ. Речь идет о жестком ультрафиолетовом излучении; оно задерживается
озоновым экраном, нижняя граница которого происходит на высоте около 15км: это
верхняя граница биосферы.

Нижний предел жизни связан с повышением температуры в земных недрах. На
глубине 3-3,5 км температура достигает 100°С. Наибольшую мощность биосферы имеет в
океане: от поверхности до максимальных глубин в нем обитают живые существа.

Для биосферы характерно не только присутствие живого вещества. Она обладает
также следующими тремя особенностями: во-первых, в ней в значительном количестве
содержится жидкая вода; во-вторых, на нее падает мощный поток солнечной энергии; в-
третьих, в биосфере проходят поверхности раздела между веществами, находящимися в
трех фазах - твердой, жидкой и газообразной. Все это служит предпосылкой для
активного обмена веществом и энергией, в котором большую роль играют организмы.
Биосфера - главная арена жизни и хозяйственной деятельности человека.

Итак, под биосферой Вернадский понимал тонкую оболочку Земли, в которой все
процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера
располагается на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы. В атмосфере верхние

границы жизни определяются озоновым экраном - тонким слоем озона на высоте 16-20
км. Океан несилен жизнью целиком до дна самых глубоких впадин в 10-11 км. В твердую
часть Земли жизнь проникает до 3 км (бактерии в нефтяных месторождениях).

Вернадский пришел к выводу, что нет практически ни одного элемента из таблицы
Менделеева, который не включался бы в живое вещество. Он сформулировал три
биогеохимических принципа.

1.   Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к
максимальному  своему  проявлению.   Этот  принцип  в  наши  дни  нарушен
человеком.

2.   Эволюция  видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию
устойчивых  в  биосфере  форм  жизни,  идет  в  направлении,  Усиливающем
биогенную миграцию атомов. Этот принцип при антропогенном измельчении
средних размеров особей биоты Земли (лес меняется лугом, крупные животные
мелкими) начинает действовать аномально интенсивно.

3.   Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с окружающей
средой, создающиеся и поддерживающиеся на Земле космической энергий
Солнца.    Вследствие    нарушения    двух    первых    принципов    космические
воздействия из поддерживающих биосферу могут превратиться в разрушающие
ее факторы.

Данные геохимические принципы соотносятся со следующими важными выводами
Вернадского: каждый организм может существовать только при условии постоянной
тесной связи с другими организмами и неживой природой; жизнь со всеми ее
проявлениями произвела глубокие изменения на нашей планете. Совершенствуясь в
процессе эволюции, живые организмы все шире распространялись по планете,
стимулируя перераспределение энергии и вещества.
Эмпирические обобщения Вернадского

1.   Первым  выводом  из  учения  о  биосфере  является  принцип  целостности
биосферы. «Можно говорить  обо всей жизни, обо всем живом веществе как о
едином целом в механизме биосферы». (Вернадский В.И. Биосфера. - С.22).
Строение Земли, по Вернадскому, есть согласованный механизм. «Твари Земли
являются   созданием   сложного   космического   процесса,   необходимой   и
закономерной частью стройного космического механизма"

Экология также показала, что живой мир - единая система, сцементированная
множеством цепочек питания и иных взаимозависимостей. Если даже небольшая часть ее
погибнет, разрушится и все остальное.

2.   Принцип   гармонии   биосферы   и   ее   организованности.   В   биосфере   «Все
учитывается   и   все   приспособляется   с   той   же   точностью,   с   той   же
механичностью и с тем же подчинением мере и гармонии, какую мы видим в
стройных движениях небесных светил и начинаем видеть в системах атомов
вещества и атомов энергии».

3.   Роль живого в эволюции Земли «На земной поверхности нет химической силы,
более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим
конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Все минералы
верхних частей земной коры - свободные алюмокремневые кислоты (глины),
карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси
Fe и А1 (бурые железняки и
бокситы) и многие сотни других - непрерывно создаются в ней только под
влиянием жизни». Лик Земли фактически сформирован жизнью.

4.   Космическая    роль    биосферы    в    трансформации    энергии.    Вернадский
подчеркивал    важное    значение    энергии    и    называл    живые    организмы
механизмами  превращения энергии.  «Можно рассматривать всю эту часть
живой  природы  превращения  солнечной  световой  энергии  в действенную
энергию Земли».

5.   Космическая    энергия    вызывает    давление    жизни,    которое    достигается
размножением. Размножение организмов уменьшается по мере увеличения их
количества. Размеры популяции возрастают до тех пор, пока среда может
выдерживать их дальнейшее увеличение, после чего достигается равновесие.
Численность колеблется вблизи равновесного уровня.

6.   Растекание жизни есть проявление ее геохимической энергии. Живое вещество,
подобно газу, растекается по земной поверхности в соответствии с правилом
инерции. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные.
Скорость передачи жизни зависит от плотности живого вещества.

7.   Понятие автотрофности. Автотрофными называют организмы, которые берут
все нужные им для жизни химические элементы из окружающей их косной
матери и не требуют для построения своего тела готовых соединений другого
организма.   Поле   существования   этих   зеленых   автотрофных   организмов
определяется областью проникновения солнечных лучей.

8.   Жизнь целиком определяется полем устойчивости зеленой растительности, а
пределы  жизни  -  физико-химическими  свойствами  соединений,  строящих
организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное
поле   жизни   определяется   крайними   пределами   выживания   организмов.
Верхний   предел   жизни   обуславливается   лучистой   энергией,   присутствие
которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний
предел связан с достижением высокой температуры. Интервал в 433 С (от
минус 252°С до плюс 180°С) является предельным тепловым полем.

9.   Биосфера в основных своих чертах представляет один и тот же химический
аппарат с самых древних геологических периодов. Жизнь оставалась в течении
геологического времени постоянной, менялась только ее форма. Само живое
вещество не является случайным созданием.

10. Всюдность жизни в биосфере. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь,
захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть
результат приспособленности в ходе времени.

11. Формы нахождения химических элементов: а) горные породы и минералы; б)
магмы; в) рассеянные элементы; г) живое вещество. Закон бережливости в
использовании живым веществом простых химических тел: раз вошедший
элемент проходит длинный ряд состояний и организм вводит в себя только
необходимое количество элементов.

12. Постоянство количества живого вещества в биосфере. Количество свободного
кислорода в атмосфере того же порядка, что и количество живого вещества
(1,5*10  ги!0° -10  г). Это обобщение справедливо в рамках значительных
геологических отрезков времени, и оно следует из того, что живое вещество
является посредником между Солнцем и Землей    и стало быть либо его
количество    должно    быть    постоянным,    либо    должны    меняется    его
энергетические характеристики.

13. Всякая система достигает устойчивого равновесия, когда ее свободная энергия
равняется или приближается к нулю, т.е. когда вся возможная в условиях
системы   работа   произведена.   Понятие   устойчивого   равновесия   является
исключительно важным.

Виды организмов

Можно отметить несколько этапов в развитии форм жизни на Земле:

1.   Клетки без ядра, но имеющие нити ДНК, напоминают нынешние бактерии и

сине-зеленые водоросли. Возраст таких самых древних организмов около 3

млрд.лет. Их свойства:  1) подвижность; 2) питание и способность запасать

пищу и энергию; 3) защита от нежелательных воздействий; ) размножение; 5)

раздражимость; 6) приспособление к изменяющимся внешним условиям; 7)
способность к росту.

2.   На следующем  этапе  (приблизительно  2  млрд.лет тому назад )  в  клетке
появляется ядро. Одноклеточные организмы с ядром называются простейшими.
Их 25-30 тыс. видов. Самые простые из них - амебы. Инфузории имеют еще и
реснички. Ядро простейших окружено двухмебранной оболочкой с порами и
содержит хромосомы и нуклеоли. Ископаемые простейшие -- радиолярии и
фораминиферы - основные части осадочных горных пород. Многие простейшие
обладают сложным двигательным аппаратом.

3.   Примерно  1  млрд.лет тому назад появились многоклеточные организмы. В
результате растительной деятельности - фотосинтеза - из углекислоты и воды
при     использовании     солнечной     энергии,     улавливаемой     хлорофиллом,
создавалось    органическое    вещество.    Возникновение    и    распространение
растительности    привело    к    коренному    изменению    состава    атмосферы,
первоначально    имевшей    очень    мало    свободного    кислорода.    Растения,
ассимилирующие углерод из углекислого газа, создали атмосферу, содержащую
свободный кислород, который не только активный химический агент, но и
источник азона, преградившего путь коротким ультрафиолетовым лучам к
поверхности Земли.

В соответствии с данными палеонтологии можно считать, что в протерозойскую
геологическую эру (700 млн лет тому назад) появились бактерии, водоросли,
примитивные беспозвоночные; в палеозойскую (365 млн лет назад) - наземные растения,
амфибии; в мезозойскую (185 млн лет назад) - млекопитающие, птицы, хвойные растения;
в кайнозойскую (70 млн лет тому назад) - современные группы.

На Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. видов животных, в том
числе позвоночных - 70 тыс., птиц - 16 тыс., млекопитающих - 12540 видов.

У животных клеток есть цинтриоли, но нет хлорофилла и клеточной стенки,
мешающей изменению формы. Что касается различий в способе питания, то большинство
растений поглощения минеральных соединений. Животные питаются готовыми
органическими соединениями, которые создают растения в процессе фотосинтеза.

В ходе развития биосферы происходила дифференциация органов по функциям,
которые они выполняют, и возникли двигательная, пищеварительная, дыхательная,
кровеносная, нервная системы и органы чувств.

Основные функции живого вещества биосферы

Благодаря способности трансформировать солнечную энергию в энергию
химических связей биота биосферы выполняет ряд фундаментальных биогеохимических
функций планетарного масштаба.

Энергетическая функция выполняется, прежде всего, растениями, которые в
процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных
органических соединений. По словам Вернадского, зеленые хлорофиллльные организмы,
зеленые растения, являются главным механизмом биосферы, который улавливает
солнечный луч и создает фотосинтезом химические тела -- своеобразные солнечные
консервы, энергия которых в дальнейшем является источником действенной химической
энергии биосферы, а в значительной мере - всей земной коры.

По расчетам Вернадского, на Земле ежегодно аккумулируется растениями около
10
19 больших калорий энергии. Внутри экосистемы эта энергия в виде пищи
распределяется между животными. Частично энергия рассеивается, а частично
накапливается в отмершем органическом веществе и переходит в ископаемое состояние.
Так образовались залежи торфа, каменного угля, нефти и других горючих полезных

ископаемых, служащие в настоящее время энергетической базой для жизни и работы
людей. Растения — главный источник пищи для людей и сельскохозяйственных животных.

Деструктивная функция состоит в разложении, минерализации мертвого
органического вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении
образовавшихся минералов в биотический круговорот. Мертвое органическое вещество
разлагается до простых неорганических соединений (углекислого газа, воды,
сероводорода, метана, аммиака и т.д.), которые вновь используются в начальном звене
круговорота. Этим занимается специальная группа организмов          редуценты

(деструкторы).

Особо следует сказать о химическом разложении горных пород. Благодаря живому
веществу биотический круговорот пополняется минералами, высвобождаемыми из
литосферы. Например, по свидетельству А.В.Лапо, плесневый грибок в лабораторных
условиях за неделю высвобождал из базальта 3% содержащегося в нем кремния, 11%
алюминия, 59% магния, 64% железа. Пионеры жизни на скалах - бактерии, сине-зеленые
водоросли, грибы и лишайники - оказывают на горные породы сильнейшее химическое
воздействие растворами целого комплекса кислот угольной, азотной, серной и
разнообразных органических. Разлагая с их помощью те или иные минералы, организмы
избирательно извлекают и включают в биотический круговорот важнейшие питательные
элементы - кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы.

Общая масса зольных элементов, вовлекаемая ежегодно в биотический круговорот
только на суше, составляет около 8 млрд т. Это в несколько раз превышает массу
продуктов извержения всех вулканов мира на протяжении года. Благодаря
жизнедеятельности организмов-деструкторов создается уникальное свойство почв - их
плодородие.

Концентрационная функция заключается в избирательном накоплении при
жизнедеятельности организмов атомов веществ, рассеянных в природе. Способность
концентрировать элементы из разбавленных растворов - это характерная особенность
живого вещества. Наиболее активными концентраторами многих элементов являются
микроорганизмы. Например, в продуктах жизнедеятельности некоторых их них по
сравнению с природной средой содержание марганца увеличено в 1200000 раз, железа - в
65000, ванадия - в 420000. серебра - в 240000 раз и т.д.

Морские организмы активно концентрируют рассеянные минералы для построения
своих скелетов или покровов. Существуют, например, кальциевые организмы (моллюски,
кораллы, мшанки, иглокожие, известковые водоросли и т.п.) и кремневые (диатомовые
водоросли, кремневые губки, радиолярии). Особо следует обратить внимание на
способность морских организмов накапливать микроэлементы, тяжелые металлы, в том
числе ядовитые (ртуть, свинец, мышьяк), радиоактивные элементы Их концентрация в
теле беспозвоночных и рыб может в сотни тысяч раз превосходить содержание в морской
воде. Благодаря этому морские организмы полезны как источник микроэлементов, но
вместе с тем употребление их в пищу может грозить отравлением тяжелыми металлами
или быть опасными в связи с повышенной радиоактивностью.

Средообразующая функция состоит в трансформации физико-химических
параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условиях, благоприятные для
существования организмов. Можно сказать, что она является совместным результатом
всех рассмотренных выше функций живого вещества: энергетическая функция
обеспечивает энергией все звенья биологического круговорота; деструктивная и
концентрационная способствует извлечению из природной среды и накоплению
рассеянных, но жизненно важных для организмов элементов.

Средообразующие функции живого вещества создали и поддерживают в
равновесии баланс вещества и энергии в биосфере, обеспечивая стабильность условий
существования организмов, в том числе человека. Вместе с тем живое вещество способно
восстанавливать условия обитания, нарушенные в результате природных катастроф или

антропогенного воздействия. Эту способность живого вещества к регенерации
экологических условий выражает принцип Ле Шателье, заимствованный их области
термодинамических равновесий. Он заключается в том, что изменение любых переменных
в системе в ответ на внешние возмущения происходит в направлении компенсации
производимых возмущений. В теории управления аналогичное явление носит название
отрицательных обратных связей. Благодаря этим связям система возвращается в
первоначальное состояние, если производимые возмущения не превышают пороговых
значений. Таким образом, гомеостаз, устойчивость экосистемы, оказывается явлением не
статическим, а динамическим.

В результате средообразующей функции в географической оболочке произошли
следующие важнейшие события: был преобразован газовый состав вод первичного
океана; образовались толща осадочных пород в литосфере: на поверхности суши возник
плодородный почвенный покров (также плодородны воды океана, рек и озер).

Вернадский объясняет парадокс; почему, несмотря на то, что общая масса живого
вещества         пленка жизни, покрывающая Землю ничтожно мала, результаты

жизнедеятельности организмов сказываются на составе и литосферы, и гидросферы, и
атмосферы?

Если живое вещество распределить на поверхности Земли ровным слоем, его
толщина составит всего 2см. при такой незначительной массе организмы осуществляют
свою планетарную роль за счет весьма быстрого размножения, т.е. весьма энергичного
круговорота веществ, связанного с этим размножением.

Масса живого вещества, соответствующая данному моменту времени, с трудом
сопоставляется с тем грандиозным ее количеством, которое производило свою работу в
течение сотен миллионов лет существования организмов. Если рассчитать всю массу
живого вещества, воспроизведенного за это время биосферой, она окажется равной
2,4x10 т. Это в 12 раз превышает массу земной коры.

На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей. А
потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые
организмы, взятые в целом. Глины, известняки, доломиты, бурые железняки, бокситы -
это все породы органогенного происхождения. Наконец, свойства природных вод,
соленость Мирового океана и газовый состав атмосферы определяются
жизнедеятельностью населяющих планету существ.

Рассмотрим влияние средообразующей функции организмов на содержание
кислорода и углекислого газа в атмосфере. Напомним, что повышение концентрации СО2
в атмосфере вызывает «парниковый эффект» и способствует потеплению климата.
Свободный кислород выделяется при фотосинтезе. Впервые на Земле массовое развитие
фотосинтезирующих организмов - сине-зеленых водорослей - имело место 2,5 млрд. лет
назад. Благодаря этому в атмосфере появился кислород, что дало импульс быстрому
развитию животных. Однако интенсивный фотосинтез сопровождался усиленным
потреблением СОз и уменьшением его содержания в атмосфере. Это привело к
ослаблению «парникового эффекта», резкому похолоданию и первому в истории планеты
(гуронскому) оледенению.

В наши дни накоплению в атмосфере углекислого газа от сжигания
углеводородного топлива рассматривается как тревожная тенденция, ведущая к
потеплению климата, таянию ледников и грозящая повышением уровня. Мирового океана
более чем на 100 м. В этой связи следует отметить функцию захвата и захоронения
избыточной углекислоты морскими организмами путем перевода ее в соединения
углекислого кальция, а также путем образования биомассы живого вещества на суше и в
океане.

Чистота морских вод во многом результат фильтрации, осуществляемой
разнообразными организмами, но особенно зоопланктоном. Большинство из этих
организмов добывает пищу, отцеживая из воды мелкие частицы. Работа их настолько

интенсивна, что весь океан очищается от взвеси за 4 года. Байкал исключительной
чистотой своих вод во многом обязан веслоногому рачку эпишуре, который за год трижды
процеживает воду.

Закон сохранения (бережливости)

К.Бэр установил «закон бережливости в использовании живым веществом простых
химических тел, раз вошедших в его состав. Вернадский очень образно формулирует этот
закон: закон: «Атомы, вошедшие в какую-нибудь форму живого вещества, захваченные
единичным жизненным вихрем, с трудом возвращаются, а может быть, и не возвращаются
назад, в косную материю биосферы». Благодаря «закону бережливости» можно говорить
об атомах, остающихся в пределах живой материи в течение геологических периодов, все
время находящихся в движении и миграции, но не выходящих назад в косную материю.
Иными словами, основу функционирования живого вещества составляет биотический
круговорот веществ.

Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием трех основных групп
организмов: 1) продуцентов зеленых растений, осуществляющий фотосинтез, и
бактерий, способных к хемосинтезу, - они создают первичное органическое вещество; 2)
консументов, потребляющих органическое вещество, - это растительноядные и хищные
животные; 3) редуцентов (деструкторов), разлагающих мертвое органическое вещество до
минерального, - это в основном бактерии, грибы и простейшие животные.

На восходящей ветви биотического круговорота, основанного на выполнении
энергетической функции зелеными растениями, происходит аккумуляция солнечной
энергии в виде органических веществ, синтезируемых растениями из неорганических
соединений - углекислого газа, воды, азота, зольных элементов питания. Нисходящая
ветвь биотического круговорота связана с потерями органического вещества. Важнейший
процесс дыхание растений, при котором до половины ассимилированного при
фотосинтезе органического вещества и накоплений в нем энергии - это потребление
растений консументами первого порядка - растительноядными животными. Запасаемая
фитофагами с пищей энергия также в значительной мере расходуется на дыхание,
жизнедеятельность, размножение, выделяется с экстриментами.

Растительноядные животные являются пищей для плотоядных животных
консументов более высокого трофического уровня. Консументы второго порядка
расходуют накопленную с пищей энергию по тем же каналам, что и консументы первого
порядка (растительноядные животные). Число трофических уровней, образуемых
хищными животными, обычно не превышает трех-четырех, так в связи с большими
тратами энергии численность и биомасса не более высоких трофических уровнях
становится все меньше.

Каждое звено экосистемы поставляет в окружающую среду органические остатки
(детрит), которые служит источником пищи и энергии для животных-сапрофагов, а
главным образом для микроорганизмов бактерий, грибов, актиномицетов и др.
Завершающим этапом превращения органического вещества являются процессы
гумификации и далее окисления гумуса до ССЬ и минерализации зольных элементов,
которые вновь возвращаются в почву и атмосферу, обеспечивая растение пищей.

Таким образом, биотический круговорот представляет собой непрерывный процесс
создания и деструкции органического вещества. Он реализуется при участии
представителей всех трех групп организмов; без продуцентов невозможна жизнь.
Поскольку лишь они производят основу жизни -- первичное органическое вещество:
консументов разных порядков, потребляя первичную и вторичную продукцию и переводя
органическое вещество из одной формы в другую, способствуют возрастанию
многообразия форм жизни на Земле; наконец, редуценты, разлагая органическое вещество
до минерального, возвращают его к началу круговорота. Глобальные циклы миграции

химических элементов не только связывают три наружные оболочки нашей планеты в
единое целое, но и обуславливают непрерывную эволюцию ее состава.

Движущей силой биотического круговорота служит энергия Солнца. Основной
процесс, в результате которого образуются органические вещества, - фотосинтез
осуществляется благодаря использованию солнечной энергии зелеными растениями.
Автотрофы, синтезируя органическое вещество, по сути дела «консервируют»№
солнечную энергию в географической оболочке. Проникая из космоса в биосферу, энергия
накапливается не только в растениях, но и в животных, почвах, горных породах. «Энергия
Солнца движет по кругу плеяды химических элементов, которые то сцепляются в гроздья
органических молекул, то рассыпаются опять в неорганические вещества...,» - пишет П.П.
Второв (цит. По А.В. Лапо,1987).

В биотическом круговороте помимо образующих органическое вещество
элементов (кислород, углерод, водород) принимают участие большое число
биологических важных элементов (азот, кальций, натрий, калий, кремний, фосфор, сера), а
также микроэлементы (бром, йод, цинк, серебро, молибден, медь, магний, свинец,
кобальт, никель). Список элементов, поглощающихся живым веществом, можно
значительно расширить, причем в него входят даже ядовитые элементы )ртуть, селен,
мышьяк) и радиоактивные.

Отметив циклический характер массоэнергообмена, ответим на вопрос о скорости
круговорота различных веществ в биосфере. Все живое вещество биосферы обновляется в
среднем за 8 лет. В океане циркуляция идет во много раз быстрее; вся масса живого
вещества обновляется за 33 дня. А масса фитопланктона - каждый день. В атмосфере
смена кислорода происходит за 2000 лет, углекислого газа - за 6,3 года. Процесс полной
смены вод в гидросфере осуществляется за 2800 лет, а время необходимое для
фотосинтетического разложения всей массы воды, исчисляется за 5-6 млн.лет

26

ЛЕКЦИЯ №3
Основные понятия и законы экологических систем

Понятие об экологической системы, биогеоценоз, экологическую нишу.
Гомеостаз и механизм его регулирования. Основные связи между
организмами в экосистеме. Трофическая связь, экологическая пирамида.
Передача энергии по трофическим уровням. Понятие про толерантность.
Сукцессия и её примеры. Основные экологические законы.

Основные понятия и законы экологии.

Основной объект экологии это экологическая система, или экосистема, -
пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания,
объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

Основной (елементарной) функциональной единицей биосферы есть экосистема.
Экосистема - - единственный природный комплекс, образованный за долгий период
живыми организмами и средой, в котором они существуют, и где все компоненты тесно
связанные обменом веществ и энергии.

Термин «экосистема» введен в экологию английским ботаником А.Тенсли (1935).
Понятие экосистемы не ограничивается какими-то признаками ранга, размера, сложности
или происхождения. Поэтому оно приложимо как к относительно простым
искусственным (аквариум, теплица, пшеничное поле, обитаемый космический корабль),
так и к сложным естественным комплексам организмов и среды их обитания (озеро, лес,
океан, экосфера). Различают водные и наземные экосистемы. Все они образуют на
поверхности планеты густую пеструю мозаику. При этом в одной природной зоне
встречается множество сходных экосистем - или слитых в однородные комплексы, или
разделенных другими экосистемами. Например, участки лиственных лесов,
перемежающиеся хвойными лесами, или болота среди лесов и т.п.

Но, согласно с представлением Ю.Одума, не всякая комбинация жизни - среды -
может быть экосистемой. Ней может стать лишь среда, где имеет место стабильность и
четко функционирует внутренний кругооборот веществ. Выделяют микроэкоситемы
(пеньок с грибами, болота), мезоэкосистемы (участок леса, озеро, водохранилище) и
макроекоситема (континент, океан). Глобальной экосистемы есть биосфера нашей
планеты. Часто экосистему отожествляется с биогеценозом. И Дедю считает, что
категории экоситемы и биогеоценоз совпадают на уровне растительной обобщенности и
принципиально разняться лишь выше и ниже этого уровня. «Экосистема» -- понятие
больше общее. Компоненты биогеоценоза - биотоп и биоценоз.

В каждой локальной наземной экосистеме есть абиотический компонент - биотоп,
или экотоп, - участок с одинаковыми ландшафтами, климатическими, почвенными
условиями и биотический компонент - сообщество, или биоценоз, - совокупность всех
живых организмов, населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местообитанием
для всех членов сообщества. Биоценозы состоят из представителей многих видов
растений, животных и микроорганизмов. Практически каждый вид в биоценозе
представлен многими особями разного пола и возраста. Они образуют популяцию (или
часть популяции) данного вида в экосистеме.

Члены сообщества так тесно взаимодействуют со средой обитания, что биоценоз
часто трудно рассматривать отдельно от биотопа. Например, участок земли - это не
просто «место», но и множество почвенных организмов и продуктов жизнедеятельности
растений и животных. Поэтому их объединяют под названием биогеоценоза: «биотоп +
биоценоз» (рис 1.) Биогеценоз - это элементарная наземная экосистема, главная форма
существования природных экосистем. Понятие биогеценоза ввел В.Н.Сукачев (1942). Для

большинства биогеоценозов определяющий характеристикой является определенный тип
растительного покрова, по которому судят о принадлежности однородных биогеоценозов
к данному экологическому сообщества (сообщества березового леса, мангровой заросли,
ковыльной степи, сфагнового болота и т.п.).

Рис. 1 Схема биогеценоза

Экологические ниши.

Экологический термин «ниша» аналогичен генетическому термину «фенотип». В
понятие «экологическая ниша» включает не только физическое пространство, но и
функциональную роль организмов в сообществе (например, его трофический статус) и его
зависимость от внешних факторов - температуры, влажности, почвы и других условий
существования. Место обитание - это «адрес» организма, экологическая ниша -- его
«профессия». Чтобы изучить организм, надо знать не только его адрес, но и профессию.

Экологическая ниша - основной структурный элемент биогеценоза. Г.Хатчинсон
(
Hutchinson, 1965) определяет ее как гиперобъем в п-мерном пространстве множества
экологических факторов. Каждая видовая популяция в сообществе реализует
определенную экологическую нишу, границы которой контролируются условиями среды
во времени, пространстве и в градиентах абиогенных факторов. Отсюда следует, что
новый вид не может образоваться, если нет свободный ниши или если образующийся вид
не может ее «отобрать» у какого-нибудь другого вида, участвующего в экосистеме
(Левченко, 19995). Вхождение новых видов в устойчивую экосистему осуществляется
главным образом путем открытия новых ниш, что создает тенденцию к структурному
усложнению, отожествляемому с морфологическим прогрессом (Красилов, 1995).

Экологические ниша, объединяемые определенными типами связей, образуют
функциональные подсистемы (блоки) сообществ. В качестве таких блоков, например,
выступают синузии автотрофов, гильдии гетеротрофов, консорции - вся совокупность
ниш, связанных прямыми связями с крупным организмом, вмещающим массу ниш мелких
организмов. Каждая ниша может входить одновременно в несколько функциональных
блоков, а в пределах одного блока они могут перекрываться. Выделяются также ниши
доминирующих (ядерных) и подчиненных (сателлитных) ценопопуляций.

Описание связей между растениями и животными в экологических нишах
возможно в рамках классификации В.Н.Беклемишева (1970), в которой все многообразие
связей сведено к четырем фундаментальным типам: 1) трофические (по питанию), 2)
топические (по местоположению), 3) форические (по переносу, например, между
растениями и его опылителем), 4) фабрические (по материалу, используемому животными

для обустройства гнезд, укрытий и т.п.). Эта система является исчерпывающей и
позволяет описать любые типы взаимоотношений между экологическими нишами.

Экологическая ниша определяет положение в цепях питания.

Основные понятия экологии - популяции, сообщество, местообитание,
экологическая ниша, экосистема. Популяцией (от лат.
populas- народ) называется группа
организмов, относящихся а одному виду и занимающих определенную область,
называемую ареал.

Гомеостаз - состояние внутреннего динамического равновесия природной системы,
который поддерживается путем регулярного обновления основных её структур,
вещественно-энергетического состава и постоянно функциональной саморегуляции её
компонентов. Это состояние характерно для всех природных систем - - от атома и
организма до галактики.

Организация на популяционном уровне связана в основном с регулированием
численности и плотности популяций. Плотность популяции - это величина, определяемая
числом особей или биомассой по отношению к единице пространства.

Распределение особей в популяции может быть случайным (когда среда однородна,
а организмы не стремятся объединяться в группы), равномерным (когда между особями
сильна конкуренция, способствующая равномерному распределению в пространстве) и
групповыми (в виде скоплений, что встречается чаще всего).

В популяции идут два противоположных процесса - изоляции и агрегации.
Факторы изоляции - конкуренция между особями за пищу при ее недостатке и прямой
антагонизм. Это ведет к равномерному или случайному распределению особей.
Конкуренцией называют взаимодействие двух организмов, стремящихся к одному и тому
же (пище, пространству и т.п.). Конкуренция бывает внутри- и межвидовой. Межвидовая
конкуренция является важным фактором развития экосистем как целостностей более
высокого ранга.

Два последствия агрегации: увеличение внутривидовой конкуренции и увеличение
взаимопомощи, способствующей выживанию группы в целом. «У особей, объединенных в
группу, по сравнению с одиночными особями нередко наблюдается снижение смертности
в неблагоприятные периоды или при нападении других организмов, поскольку группа
способна изменять микроклимат или микросреду в благоприятном для себя направлении»
(Одум Ю. Основы экологии - С.269). Лучше всего положительное влияние объединения в
группу на выживание выражено у животных. Олли обнаружил, что рыбы в группе могут
выдерживать большую дозу яда, введенного в воду, чем изолированные особи. В
человеческом обществе влияние социализации еще сильнее.

Основной таксономической единицей в биологии является вид. Вид - это
естественная биологическая единица, всех членов которой связывает участие в общем
генофонде. В природе существует дивергенция         усиление различий между

близкородственными видами (если они живут в разных географических областях).
Дивергенция усиливает сдвиг ниш, уменьшая, таким образом, конкуренцию и способствуя
созданию большего видового разнообразия в сообществе. Фактором видообразования
является, таким образом, не только разделение в пространстве, но и разделение
экологических ниш в одном месте. К этому ведет экологический отбор.

Сам человек становится фактором отбора. Замечен «индустриальный меланизм»:
преобладание темной окраски у некоторых бабочек зафиксировано в промышленных
районах Англии. Вероятно, это вызвано тем, что хищные птицы выборочно уничтожают
особей, не имеющих покровительственной окраски. Искусственный отбор,
осуществляемый человеком, влияет на него самого. Возможно, возникновение
древнейших цивилизаций связано с одомашниванием животных и растений не только в
том смысле обобщения. Ю.Одуи замечает, что «одомашнивание как целенаправленная
деятельность человека может и не достигнуть поставленных им перед собой целей, если
существовавшие ранее обратные связи, установившееся в результате естественного отбора

и нарушенные искусственным отбором, не будут компенсированы целенаправленно (т.е.
разумной) искусственной обратной связью» (Одум Ю. Основы экологии - С.316).

Факторы, сдерживающие рост численности популяции, последовательно: хищники,
паразиты, инфекции, внутривидовая конкуренция. Если это травоядные животные, то
вместо хищников на первом этапе действует количество потребляемой пищи. В
отношении же к человеку вопрос о том, действует ли естественные механизмы снижения
численности его популяции при ее увеличении, пока остается открытым. Можно
предложить, что природа отвечает на доминирование человеческой популяции новыми
вирусами, приводящими к новым заболеваниям и устойчивыми к применяемыми
сознательно или нет ядам. Само общество хочет вернуться к регулированию численности
как бессознательно, так, и осознано (так называемое «планирование семьи»). Каков будет
общий результат, покажет будущее.

Все организмы, живущие на Земле, в зависимости от способа питания делится на
две группы: автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофы - организмы, которые синтезируют органические вещества в
неорганические, используя солнечную энергию, т.е. те, что питаются самостоятельно
неорганическим веществом. Их разновидностями являются хемотрофы -- организмы,
которые синтезируют органическое вещество из неорганического, используя химическую
энергию. Автотрофы - различные растения.

Гететротрофы организмы, которые питаются уже готовыми органическими
соединениями, например, любые животные.

В экосистемах обычно существует оба этих вида организмов, связанных между
собою, вследствие чего системы стойкие с способные к саморегулированию.

По выполнению в общем, деле жизни роли организмы экосистемы делятся на три
группы: прецеденты, консументы и редуценты.

Продуценты            автотрофы, производящие органическое вещество из

неорганического они дают.

Консументы - (от consum - потребление) - от гетеротрофы, питающиеся готовыми
органическими веществами и трансформируют их в новые формы. Различают консументы
нескольких уровней. Первичные консументы, или консументы
I порядка - это травоядные
животные. Вторичные консументы (к-ты
II порядка) -- хищники, которые питаются
травоядными. Могут быть консументы и высших порядков - 3-го, 4-го - они поедают
других хищников.

Редуценты            организмы, преобразующие органическое веществом в

неорганическое, например: черви, грибы, бактерии. Но продуценты и консументы также
выступают в роли редуцентов, поскольку выделяют в окружающую среду в процессе
обмена веществ такие неорганические соединения, как углекислый газ, аммиак.

Для экосистемы характерны трофические и детрритные цепи, т.е. цепи питания.
Трофическая цепь показывает взаимоотношения между организмами, через которые
происходят превращения вещества и энергии.

Началом детритной цепи, которую также называют цепью разложения есть детрит
(
detrituc - стертый) - мелкие органические частички, останки разложившихся животных и
растений вместе с бактериями, что в них размещаются. Пример детритной цепи - детрит -
дождевые черви - птицы - хищные птицы.

Пищевая (трофическая) цепь         цепь питания: взаимоотношение между

организмами при переносе энергии пищи от её источника земного растения
(продуцента) через ряд организмов (консументов), поедающих готовое органическое
вещество. Пищевая (трофическая) сеть -- сплетение пищевых (трофических) цепей в
сложном обществе.

Прослеживая пищевые взаимоотношения между членами биоценоза («кто кого и
сколько поедает»), можно построить пищевые цепи и пищевые сети питания различных
организмов—>. Примером длинной пищевой цепи может служить последовательность

животных арктического моря: «Микроводоросли (фитопланктон) —> мелкие
растительноядные ракообразные (зоопланктон) —» плотоядные планктонофаги (черви,
ракообразные, моллюски, иглокожие) —> рыбы (возможны 2-4 звена последовательности
хищных рыб) —» тюлени —> белый медведь». Пищевые цепи наземных экосистем обычно
короче.

Пищевые сети образуются потому, что практически любой член какой-либо
пищевой цепи одновременно является звеном и в другой пищевой цепи: он потребляет, и
его потребляют несколько видов других организмов. Так, в пище лугового волка - койота
насчитывает до 14 тыс. видов животных и растений. Вероятно, таков же порядок числа
видов, участвующих в поедании, разложении и деструкции веществ трупа койота.

Различают несколько типов пищевых цепей. Пастбищные пищевые цепи, или цепи
эксплуататоров.

Например, «трава —» полевки —> лисица»

Цепи паразитов «яблоня —> щитовка —> наездник»

Детритные цепи, включающие редуцентов («опавшие листья —*• плесневелые
грибы —»бактерии»).

Совокупности трофических уровней различных экосистем моделируются с
помощью трофических пирамид чисел (численностей), биомасс и энергией (рис.2).
Обычные пирамиды чисел, т.е. отображение числа особей на каждом из трофических
уровней данной экосистемы, для пастбищных цепей имеют очень широкое основание
(большое число продуцентов) и резкое сужение к конечным консументам (рис 2.а). При
этом числа «ступеней» различают не менее чем на 1 -3 порядка. Но это справедливо только
для травяных сообществ - луговых или степных биоценозов. Картина резко искажается,
если рассматривать лесное сообщество (на одном дереве могут кормиться тысячи
фитофагов) или если на одном трофическом уровне оказываются такие разные фитофаги,
как тля и слон.

Рис 2 Пример простой трофической пирамиды (по Ю.Одуму, 1975): а) пирамида чисел; б)
пирамида биомасс; в) пирамида энергий. Данные приведены в расчете на 4 га за год:
шкалы логарифмические.

Это искажение можно преодолеть с помощью пирамиды биомасс. В наземных
экосистемах биомасса растений всегда существенно больше биомассы животных, а
биомасса фитофагов всегда больше биомассы зоофагов (рис.2,6). Иначе выглядит
пирамиды биомасс для водных, особенно морских экосистем: биомасса для водных,
особенно морских экосистем: биомасса животных обычно намного больше биомассы
растений. Эта «неправильность» обусловлена тем, что пирамидами биомасс не
учитываются продолжительность существования поколений особей на разных
трофических уровнях и скорость образования и выедания биомассы. Главным
продуцентом морских экосистем является фитопланктон, имеющий большой
репродуктивный потенциал и быструю смену поколений. В океане за год может смениться
до 50 поколений фитопланктона. За то время, пока хищные рыбы (а тем более крупные
моллюски и киты) накопят свою биомассу смену поколений. В океане за год может
смениться до 50 поколений фитопланктона. За то время, пока хищные рыбы (а тем более
крупные моллюски и киты) накопят свою биомассу, сменится множество поколений
фитопланктона, суммарная биомасса которых намного больше. Вот почему
универсальным способом выражения трофической структуры экосистем являются
пирамиды скоростей образования живого вещества, продуктивности (рис. 2., в). Их
обычно называют пирамидами энергий, имея в виду энергетическое выражение
продукции, хотя правильнее было бы говорить о мощности.

Сукцессия

Масштабные изменения географической обстановки или типа ландшафта под
влиянием природных катастроф или деятельности человека приводят к определенным
изменениям состояния биогеоценозов местности и к постепенной смене одних сообществ
другими.   Такие  изменения  называют экологической  сукцессией  (от  лат.зиссеззю
преемственность, последовательность).

Различают    первичную    сукцессию         постепенное    заселение    организмами

появившейся девственной суши, оголенной материнской породы (отступившее море или
ледник, высохшее озеро, песчаные дюны, голые скалы и застывшая лава после
вулканического извержения и т.п.). В этих случаях решающую роль играет процесс
почвообразования.

Вторичные сукцессии имеют характер постепенного восстановления свойственного
данной местности сообщества после нанесенных повреждений (последствий бури,
пожара, вырубки, наводнения, выпаса скота, запуска полей). Возникшая в результате
вторичной сукцессии климаксная система может существенно отличатся от
первоначальной, если изменились некоторые характеристики ландшафта или
климатические условия. Сукцессии происходят путем замещения одних видов другими и
поэтому их нельзя приравнивать к реакциям гомеостаза.

Динамические изменения экосистем, означающие гибель одних и становление
других, называют сукцессиями. Их следует рассматривать как реакцию биоты на
изменение окружающей среды.

Сукцессия происходит в результате изменения физической среды под действием
сообщества, т.е. контролируется им. Замещение видов в экосистемах вызывается тем, что
популяции, стремясь модифицировать окружающую среду, создают условия,
благоприятные для других популяций; это продолжается до тех пор, пока не будет
достигнуто равновесие между биотическими и абиотическими компонентами. Развитие
экосистем во многом аналогично развитию отдельного организма и в то же время сходно с
развитием биосферы в целом.

Сукцессия в энергетическом смысле связана с фундаментальным сдвигом
потока энергии в сторону увеличения количества энергии, направленной на поддержание
системы. Сукцессия состоит из стадий роста, стабилизации и климакса. Их можно
различать на основе критерия продуктивности: на первой стадии продукция растет до
максимума, на второй остается постоянной, на третей уменьшается до нуля по мере
деградации системы.

Лекция № 4

Основные экологические законы
Закон минимума

Ю.Либих в 1840г. установил. Что урожай зерна часто лимитируется не теми
питательными веществами, которые требуются в больших количествах, а теми, которых
нужно немного, но которых мало и в почве. Сформулированный им закон гласил:
«Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется
величина и устойчивость последнего во времени». Впоследствии к питательным
веществам добавили ряд других факторов, например температуру.

Действие данного закона ограничивают два принципа. Первый: закон Либиха
строго применим только в условиях стационарного состояния. Более точная
формулировка: «при стационарном состоянии лимитирующим будет то вещество,
доступные количества которого наиболее близки к необходимому минимуму». Второй
принцип касается взаимодействия факторов. Высокая концентрация или доступность
некоторого вещества может изменять потребление минимального питательного вещества.
Организм иногда заменяет одно, дефицитное, вещество другим, имеющимся в избытке.

Следующий закон сформулирован в самой экологии и обобщает закон минимума.

Закон толерантности

Он 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 предложил
В.Шелфорд в 1913 году.

Обобщающая концепция лимитирующих факторов

Наиболее важным фактором на суше являются свет, температура и вода (осадки), а
в море - свет, температура и соленость. Эти физические условия существования могут
быть лимитирующими и влияющими благоприятно. Все факторы среды зависят друг от
друга и действуют согласовано.

Из других лимитирующих факторов можно отметить атмосферные газы
(углекислый газ, кислород) и биогенные соли. Формулируя «закон минимума» Либих и
имел в виду лимитирующее воздействие жизненно важных химических элементов,
присутствующих в среде в небольших и непостоянных количествах. Они называются
микроэлементами и к ним относятся железо, медь, цинк, бор, кремний, молибден, хлор,
ванадий, кобальт, йод, натрий. Многие микроэлементы, подобно витаминам, действуют
как катализаторы. Фосфор, калий, кальций, сера, магний, требующиеся организмам в
сравнительно больших количествах, называются макроэлементами.

Важным лимитирующим фактором в современных условиях является загрязнение
природной среды. Оно происходит в результате внесения в среду веществ, которых в ней
либо не было (металлы, новые синтезированные химические вещества) и которые не
разлагаются вовсе, либо существующих в биосфере (например, углекислый газ), но
вносимых в чрезмерно больших количествах, не дающих возможности переработать их
естественным способом. Образно говоря, загрязняющие вещества - это ресурсы не на
своем месте. Загрязнение приводит к нежелательному изменению физических,
химических и биологических характеристик среды, которое оказывает неблагоприятное
влияние на экосистемы и человека. Цена загрязнения - здоровье, цена в том числе в
прямом смысле затрат на его восстановление. Загрязнение увеличивается как в результате
роста населения и его потребностей, так и в результате использования новых технологий,
обусслуживающих эти потребности. Оно бывает химическим, тепловым, шумовым.

34

Закон конкурентного исключения

Данный закон формулируется следующим образом: два вида, занимающие одну
экологическую нишу, не могут сосуществовать в одном месте неограниченно долго. То,
такой вид побеждает, зависит от внешних условий. В сходных условиях победить может
каждый. Важным для победы обстоятельством является скорость роста популяции.
Неспособность вида к биотической конкуренции ведет к его оттеснению и необходимости
приспособления к более трудным условиям и факторам.

Закон конкурентного исключения может работать и в человеческом обществе.
Особенность его действия в настоящее время заключается в том, что цивилизации не
могут разойтись. Им некуда уйти со своей территории. Потому что в биосфере нет
свободного места для расселения и нет избытка ресурсов, что приводит к обострению
борьбы со всеми вытекающими отсюда последствиями. Можно говорить об
экологическом соперничестве между странами и даже экологических войнах или войнах,
обусловленных экологическими причинами. В свое время Гитлер оправдывал
агрессивную политику нацистской Германии борьбой за жизненное пространство.
Ресурсы нефти, угля и т.п. и тогда были важны. Еще больший вес они имеют в конце
XX
века, да добавилась необходимость территории для захоронения радиоактивных и прочих
отходов. Многие события в современной истории, например, распад СССР,
воспринимаются по-новому, если на них посмотреть с экологических позиций. Одна
цивилизация может не только завоевать другую, но и купить более бедную. Это и будет
экологический колониализм. Так переплетаются политические, социальные и
экологические проблемы.

Вставка к лекции

Большой кругооборот вещества и энергии

Биогенный кругооборот атомов в природе является разомкнутым:
некоторое их количество извлекается и захороняется в осадочных породах в
виде известняков, торфа, нефти и в других породах и минералах. Этим
обеспечивается поступательное развитие земной коры и биосферы. Как
считал В.Вернадский, даже горные породы - граниты, гнейсы и др. являются
«бывшими» биосферами, будто бы эти породы тоже когда-то были
органогенными или прошли цикл переработки живой материей.

В науке нынче утвердилась концепция большого кругооборота
вещества и энергии в биосфере (см.рис.), Схематически его можно
представить так. Изверженные глубинные породы мантийного
происхождения, такие как базальты и т.д., тектоническими процессами
выводятся из недр Земли в биосферу. Под влиянием солнечной энергии и
живого вещества они выветриваются, переносятся, откладаются,
превращаясь в разнообразные осадочные породы. Уровень энтропии
вещества при этом снижается, потому что в осадочных породах запасается,
«консервируется» солнечная энергия. Например, из изверженных минералов
создаются глины, а вулканические газы (СО,
NH3) переходят в уголь, нефть.

Далее за счет тектонических движений осадочные породы, наконец то,
попадают в зоны больших давлений и температур Земли, где из них
освобождается солнечная энергия, происходят процессы метаморфизма и
переплава, что приводит к созданию гранитных пород с более высоким
уровнем энтропии, чем у осадочных. Некоторую роль в этом процессе
играют также внутренние энергетические источники Земли, такие как

энергия радиоактивного распада, гравитационной дифференциации и пр.
Закристаллизовавшиеся изверженные породы опять за счет восходящих
тектонических движений попадают в биосферу. Таким образом цикл
завершается, но все же на новом уровне, ибо из исходных базальтов
образовались изверженные породы гранитного состава.

С развитием земной коры произошло наращивание гранитного слоя
Земли: в начале архирейской эры его не было вовсе, сейчас он есть на всех
материках. Большой кругооборот вещества в биосфере можно также
определить как эволюцию земной коры от океанического типа (базальтовой)
до материкового типа (гранитной).

Для биосферы в целом, как и для земной коры, характерна ритмичность
и цикличность развития. Она проявляется во всем: в процессах магматизма,
осадкообразования, изменениях климата (чередовании теплых и холодных
периодов), горообразовании и многих других геологических явлениях.
Наиболее ритмичное, поступательное развитие присуще живим организмам.
Определены ритмы и цикли разной продолжительности: от 11-летнего,
обусловленного солнечной активностью, до мегацикла в 180 - 240 млн. лет,
что соответствует Галактическому году, т.е. временем обращения Земли
вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики. При этом имеет
место не «слепое» повторение процессов, а их поступательное развитие, т.е
цикли «раскручиваются» по спирали или циклоиды.

Тема 5

В соответствии с геологическими представлениями человек существует
чрезвычайно короткое время (всего 0,0001% от продолжительности
существования биосферы). Однако за этот короткий промежуток времени
кругооборот веществе в биосфере изменился радикально. На сегодняшний
день, как указывалось, человек есть важнейшим геологическим фактором.
В.Вернадский подсчитал, что в античные времена люди использовали лишь
18 химических элементов, в ХУШ столетии - 29, в
XIX - 62. В настоящее
время используются все 89 элементов, что существуют в земной коре, кроме
того получены еще и такие, которых совсем не существует в природе,
например, плутоний, технеций и т.д.

Человек небывало ускорил кругооборот некоторых веществ. Залежи
железа, меди, цинка, свинца и многих других элементов, которые природа
откладывала в продолжение миллионов лет, быстро исчерпываются. Иногда,
наоборот, происходит концентрация элементов в таких пропорциях, каких не
существовало в природе (напр., на большом заводе, где сконцентрированы
железо, медь, алюминий, органические соединения и т.д.)

Доля всего человечества теперь составляет около 0,0002% общей массы
живого вещества на планете, но благодаря уму и жвавой деятельности люди
превратились в огромную силу, которая направлена преимущественно на
уничтожение природной среды. Техника выбрасывает в окружающую среду
углекислого газа в 100 раз больше, чем выделяет биота Земли. Если в
ближайшее время не остановится возрастание антропогенных загрязнений
биосферы и уничтожение ее ресурсов, глобальный экологический станет
неизбежным, а с ним и гибель нашей цивилизации.

Для определения степени загрязнения окружающей среды и влияния
того или иного загрязнителя (полютанта) на биоту и здоровье человека,
оценки вредности загрязнителей, проведения экологических экспертиз
состояния среды или отдельных объектов или районов сейчас во всем мире
пользуются такими понятиями как предельно допустимые концентрации
(ГДК), предельно допустимые уровни (ГДУ).

Во время оценки экологических ситуаций с составлением
экологических карт пользуются такими понятиями как экологическая
нагрузка, уровень экологической нагрузки.

Различают несколько видов экологических ситуаций: критические,
сложные, переходные, простые (начально-негативные). Примером
критических экологических ситуаций может быть 30-километровая зона
Чернобыльской АЭС, районы Аральского и Азовского морей, города
Днепродзержинск, Донецк, Лисичанск, Луганск. Сложные экологические
ситуации имеют города Киев, Кривой Рог, Черновцы, Никополь, Одесса,
Ялта, Львов и большинство областных центров Украины. Для районов
критических и сложных экологических ситуаций характерны очень высокий
уровень индустриализации, огромная плотность населения, самая большая
интенсивность транспортных средств по сравнению с другими зонами, самая

высокая степень загрязненности природной среды - 70%, что граничит со
смертельным для биосферы и является угрожающим для здоровья человека.

Переходные экологические ситуации характерны для районов с
меньшей степенью загрязнения окружения (50-60%), но с исчерпанными
природными ресурсами (Приднепровье, Кировоградчина, Харьковщина).
Районы имеют состояние близкое к угрожающему..
Простые экологические ситуации имеют районы с полуисчерпаными
природными ресурсами и частично загрязненной природной средой
(Полесье, Прикарпатье).

Степень загрязненности среды рассчитывают, исходя их данных о
состоянии загрязненности атмосферы, грунтов и природных вод, состояние
здоровья людей, способность экосистем к самовосстановлению, особенно
биопродукции.

Специалисты считают, что в наше время самими загрязненными
ареалами на планете являются места огромного скопления людей, т.е. -
огромнейшие города мира (Нью-Йорк, Мехико, Токио, Шанхай, Лос-
Анджелес), а также районы с самым высоким развитием промышленности,
где развиты металлургия, коксохимия, химическое производство,
нефтепереработка, стройиндустрия, транспорт, энергетика

Санитарным законодательством установлены предельно допустимые
концентрации (ПДК) загрязняющих веществ и регламентирована правовая
ответственность за нарушения установленных норм.
ПДК - максимальная концентрация загрязняющих веществ, не влияющая
негативно на здоровье людей настоящего и последующего поколений при
воздействии на организм человека в течение всей его жизни. Если вещество
вредно влияет на среду при меньшей концентрации, чем на организм
человека, то при нормировании выходят из последствий влияния на природу.

Различают максимальную одноразовую (ПДКмах.ОДн.) и среднесуточную
(ПДК
ср сут) предельно допустимые концентрации. Эта градация связана с
колебаниями концентрации вредных веществ в течение суток.

ПДК устанавливаются главными санитарными инспекциями в
законотворческом порядке или рекомендуются соответствующими
организациями, комиссиями на основании результатов сложных
комплексных научных исследований, лабораторных экспериментов, а также
сведений, полученных во время и после различных аварий на производствах,
во время военных действий, природных катастроф (извержений вулканов,
землетрясений, огромных пожаров, падения метеоритов) с использованием
материалов длительных медицинских обследований на вредных
производствах в химических, литейных цехах, на АЭС, в шахтах, карьерах.

Установлены два норматива ПДК : 1) максимальная одноразовая
ПДК
мах ОДн., которая вызывает рефлекторные реакции у человека (запах,
тепло, свет и т.д.) вследствие 20-минутного воздействия на человека; 2)
среднесуточная ПДК
ср.сут, которая не имеет вредного влияния на человека в
случае длительного воздействия.

З.Р

Шум - это одна из форм физического (волнового) загрязнения
природной среды, адаптация к которой организмов практически невозможна.
Источниками шумов являются все виды транспорта, промышленные
объекты, громкоговорители, лифты, телевизоры, радиоприемники,
музыкальные инструменты, толпы людей и отдельные особы. Для шумов
установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) - такие уровни шума,
действие которых в течение длительного времени, не вызывают снижения
остроты восприятия звука и обеспечивают удовлетворительную
разборчивость разговора на расстоянии 1,5м от говорящего. ПДУ силы звука
в разных условиях составляют 45 - 85 дБ, болевой порог - 140дБ. В случае
постоянного шумового фона 70дБ возникает расстройство эндокринной и
нервной системы, 90дБ - нарушается слух, 120дБ - появляется физическая
боль, которая становиться нетерпимой.

Рекомендованы диапазоны шумов внутри помещений различного
назначения в таких пределах:
Для сна, отдыха - 30 - 45дБ;
Для умственного труда - 45 -55дБ;

Для лабораторных исследований, работы с ЭВМ и т.д. - 50 - 65дБ.
Для производственных цехов, гаражей, магазинов - 56 - 7-дБ.

Интенсивное развитие электроники и радиотехники вызвал загрязнение
природной среды электромагнитными излучениями (полями). Главными их
источниками являются радио-, телевизионные и радиолокационные станции,
высоковольтные линии электропередач, электротранспорт. Уровень
электромагнитных волн в районах источников излучения часто значительно
превышает ПДУ (гигиенические нормы) в четыре, восемь раз. Это приводит
к появлению головной боли, сильной утомляемости, тяжелых заболеваний,
развитию неврозов, бессонницы, тяжелым заболеваниям.

Существуют разработанные на основании медико-биологических
исследований санитарные нормы и правила относительно радиотехнических
и электротехнических излучателей.

Пока существуют вредные для окружения виды антропогенной
деятельности, чтобы ограничить ее влияние на природную среду, мы обязаны
нормировать количество вредных веществ, что выбрасываются в воздух,
грунты и воды всеми типами загрязнителей, постоянно контролировать
вредные выбросы промышленности, военных и сельскохозяйственных
объектов, прогнозируя экологическое состояние окружения и принимая
соответствующие санкции и решения относительно нарушителей законов об
охране природы.

В Украине состояние природы сейчас контролируется несколькими
ведомствами. Основной контроль осуществляют Министерства охраны
здоровья и природы, санитарно-эпидемиологические службы,
республиканская гидрометеослужба и ее отделы в районах и областях.
Дополнительный экологический контроль осуществляется службами
министерств коммунального хозяйства, рыбнадзора, геологии, общества

охраны природы, «зелеными», службами Управления экологического
мониторинга, Министерства охраны окружающей природной среды.

За основу нормирования всех загрязнителей приняты определенные
ПДК в разных средах (таблицы). За основу принимают нижний уровень
загрязнения, который основывается на санитарно-гигиенических нормах.
Необходимо отметить, что ПДК загрязнителей в нормативах разных стран
часто отличаются, хоть и незначительно.

Во время определения ПДК учитывают не только степень влияния
загрязнителей на здоровье людей, но и их влияние на диких и домашних
животных, растений, грибы, микроорганизмы и природные объединения в
целом.

Результаты современных исследований свидетельствуют, что
безопасных пределов влияния канцерогенов и ионизирующей радиации не
существует. Любые дозы, которые превышают обычный природный фон,
являются вредными.

При наличии в воздухе или воде нескольких загрязнителей их
суммарная концентрация не должна превышать единицу. Приблизительный
расчет можно произвести, использую формулу:

Ci/ПДК! + С2/ПДК2 + ... С/ПДК=1,

Где d, €2...С - фактические концентрации загрязнителей, мг/м ;
ПДК
Ь ПДК2 ... ПДК - ПДК загрязнителей, мг/м . Весьма вредной является
суммарное действие таких полютантов, как сернистый газ, диоксид азота,
фенол, аэрозоли серной кислоты и фторида водорода.

Для определения максимальной разовой ПДК используются разные
высокочувствительные тесты, с помощью которых выявляют минимальное
влияние загрязнителей на здоровье человека в случае кратковременных
контактов (измерения биопотенциалов головного мозга, реакция глаза и т.п.).
Во время определения длительного влияния загрязнителей (токсикантов)
проводят эксперименты на животных, используя данные на животных,
используют данные наблюдений во время эпидемий, аварий, добавляя к
неполному пороговому влиянию коэффициент запаса, который снижает
вредное действие еще в несколько раз.

Для разных сред значение ПДК одних и тех же токсикантов
различаются, максимальные разовые и среднесуточные ПДК тех же
загрязнителей. Так максимальная разовая ПДК сернистого газа - 0,5мг/м~, с
среднесуточная - 0,05; ПДК паров фтороводорода соответственно 0,02 м
0,005, аммиака - 0,2 и 0,004мг/м~.

В зависимости от вредности загрязнителей, что выбрасываются, и
возможностей их очистки каждое предприятие относят к тому или иному
классу вредности. В соответствии с этим по размерам различают пять
классов ССЗ: 1-й - 1000м; 2-й - 500м; 3-й - 100м; 4-й - 50м.

К первому классу принадлежат такие производства, как химические,
нефтеперерабатывающие, бумажно-целлюлезные и металлургические
комбинаты, алюминиевые и медеплавильные заводы; ко второму классу -

цементные, аккумуляторные, гипсовые, меловые и асбестовые заводы; к
третьему классу — керамзитовые, стекловатые заводы, ТЭЦ, заводы
железобетонных изделий, асфальтобетонные, кабельные, брикетные; к
четвертому классу - предприятия металлообрабатывающей
промышленности, машиностроительные заводы, электропромышленность; к
пятому классу — предприятия легкой промышленности, консервные,
электроламповые заводы и т.п.

Самыми распространенными вредными газовыми загрязнителями
являются серный и сернистый ангидриды, окислы азота, бензипрен, аммиак,
соединения хлора, фтора, сернистый водород, углеродные, окиси углерода.
Среди твердых частиц промышленных дымов самыми распространенными
являются частички угля, золы, сульфатов и сульфидов металлов (железа,
свинца, меди, цинка и т.п.) кремнезема, хлоридов, соединений кальция,
натрия, фосфора. В дымах содержатся также пары основных кислот, ртути,
фенола.

Загрязнением в узком смысле слова считается привнесение в какую-
либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и
биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего
уровня этих агентов в среде.

Непосредственными объектами загрязнения (акцепторами
загрязняющих веществ) служат основные компоненты экотопа
(местообитание биотического сообщества): атмосфера, вода, почва.
Косвенными объектами загрязнения (жертвы загрязнения) являются
составляющие биоценоза - растения, животные, микроорганизмы.

Источники загрязнения весьма разнообразны; среди них не только
промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые
отходы и отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества,
намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных
продуцентов от вредителей, болезней и сорняков.

Специалисты классифицируют загрязнения природной среды на
основании различных принципов, в общем, сейчас эти загрязнения можно
объединить в такие группы:

механические, химические, физические и биологические (по типу
происхождения);

стойкие, средне стойкие и нестойкие (по времени взаимодействия с
окружением);

прямого и непрямого влияния на биоту (по способу влияния);
специальные, сопутствующие, аварийно случайные.

Механические загрязнения — различные твердые частички и предметы
(выброшенные за ненадобностью, отработанные, изъятые из обихода) на
поверхности земли, в почве, в воде, в воздухе, космосе - от дыма и пыли до
обломков машин в карьерах и частей космических аппаратов и спутников в
стратосфере и ионосфере. Химические загрязнения - твердые, газообразные и
жидкие вещества, химические элементы и соединения искусственного

происхождения, которые поступают в биосферу, нарушая   установленные
природой процессы кругооборота вещества и энергии.

Биологические загрязнения - разные организмы, которые появились
благодаря жизнедеятельности человечества - бактериологическое оружие,
новые вирусы (возбудители СПИДа, болезни легионеров, эпидемии других
болезней), а также катастрофическое размножение растений и животных,
переселенных из одной среды в другую человеком преднамеренно или
случайно.

Физические загрязнители — изменения тепловых, электрических,
радиационных, световых полей в природной среде, шумы, вибрации,
гравитационные силы, созданные человеком.

По другой классификации все антропогенные загрязнения разделяют на
две большие группы - материальные и энергетические.

К первой принадлежат такие: а) атмосферные загрязнения (газо-
подобные, паро-подобные, твердые, в виде тумана и смешанные); б) сточные
воды (оборотные, условно чистые и загрязненные, со значительным
превышением концентрации вредных веществ); в) твердые отходы
(токсичные и нетоксичные).

К другой группе - выбросы, шумы, вибрации, ультразвук и инфразвук,
электромагнитные поля, световое, лазерное, инфракрасное и
ультрафиолетовое излучение, ионизация, электромагнитное излучение.

Под стойкими антропогенными загрязнителями подразумевают такие,
что долго не исчезают, не уничтожаются самостоятельно природой (разные
пластмассы, полиэтилены, некоторые металлы, радиоактивные вещества с
длительным периодом полураспада и т.п.). Нестойкие загрязнители - это
такие, которые негативно воздействуют короткое время и разлагаются,
растворяются или уничтожаются в экосистемах благодаря природным
физико-химическим или биохимическим процессам.

Под намеренными загрязнениями понимают целенаправленное
уничтожение лесов, использование плодородных земель и пастбищ под
застройку, создание вследствие деятельности человека карьеров,
неправильное использование поверхностных и подземных вод, минеральных
ресурсов, вылов рыбы и т.д.

Сопутствующие загрязнения — постепенные изменения состояния
атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы отдельных районов и
планеты в целом от комплексного отрицательного влияния антропогенной
деятельности (опустынивание, высыхание болот, озер, морей, появление
кислотных дождей, потепление климата из-за «парникового» эффекта,
уменьшение озонового слоя). Эти вопросы будут рассмотрены нами в
следующих лекциях.

Специалисты считают, что около 80 - 86% загрязнителей воздуха
сконцентрированы над сильно развитыми промышленными районами, 10-
15% - над городами, 1 - 2% - над сельской местностью, 0,1% - над
центральными районами Мирового океана. Если в большом городе за сутки
оседает 1,5т пыли на каждый квадратный километр, то уже в 100км от него -

приблизительно в 100 раз меньше. Тенденции отрицательных изменений
окружения под воздействием указанных факторов приведены в таблице.

Резюмируя изложенное, можно кратко сформулировать последствия
загрязнения следующим образом:

1.                     Загрязнения среды есть процесс нежелательных потерь
вещества. Энергии, труда и средств, приложенных человеком к добыче и
заготовке сырья и материалов, превращающихся в безвозвратные отходы,
рассеиваемые в биосфере.

2.                      Загрязнение имеет следствием необратимое разрушение как
отдельных экологических систем, так и биосферы в целом. Включая
воздействие на глобальные физико-химические параметры среды.

3.                     Вследствие загрязнения теряются плодородные земли,
снижается продуктивность экологических систем и биосферы в целом.

4.                     Загрязнение прямо или косвенно ведет к ухудшению
физического и морального состояния человека как главной
производительной силы общества.

5.                     Защита окружающей среды от загрязнения - одна из ключевых
задач в общей проблеме оптимизации природопользования. Сохранения
качества среды для настоящего и будущего поколения людей.

Тема 6
Атмосфера Земли

Воздушная оболочка Земли, атмосфера, является одной из главнейших
условий жизни. Без еды человек может прожить месяц, без воды - неделю,
без воздуха не может прожить и двух минут Масса атмосферы колоссальная
-5,15х10в 15 степени. Однако атмосферный воздух, возможно, считать
неисчерпаемым природным ресурсом лишь условно, ведь человеку для
жизни необходим воздух определенного качества. А под воздействием
антропогенного фактора его химический состав и физические свойства все
больше и больше ухудшаются, на Земле уже практически не осталось таких
участков, где бы воздух сохранил бы свою первоначальную чистоту и
качество.

Атмосфера, которая ныне существует на Земле, не всегда имела такой
состав. Первичная атмосфера Земли, как свидетельствуют геологические
сведения, кардинально отличалась от нынешней. Она была похожа на
атмосферу некоторых других планет Солнечной системы, например,
Венеры, и состояла почти полностью из углекислого газа с примесями
метана, аммиака и др. Нынешняя кислородно-азотная атмосфера Земли
является продуктом биосферы. Жизнь, существующая на нашей планете, за
миллионы лет переработала первичную атмосферу.

Современная атмосфера состоит из таких основных компонентов, %:
азот (79,084), кислород (20,946), аргон (0,9340, углекислый газ (0,027), малые
примеси - водород, неон, гелий, метан, криптон и др. (в сумме около - 0,009).
Кроме того в атмосфере есть пары воды,, содержание которых колеблется от
0,2 (в полярных широтах) до 3% (вблизи экватора), а также аэрозоли, т.е.
повисшие в воздухе чрезвычайно мелкие твердые и жидкие частички
различных веществ, содержание которых сильно изменяется.

Структура и состав Атмосферы

Атмосфера имеет слоистое строение (рисунок) и состоит из нескольких
сфер, между которыми располагаются переходные слои - паузы. В сферах
изменяется количество воздуха и температура.

Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к земной поверхности,
носит название тропосферы. Толщина ее в средних широтах составляет 10 -
12км над уровнем моря, на полюсах - 7 - 10, над экватором - 16 - 18км. В
тропосфере сосредоточено более 4/5 массы земной атмосферы. Из-за
неравномерности нагрева земной поверхности в ней образуются мощные
вертикальные токи воздуха, отмечаются неустойчивость температуры,
относительной влажности, давления и т.д. Температура воздуха в тропосфере
по высоте уменьшается на каждые 0,6 градуса на каждые 100м и колеблется
от 40 до -50 градусов.

Выше тропосферы находится стратосфера, которая имеет
протяженность около 40км. Воздух в ней разрежен, влажность невысокая.
Температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30км постоянная
(около -50градусов), а затем вновь начинает повышаться и на высоте 50км

1

достигает 10 градусов Цельсия. В стратосфере под воздействием
космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового
излучения Солнца молекулы воздуха ионизируются, в результате чего
образуется озон. Озоновый слой находится на высоте 25 - 40км.

Высокая температура стратосферы, вероятно, является результатом
полного поглощения солнечной ультрафиолетовой и инфракрасной радиации
озоновым слоем.

В мезосфере количество озона уменьшается, поэтому средняя
температура там значительно ниже. На высоте примерно 80км она равна
—УОградусов С. В слое мезосферы наблюдаются серебристые облака.

Выше мезосферы расположена термосфера (или ионосфера). Для
термосферы характерно непрерывное повышение температуры с
увеличением высоты. На высоте 150км температура достигает 200 - 240
градусов, на уровне 200км - 500 градусов, а на высоте 500- 600км превышает
1500 градусов. В термосфере газы очень разрежены. Молекулы их движутся
с большой скоростью, но редко сталкиваются между собой и поэтому не
могут вызвать даже небольшого нагревания здесь тела.

Под действием солнечной радиации протекает множество реакций, в
которых участвует кислород, озон, азот, оксид азота, пары воды, диоксид
углерода, Ионизации в основном происходит на высоте 70 - 80км.

Наиболее удалена от земли экзосфера (от 800 до 1600км). В ней еще
обнаруживаются газы атмосферы, и происходит утечка атомов, в основном
водорода и гелия, в мировое пространство.

Основные составные части атмосферы — азот, углерод и углекислый
газ- играют важнейшую роль в биосфере.

Азот - основная составная часть атмосферы, является обязательным
компонентов белков, где его вмещается 125 - 10%.

Кислород - активный окислитель, берущий участие в химических
реакциях в биосфере, гидросфере и литосфере. Основной источник
кислорода - фотосинтез растений.

Углекислый газ - активная составляющая атмосферы, являющаяся
обязательным компонентом фотосинтеза растений.

Источники загрязнений.

Существуют два главных источника загрязнений атмосферы:
естественный и искусственный (антропогенный).

Космическая пыль образуется из остатков сгоревших метеоритов при
их прохождении в атмосфере. Ежегодно ее выпадает на Землю 2 -5млн.т.
Природная пыль является постоянной составной частью земной атмосферы.
Она представляет собой мельчайшие твердые взвешенные в воздухе частицы
радиусом порядка 10 в минус четвертой степени см и ядра конденсации со
средним радиусом 5 на 10 в минус шестой степени см. Частицы природной
пыли имеют органическое и неорганическое происхождение и образуются в
результате разрушения и выветривая горных пород и почвы, вулканических
извержений, лесных пожаров, испарения с поверхности морей. Одним из
источников пыли в нижних слоях атмосферы являются безводные пустыни и

степи. Кроме того, она образуется аэропланктоном - бактериями, спорами
растений, плесневыми и другими грибами, продуктами гниения, брожения и
разложения растений и животных.

Атмосферный воздух над океаном включает мельчайшие кристаллы
солей магния. Натрия, калия, кальция. Образующиеся в результате
высыхания в воздухе брызг воды. Как правило, естественное загрязнение не
угрожает отрицательными последствиями для биогеоценозов и обитающих в
нем живых организмов, хотя кратковременные последствия возможны.

Атмосферная пыль имеет большое значение для процессов,
происходящих на Земле. Она способствует конденсации водяных паров, а
следовательно, и образованию осадков. Кроме того, поглощает прямую
солнечную радиацию. Защищает организмы от солнечного излучения. Акад.
Вернадский отмечал, что атмосферная пыль играет огромную роль в химии
планеты.

Биологическое разложение веществ на Земле, в том числе
жизнедеятельность почвенных бактерий, ведет к образованию больших
количеств сероводорода, аммиака, углеводородов, оксидов азота, оксида и
диоксида углерода. Все они попадают в атмосферу.

Источниками антропогенного загрязнения атмосферы примесями
служат теплоэнергетика, промышленность, нефте- и газопереработка,
транспорт. Испытания термоядерного оружия. Каждый из этих источников (и
каждая отрасль производства) связан с выделением специфических
примесей, состав которых насчитывает десятки тысяч веществ, иногда сразу
не поддающихся идентификации. Однако наиболее обычные загрязняющие
вещества, поступающие в атмосферу в массе и называемые, поэтому
многотоннажными, сравнительно немногочисленны.

Это различные твердые частицы (паль, дым, сажа), окись углерода,
диоксид серы, окислы азота, различные летучие углеводороды, соединения
фосфора, сероводород, аммиак, хлор, фтористый водород.

Количества первых пяти групп веществ из этого перечня, измеряемые
десятками миллионов тонн и выбрасываемые в воздушную среду всего мира
представлены в таблицу.

Наибольшая загрязненность атмосферы приурочена к индустриальным
регионам. Около 90% выбросов приходится на 10% территории суши и
сосредоточены в основном в Северной Америке, Европе и Восточной Азии.
Особенно сильно загрязняется воздушный бассейн крупных промышленных
городов.

Источники загрязнения воздушного пространства промышленными
выбросами могут быть классифицированы по следующим признакам:

1. По назначению: а) технологические, содержащие хвостовые газы после

улавливания на установках (рекуперации, абсорбции, адсорбции и т.п.),

продувки аппаратов, воздушников и др. (для этих выбросов характерны

высокие концентрации вредных веществ и сравнительно малые объемы

удаляемого воздуха); б) вентиляционные выбросы - местные отсосы от

оборудования и общеобменная вытяжка.

2.  По месту расположения: а) незатененные, или высокие, находящиеся в
зоне недеформированного ветрового потока (к этим источникам
относятся высокие трубы, а также точечные источники, удаляющие
загрязнения на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 раза); б)
затененные, или низкие. Расположенные на высоте в 2,5 раза меньше
высоты здания; в) наземные — находящиеся вблизи земной поверхности
(к этим источникам относятся открыто расположенное
технологическое оборудование, колодцы производственной
канализации, пролитые токсичные вещества, сбросы отходов
производства).

3.  По геометрической форме: а) точечные (трубы, шахты, крышные
вентиляторы); б) линейные (аэрационные фонари, открытые окна,
близко расположенные вытяжные шахты и факелы).

4.  По режиму работы: непрерывного и периодического действия,
залповые и мгновенные. В случае залповых выбросов за короткий
промежуток времени в воздух попадает большое количество вредных
веществ. Залповые выбросы возможны при авариях, при сжигании
быстрогорящих отходов производства на специальных площадках
уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются
за доли секунда иногда на значительную высоту. Они происходят при
взрывных работах и аварийных ситуациях.

5.  По дальности распространения: а) внутриплощадочные, когда
выбрасываемыми в атмосферу загрязнениями создаются высокие
концентрации только на территории промышленной площадки, а в
жилых районах ощутимых загрязнений не наблюдается (для таких
выбросов предусмотрена достаточных размеров санитарно-защитная
зона; б) внешющадочные, когда выбрасываемые в атмосферу
загрязнения потенциально способны создавать высокие концентрации
(порядка ПДК для воздуха населенных пунктов) на территории жилого
района.

Последствия загрязнения воздушного бассейна

Смог

Атмосфера - воздух, которым мы дышим. Как уже указывалось раннее,
загрязнение воздуха особенно резко проявляется в местах, где размещаются
металлургические, химические и другие завода. А также в городах, где
источниками загрязнения являются автотранспорт, ТЭЦ, промышленные
предприятия и др. Особенно страдают города, над которыми циркуляция
воздуха слабая, нет ветра. Здесь образуется тяжелая ядовитая смесь с
туманом, сернистым и угарным газом, мельчайшими твердыми частицами,
выброшенным из труб в результате неполного сгорания топлива. Англичане
называют это явление смогом. Как правил о, местные загрязнения
атмосферы особенно остро переживаются населением. Во время смога резко
возрастает число смертей среди людей страдающих болезнями сердца и
органов дыхания.

Наряду с местными загрязнениями антропогенное воздействие на
атмосферу может иметь крупные региональные и даже глобальные
последствия. Рассмотрим некоторые из них: кислотные осадки, парниковый
эффект. Нарушение озонового экрана.

Кислотные осадки

Кислотными называют любые атмосферные осадки - дожди, туманы,
снег, - кислотность которых выше нормальной. Кислотные свойства среды
определяются ионами водорода. Чем больше концентрация водородных
ионов в растворе, тем выше его кислотность. Для выражения концентрации
ионов водорода используют единицы водородного показателя или рН. Шкала
рН от 0 (крайне высокая кислотность) через 7 (нейтральная среда) до 14
(крайне сильная щелочность).

Растворение кислот в атмосферной влаге приводит к образованию
кислотного тумана и к выпадению кислотных дождей. Кислотность (рН)
осадков в ряде случаев снижается на 2- 2,5 единицы, т.е. вместо нормальных
5,6 - 5,7 до 3,2 - 3,7. В Шотландии в 1974г. был зарегистрирован дождь с рН
2 7

*»5 / .

Кислотные осадки особенно опасны в районах с кислыми почвами и
низкой буферностью природных вод. В Америке и Евразии это обширные
территории севернее 55 градусов северной широты. Техногенная кислота
помимо негативного действия на растения, животных и микрофлору
увеличивает подвижность вымывание почвенных катионов, вытесняет из
карбонатов и органики почвы углекислый газ, закисляет воду рек и озер. Это
приводит к неблагоприятным цепным изменениям в водных экосистемах.
Природные комплексы Южной Канады и Северной Европы уже давно
ощущают действие кислых осадков.

На больших пространствах наблюдается деградация хвойных лесов,
беднеет фауна водоемов. В 1970-х годах в реках и озерах Шотландии и
Скандинавии начали гибнуть лосось и форель. Сходные явления происходят
в России, особенно на североОзападе, на Урале и в районе Норильска, где
громадные площади тайги и лесотундры стали почти безжизненными из-за
сернистных выбросов Норильского комбината. Наибольшие плотности
непосредственно приурочены к промышленным регионам. За последние 10-
15 лет выпадение кислотных осадков в районах их обычных проявлений в
Западной Европе заметно уменьшилось в связи с мерами по охране
воздушного бассейна.

Парниковый эффект

Техногенное загрязнение атмосферы в определенной степени связано с
изменениями климата. Речь идет не только о вполне очевидной зависимости
мезоклимата промышленных центров и их окрестностей от теплового,
пылевого и химического загрязнений воздуха, но и о глобальном климате.

С конца XIX века по настоящее время наблюдается тенденция
повышения средней глобальной температуры атмосферы; за последние 50
лет она повысилась приблизительно на 0,6 градуса. Это отнюдь не мало,
если учесть, что при этом валовое увеличение внутренней энергии

(теплосодержания) атмосферы очень велико - порядка 3000 Эдж. Оно не
связано с увеличением солнечной постоянной и зависит от других
климатообразующих факторов, в частности, свойств самой атмосферы.

Под образным выражением «парниковый эффект» подразумевается
следующее геофизическое явление. Солнечная радиация, падающая на
Землю, трансформируется. 30% ее отражается в космическое пространство,
остальные 70% поглощаются поверхностью суши и океанов. Поглощенная
энергия солнечной радиации преобразуется в теплоту и излучается обратно в
космос в виде инфракрасных лучей. При этом чистая атмосфера прозрачна
для инфракрасных лучей, а атмосфера, содержащая пары воды, углекислый
газ и некоторые другие газы, поглощает инфракрасные лучи, благодаря чему
воздух нагревается. Парниковые газы выполняют функцию стеклянного
покрытия поверхности земли в парнике. Аналогичное явление возникает в
автомобиле, оставленном на солнце.

Естественный парниковый эффект создает прирост средней
температуры Земли на 30 градусов. Это значит, что если бы парникового
эффекта не было, то средняя температура Земли, составляющая сейчас 15
градусов, понизилась бы до -15 градусов, Всю Землю сковало бы льдом. И,
наоборот, если содержание газов, вызывающих парниковый эффект,
увеличится - на Земле станет еще теплее.

По оценкам экспертов Всемирной метеорологической службы, при
существующем уровне парниковых газов средняя глобальная температура в
следующем столетии будет повышаться со скоростью 0,25 градусов за 10 лет.
Ее рост к конце
XXI века по разным сценариям (в зависимости от принятия
тех или иных мер) может составить от 1,5 до 4 градусов. В северных и
средних широтах потепление скажется сильнее, чем на экваторе. Казалось
бы, такое повышение температуры не должно вызвать особого беспокойства.
Более того, возможное потепление в странах с холодным климатом, как,
например, Россия, представляется чуть ли не желанным. На самом деле
последствия изменения климата могут иметь катастрофический характер.
Глобальное потепление вызовет существенное перераспределение осадков на
планете. Уровень Мирового океана за счет таяния льдов может повыситься к
2050г. на 30 - 40 см, а к конце столетия от 60 до 100см. Это создаст угрозу
затопления значительных прибрежных территорий.
Нарушение озонового слоя

В 80-х годах XX в. появились сообщения о региональных снижениях
содержания озона в стратосфере. Особенно заметной стала сезонно
пульсирующая «озоновая дыра» на Антарктидой площадью более 100 млн.
кв.км, где содержание О-З за 8-е годы уменьшилось почты на 50%. Позднее
«блуждающие озоновые дыры», правда, меньшие по размеру и не с таким
значительным снижением , стали наблюдаться в зимнее время и в северном
полушарии, в зонах стойких антициклонов - над Гренландией, Северной
Канадой и Якутией.

Поскольку ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всей
наземной биоты и для здоровья людей, эти данные привлекли пристальное
внимание ученых, а затем и экологически озабоченных кругов общества.

Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном
происхождении резкого увеличения озоновых дыр. Наиболее обосновано
представление, согласно которому главной причиной является попадание в
верхние слои атмосферы техногенного хлора и фтора, а также других атомов
и радикалов. Способных чрезвычайно активно присоединять атомарный
кислород, тем самым конкурируя с реакцией: О+О —Ю .

Занос активных галогенов в верхние слои атмосферы опосредован
летучими хлорфторуглеродами (ХФУ) типа фреонов (смешанные
фторохлориды метана и этана, например, фреон - 12), которые будучи в
обычных условиях инертными и нетоксичными, под действием
коротковолновых ультрафиолетовых лучей в стратосфере распадаются.
Вырвавшись на свободу, каждый атом хлора способен разрушить или
помешать образованию множества молекул озона. В последние десятилетия
появились и другие, чисто технические пути заноса активных разрушителей
озона в стратосферу: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы высотных
сверхзвуковых самолетом. Запуски ракет и космических кораблей
многоразового использования.

Не исключено, однако, что часть наблюдаемого ослабления озонового
экрана Земли связана не с техногенными выбросами, а с вековыми
колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и независимыми
изменениями климата. Одним из таких факторов может быть выделение
водорода в районах повышенной вулканической активности.

О том, к чему может привести исчезновение озонового слоя,
свидетельствуют исследования, проведенные в 70-х годах американскими
военными, которые разрабатывали озоновое оружие. Как сообщала
американская пресса, над одним из ненаселенных тихоокеанских атоллов
была запущена ракета, распушившая в озоновом слое специальный реагент,
который полностью связал озон,   создав над этим островком дыру , которая
существовала несколько часов. Несколько часов поверхность острова
облучалась смертоносной УФ - радиацией. В результате на острове погибло
все живое: растения, животные, бактерии и т.д. Осталось несколько черепах,
тело которых защищено толстым панцирем, однако их глаза были выжжены
ультрафиолетом.

Под угрозой уничтожения озонового слоя руководители многих стран
решили принять энергичные меры. В 1985г. в Вене правительствами
большинства стран была подписана конвенция, а в том же году в Монреале
протокол по охране атмосферного озона. Участники конвенции взяли на себя
обязательство до 2000 года уменьшить на 50% употребление фреонов, а
потом и совсем отказаться от него, заменив безопасными соединениями

Одним из серьезных загрязнителей воздушного бассейна является
черная металлургия. В выбросах этой отрасли содержатся обычные
(продукты первичной переработки руды) и тонкие (образовавшиеся в

доменных, мартеновских, электродуговых печах и конверторах) пыли,
окислы углерода, выделяющиеся в процессе литься чугуна и плавки стали,
сернистый ангидрид, образующийся при сжигании топлива. Загрязнения
обычно намного превышают ПДК и распространяются на большие
расстояния.

В Украине металлургическая промышленность обуславливает около
трети загрязнений атмосферы и природных вод. Например, промышленное
объединение «Запорожсталь» ежегодно выбрасывает 150 тыс.т вредных
загрязнителей в атмосферу (более 50% всех выбросов в города). Это
объединение кроме вредных газов — окиси углерода, двуокиси серы и др.
ежегодно выбрасывает в воздух несколько сот тон такого канцерогенного
вещества, как бензипрен, которые в миллион раз токсичнее за окись
углерода.

Тема УП

Гидросфера Земли

Гидросферой называют водную оболочку Земли, представляющую
собой совокупность океанов, морей, озер, рек, прудов, болот, подземных вод.
Общее количество воды на Земле 1386млн.куб.км. (максимум в Мировом
океане) (см. табл.). Объем воды в нем равен 1338млн.куб.км, что составляет
97,5% от общих запасов воды. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза
превышает территорию суши. Средняя глубина всего мирового океана равна
3704м, а наибольшая — 11034м. Преобладают глубины от 3 до 6 тыс. м,
составляющие 75% его общей площади.

Объем мирового океана немногим более 0,1% объема земного шара, а
по массе всего 0,023% от массы Земли. Толщина океанической воды в
среднем равна лишь 1/3445 части или 0,03% земного диаметра, т.е. это
тонкая водяная пленка на поверхности Земли.

Средняя соленость океанической воды 3,5%, или 35 г/л. Пресная вода
содержит солей не более 1 г/л.

Из общего количества воды на Земле доля пресных вод составляет
2,5% или 35млн.куб.км. Это более Вмлн.куб.км. пресной воды на каждого
жителя планеты. Однако подавляющая часть пресной воды труднодоступна.
Почти 70% пресных вод заключено в ледниковых покровах полярных стран
и горных ледниках. Льды покрывают 16млн.кв.км. суши, из них
14мл.кв.км.находится в Антарктиде, а в Арктике - 55тыс.кв.км.
Горные ледники в умеренных и тропических широтах занимают
224тыс.кв.км. Общий объем льда на Земле 27мл.куб.км., плотность его
900кг/куб.м.

В верхней части Земной коры на разной глубине под почвой находятся
обширные запасы подземных вод. Точное количество воды подсчитать
трудно, Пресные воды, как правило, залегают до глубины 150 - 200м, ниже
они переходят в солоноватые и рассолы. Объем подземных пресных вод
примерно в 100 раз больше, чем объем поверхностных пресных вод,
содержащихся в озерах, руслах рек и болотах. В руслах рек одновременно
содержится лишь 0,006% пресных вод.

Площадь всех озер (соленых и пресных) на земном шаре несколько
превышает 2млн.кв.км. Наибольшее скопление крупных озер находится в
областях древнего оледенения и тектонических разломов земной коры. Так, в
Северной Америке образовались Великие озера. Самый крупный
пресноводный водоем мира по площади зеркала (82680кв.км) - оз. Верхнее.
Однако по объему воды (11600кубкм.) и максимальной глубине (406м) оно
значительно уступает Байкалу (24000кубкм. и 1741м) и Танганьике
(18900куб.км. и 1435м).

Самое крупное озеро Европы - Ладожское - имеет площадь
17700кв.км, объем воды 908куб.км при наибольшей глубине 230м.

Общая площадь болот на земном шаре приблизительно Змлн.кв.км или
2% суши.

Вода в атмосфере - это главным образом водяной пар и его конденсат
(капельки воды и ледяные кристаллы). Чем выше температура воздуха, тем
больше водяного пара он может содержать.

Биологическая воды - вода, содержащаяся в живых организмах и
растениях, в которых в среднем ее находится 80%. Общая масса живого
вещества биосферы 1400млрд.т. Отсюда масса биологической воды равна
1120млрд.т, или 1120куб.км.

Вода - единственная природная жидкость, имеющаяся на поверхности
Земли в огромном количестве. Она находится не только в гидросфере. Но и в
атмосфере и литосфере. Это единственное вещество на Земле, существующее
в природе во всех трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и
газообразном.

Вода как физическое тело обладает рядом аномальных особенностей,
которые обусловлены ее молекулярным строением. Одно из таких свойств -
необычно высокая температура кипения и замерзания, а также теплоемкость.
Некоторые аномалии воды имеют огромное значение для таких важных
планетарных процессов, как возникновение и поддержание жизни на Земле.
Образование климата нашей планеты, формирование ее рельефа.

Потребление пресной воды

Проблема обеспечения человечества чистой водой ныне чрезвычайно
обострилась, поскольку наличные ресурсы пресной воды во многих районах
является недостаточным для удовлетворения всех потребителей не только на
перспективу, но и на сегодня.

Все отрасли хозяйства по отношению к водным ресурсам разделяют на
две группы: потребители и пользователи водой.

Потребители забирают воду из источника, используют ее для
производства промышленной и сельскохозяйственной продукции, а затем
возвращают, но уже в другом месте, в меньшем количестве и другого
качества.

Пользователи воду из источника не забирают, а используют ее как
среду (водный транспорт, рыболовство, спорт и т.п.) или как источник
энергии (ГЭС). Однако и они могут изменять качество воды (например,
водный транспорт загрязняет воду).

Вода может использоваться для разных целей: для потребностей
промышленности, сельского, коммунального хозяйства, транспорта и для
хозяйственно-питьевых потребностей и т.д.

Промышленность использует около 20% общего уровня пресной воды
и ее потребления. Количество воды, что потребляется тем или иным
промышленным предприятием зависит от типа выпускаемой продукции,
технологии производственного процесса, системы водоснабжения
(прямоточной или оборотной), климатических условий и др.

Для оценки объемов промышленного потребления используется
термин водоемкость производства. Под ней понимают количество воды
(куб.м) необходимое для производства 1т готовой продукции. Водоемкость
различных видов продукции очень отличается:
Добыча и обогащение руды — 2 — 4           Производство меди - 500

Производство стали - 120 - 150               Производство бумаги   > 200

Производство синтетического каучука - 3600
Производство капронового волокна - 5600

Наибольшим потребителем воды в промышленности является атомная
энергетика. АЭС используют в среднем вдвое больше воды на 1кВт
вырабатываемой электроэнергии, чем ТЭС.

Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды
(70% всего ее использования). Это обусловлено в первую очередь
увеличением площадей поливного земледелия. Поливные земли дают
намного больше продукции, чем неполивные. Так, в мире орошается около
15% всех площадей сельскохозяйственных угодий, однако они дают свыше
50% всей продукции (по стоимости).

Площадь поливных земель в мире быстро увеличивается: в начале XX
столетия она составляла 40млн га, в 1970 г - 235, а в 2000г - 420 млн. га.
Удельное водопотребление во время полива зависит от вида
сельскохозяйственных культур, физико-географических условий района,
технического состояния оросительных систем и способов полива.

При этом % воды теряется безвозвратно. Например, при выращивании
1 т пшеницы за вегетационный период требуется 1500 т воды, 1 т риса -
7000, хлопка - 10000 т воды.

Водоснабжение населения обеспечивает потребности в питьевой воде и
коммунально-бытовые потребности (работа предприятий бытового
обслуживания, полив улиц и зеленых насаждений, противопожарные
мероприятия и т.д.).

Классификация сточных вод

С развитием промышленности и увеличением потребления воды растет
и количество отходов - сточных вод. Еще в 60-х годах ежегодно в мире
образовывалось около 700 млрд.куб.м сточных вод. Примерно 1/3 из них -
промышленные сточные воды, загрязненные различными веществами.
Только половина промышленных жидких отходов подвергалась очистке тем
или иным методом. Другая половина сбрасывалась в водоемы без какой-либо
очистки.

При технологических процессах появляются следующие основные
виды сточных вод:

1.           Реакционные воды. Образующиеся в процессе реакций с
выделением воды. Эти воды загрязнены как исходными
веществами, так и продуктами реакции.

2.            Воды, содержащиеся в сырье и исходных продуктах
(свободная или связанная вода); в результате переработки
загрязняются всевозможными веществами;

3.           Промывные воды - воды после промывки сырья, продуктов,
тары, оборудования, маточные водные растворы;

4.           Водные экстрагенты и абсорбенты;

5.           Охлаждающие воды, не соприкасающиеся с технологическими
продуктами и использующиеся в системах водооборотного
водоснабжения;

6.           Бытовые воды - воды столовых, прачечных, душевых,
туалетов, воды после мытья помещений и т.д.;

7.           Атмосферные осадки, стекающие с территории промышленных
предприятий, загрязненные различными химическими
веществами.

Источники загрязнения гидросферы

Загрязнение рек, озер, морей и даже океанов происходит с
нарастающей скоростью, так как в водоемы поступает огромное количество
взвешенных и растворенных веществ (неорганических и органических).
Основными источниками загрязнения природных вод являются:

1.  Атмосферные воды, несущие массы вымываемых из воздуха
поллютантов (загрязнителей) промышленного происхождения. При
стекании по склонам атмосферные и талые воды дополнительно
увлекают с собой массы веществ. Особенно опасны стоки с городских
улиц, промышленных площадок, несущие массы нефтепродуктов,
мусора, фенолов, кислот.

2.  Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые
стоки, содержащие фекалии. Детергенты (поверхностно-активные
моющие средства), микроорганизмы. В том числе патогенные.

3.  Промышленные сточные воды, образующиеся в самых разнообразных
отраслях производства, среди которых наиболее активно потребляют
воду черная металлургия, химическая, лесохимическая,
нефтеперерабатывающая промышленность.

Черная металлургия является одним из крупнейших потребителей воды.
Современное металлургическое предприятие на производство 1т стального
проката расходует 180 - 3—кубометров воды. Суточный оборот воды на
отдельных предприятиях может достигать 3 млн. кубометров и более. Из
этого количества на долю охлаждения оборудования приходится около 48%,
очистку газов 265, обработку и отделку металла 12%, гидравлическую
транспортировку 11%, прочие нужды 2% воды.

Несмотря на то что на металлургических предприятиях широко
используется оборотное водоснабжение, количество сточных вод велико.
Они содержат механические примеси органического и минерального
происхождения, в том числе гидрооксиды металлов, стойкие и летучие
нефтепродукты, растворенные токсические соединения органического и
неорганического происхождения. Сточные воды имеют примерно
одинаковый качественный состав загрязнений, однако концентрация
загрязняющих веществ, как правило, изменяется в широком диапазоне в
зависимости от видов и особенностей технологических процессов.

При сбросе загрязненных сточных вод металлургических предприятий
в водоеме увеличивается количество взвешенных веществ, значительная
часть которых осаждается вблизи мест спуска, повышается температура
воды, ухудшается кислородный режим, от выноса смазочных продуктов с
водой из прокатных цехов образуется маслянистая пленка на поверхности
водоема. При поступлении в водоем стоков, содержащих кислоты изменяется
кислотность воды, нарушается ход биологических процессов. Поступление
вредных веществ может привести к гибели водных организмов и нарушению
естественных процессов самоочищения водоемов. Вредное воздействие на
людей, теплокровных животных, макро- и микроорганизмы, растительный
мир оказывают многие металлы, их соединения и другие неорганические
вещества, содержащие в сточных водах металлургических предприятиях.

В настоящее время существует много способов очистки сточных вод,
которые образую три большие группы - механической, биологической и
физико-химической очистки. При этом в идеальных случаях все методы чаще
всего дополняют друг друга, а очищенные сточные воды идут на вторичное
использование (на орошение сельскохозяйственных культур, подпитку
подземных вод и т.д.)

Очищение сточных вод - разрушение или удаление из них
загрязняющих добавок и уничтожения в них болезненных микробов. В
настоящее время используются два основных метода очищения сточных вод:
очищение в искусственных условиях (на специально созданных сооружениях
фильтрации, установках) и в природных условиях (на полях орошения,
фильтрации, биологических прудах и др.)

Механическое очищение заключается в удалении из сточных вод
нерастворенных веществ (песка, наносов, глины), а также жиров,
нефтепродуктов, смол и др. Для этого используются решетки, песколовки,
сита, отстойники, а также специальные фильтры и центрифуги.
Современными передовыми методами на лучших зарубежных установках из
сточных вод выделяется до 95% твердых нерастворенных примесей.

Химическое очищение сточных вод происходит после их
механического очищения. Этот способ предполагает внесение в
загрязненную различными соединениями воду реагентов, которые, вступая в
реакцию с загрязнителями, образуют невредные соединения или
нерастворимые вещества, которые выпадают в осадок и удаляются.

Химические методы очищения очень часто дополняют физико-
химическими, такими как выпаривание, экстракция, нейтрализация,
поглощение примесей специальными веществами — сорбентами и др.

Биологический метод применяется для очистки вод, обработанных
механически и химическим путем. Этот способ заключается в использовании
природных или искусственных водоемов, в которых разводят специальные
микроорганизмы, которые питаются органическими примесями,
присутствующими в сточных водах (органическими кислотами, белками
углеводами, фенолами и т.д.), разлагая их на простые невредные соединения
(воду, углекислый газ, минеральные соли и т.д.).

Следует добавить, что некоторые особенно токсичные сточные воды
химических предприятий вообще невозможно очистить современными
методами. Их приходится захоронять, закачивая в подземные хранилища.
Таким образом, создаются небезопасные объекты, ибо всегда существует
угроза прорыва этих вод в подземные водоносные горизонты. В некоторых
странах мира воды, которые невозможно очистить выпаривают в
отстойниках, резко уменьшая объем и массу отходов, подлежащих
захоронению.

Отметим, что никакими современными методами очистить сточные
воды на 100% невозможно, ибо после возможного предела затраты на
каждый дополнительный процент очистки увеличиваются по экспоненте.
Поэтому обычно делают так: очищают воду до определенного экономически
обоснованного предела, потом разбавляют ее чистой природной водой так,
чтобы содержание примесей в смеси не превышало ПДК, и сбрасывают в
водоем, или используют.

Если говорить о более отдаленном времени, то будущее, конечно, не за
очистными сооружениями, по крайней мере, в сфере производства. И дело не
только в том, что строительство очистных сооружений чрезвычайно дорого
(до 20 30% от стоимости промышленного комплекса в целом). Главным
недостатком любой системы очистки в том, что она не производительна. Она
ничего не производит, а лишь возвращает природе то, что было у нее взято.
Иное дело системы реутилизации, оборотное водоснабжение, безотходная
технология, переходу к которой способствует совершенствование
технологических циклов. Например, если на Ново-Ярославском
нефтеперерабатывающем заводе (проект 1957г) для переработки 1т нефти
расход воды составлял 8 кубометров, то при проектировании Алчинского
комбината с более совершенной технологией расходы воды на единицу
продукции удалось сократить до 0,12 кубометров.

Практически во всех видах водопотребления имеются существенные
резервы экономии водных ресурсов. Особенно велики они в
промышленности. Для большинства промышленных производств требования
к качеству используемой воды значительно менее жесткие, чем к составу вод,
подлежащих к сбросу в водный объект или в городскую систему
водоотведения. Поэтому производственные сточные воды гораздо выгоднее
направлять на повторное использование в системах оборотного или
последовательного водоснабжения, чем подвергать очистке,
удовлетворяющей условиям сброса. В системах оборотного водоснабжения
вода, использованная в технологическом процессе, после соответствующей
обработки многократно используется для производственных нужд. В
системах последовательного водоснабжения вода, использованная в одном
технологическом процессе, после обработки или без таковой направляется
для использования в другом технологическом процессе или другом
производстве. Обработка воды обеспечивает поддержание ее свойств в
соответствии с требованиями конкретного технологического процесса, что
достигается охлаждением или очисткой от излишнего содержания

взвешенных веществ или плавающих примесей повышенной минерализации
и т.д. Наибольшее распространение оборотные системы водоснабжения
получили в теплообменных циклах, где технологическая вода используется
для отведения излишнего тепла от работающих агрегатов, после чего сама
подается на охлаждение в градирнях. Оборотные системы должны постоянно
пополняться свежей водой.

Во многих технологических процессах и производствах возданы
замкнутые системы водоснабжения, исключающие сброс сточных вод. В
состав замкнутых систем водоснабжения входят сооружения для очистки
технологической воды, обеспечивающие подержание ее состава и свойств в
соответствии с требования, данного технологического процесса.

В соответствии с Водным кодексом Украины оценка качества воды
осуществляется на основе нормативов экологической безопасности
водопользования и экологических нормативов качества воды водных
объектов.

Действующие нормативы позволяют оценить качество воды,
используемой для коммунально-бытового, хозяйственно-питьевого и
рыбохозяйственного пользования.

К коммунально-бытовому водопользованию относится использование
водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха. К хозяйственно-
питьевому водопользованию относится использование водных объектов в
качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения и для
водоснабжения пищевой промышленности. К рыбохозяйственному
водопользованию относится использование водных объектов в качестве
среды обитания рыб и других водных организмов. Водные объекты
рыбохозяйственного назначения подразделяются на высшую, первую и
вторую категории. Разные участки водного объекта могут относится к
различным категориям водопользования.

Нормативную базу оценки качества воды составляют общие требования к
составу и свойствам воды и значения предельно допустимых концентраций
веществ в воде водных объектов.

Общие требования определяют допустимые состав и свойства воды,
оцениваемые наиболее важными физическими, бактериологическими и
обобщенными химическими показателями. Они могут задаваться в виде
конкретной величины, изменения величины показателя в результате
воздействия внешних факторов или в виде качественной характеристики
показателя.

Широко применяется оборотное водоснабжение в целлюлозно-
бумажной промышленности. В Швеции, например, большая часть
целлюлозно-бумажных предприятий работает по принципиально новой
технологии, позволяющей при увеличении производстве целлюлозы в 2 раза
уменьшить расход воды в 3 раза, а потери целлюлозы в 7 раз.

Тема                                         (УШ)

Система экономических оценок природных ресурсов

Виды экологических оценок природных ресурсов

Природные ресурсы - это те средства существования людей, которые
не созданы их трудом, но находятся в природе. К ним относятся, вода.
Почвы. Растения, животные, минералы, которые используются
непосредственно или в переработанном виде. Природные ресурсы дают
людям пищу, одежду, кров, тепло, энергию, сырье для промышленности.

Природные ресурсы классифицируют по их использованию: на
производственные, здравоохранительные, экономические, научные и др.; по
принадлежности к тем или иным компонентам природы: на земельные,
водные, лесные, минеральные, энергетические и т.п.; по исчерпаемости: на
исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы в свою очередь
подразделяют на возобновимые и невозобновимые.

Невозобновимые ресурсы - это ресурсы, которые совершенно не
восстанавливаются или восстанавливаются значительно медленнее, чем идет
их использование человеком в обозримый период времени. К ним
принадлежат богатства недр, т.е. полезные ископаемые. Использование этих
ресурсов неизбежно приводит к их исчерпанию. Охрана невозобновимых
ресурсов состоит в их бережном рациональном комплексном использовании,
предусматривающем возможно меньшие потери и поиски заменителей.

К относительно возобновимым ресурсам можно отнести почву -
рыхлый поверхностный горизонт суши, способный давать урожай растений,
а также лесные ресурсы. Почва - один из самых ценных и дефицитных
ресурсов.

Возобновимые ресурсы - это растительный, животный мир и
некоторые минеральные ресурсы, например, соли, осаждающиеся в озерах и
морских лагунах. Восстановление таких ресурсов идет с разной скоростью.
Темпы расхода возобновимых ресурсов должны соответствовать темпам их
восстановления. В противном случае возобновимые природные ресурсы
могут стать невозобновимыми.

К неисчерпаемым ресурсам относят космические, климатические и
водные.

Космические ресурсы - это солнечная радиация, энергия морских
приливов и отливов. Поступление солнечной энергии на поверхность Земли
зависит от состояния атмосферы, степени ее загрязненности.

Климатические ресурсы включают атмосферный воздух, энергию
ветра, атмосферные осадки, причем осадки могут быть отнесены и к водным
ресурсам.

Водные ресурсы - это запасы воды на Земле.

Земельные ресурсы

Почва - основа всех материальных благ, главное богатство, от которого
зависит существование человека. Она представляет собой естественное
историческое биокосное тело, возникшее в результате воздействия живых и

мертвых организмов атмосферы и природных вод на поверхность горных
пород в обстановке различного климата и рельефа и в условиях земной
гравитации.

Из общей площади поверхности земного шара, равной 510 млн.
квадратных километров, на долю суши приходится 149 млн. кв.км (29,2%).
Земельный фонд планеты состоит из разнообразных категорий земель
(привести 2 таблицы).

Лесные ресурсы. Лес играет огромную роль в сохранении водных и
земельных ресурсов, в улучшении окружающей среды. Леса выполняют
важнейшие средообразующие функции - полезащитную, почвозащитную
(противоэрозионную) климатообразующую и др. Кроме того, леса
выполняют и космическую роль, участвуя в процессе фотосинтеза, т.е.
превращения косной материи в органическую, и во многом определяя
биохимические циклы.

Если все растения Земли (наземные и водные) создают в год 100 млрд.
т. фитомассы, то на растения суши приходится 64 млрд. т., из них леса - 38
млрд. т. (60%). Очень важно и то обстоятельство, что леса на длительное
время фиксируют в древесине органическое вещество.

Животный мир. На Земле обитает примерно 1,5 млн. видов живых
организмов, из которых 1 млн. составляют животные. Однако соотношение
биомассы животных и растений обратное: биомасса животных составляет
лишь около 1% общей биомассы живых организмов в биосфере.

Взаимоотношения человека и животного мира сложны и
многообразны. Животные служат источником пищи, меха, некоторых
сырьевых ресурсов и в то же время могут быть переносчиками возбудителей
заболеваний или опасных вредителей сельского хозяйства, например, при
вспышках массовых размножений или нашествия насекомых (напр.,
саранча).

К ресурсам животного мира относятся также домашние животные
(мясомолочные, пушные, вьючные, декоративные) и дикие виды, разводимые
в условиях звероферм для получения меха.

Минеральные ресурсы. К ним относятся руды металлов и
неметаллов, нефть, газ, уголь, подземные воды. Полезные ископаемые можно
использовать один раз, после этого они иссякают. Темпы их образования
неизмеримо медленнее, чем темпы добычи. Поэтому в будущем человечеству
потребуется поиск средств и методов более эффективного использования
невозобновимых ресурсов, в том числе методов переработки вторичного
сырья.

О том, насколько велика роль минеральных ресурсов в жизни
человека, свидетельствуют названия определенных периодов материальной
культуры - каменный век, бронзовый век, железный век.

Горные породы. К ним относится толща литосферы до глубины 17км
массой 17x10 в 18 степени тонн. Литосфера (или земная кора) - это внешняя
оболочка Земли.

6(9

В земной коре наиболее распространены (в %)% кремний - 27,72,
алюминий - 8,13, железо - 5, кальций - 3,6, натрий - 2,38, калий - 2,59,
магний - 2,09. Других элементов значительно меньше.

Энергетические ресурсы также подразделяются на невозобновимые и
возобновимые. К невозобновимым относятся уголь, нефть, газ, сланцы, торф,
так называемые легкие элементы (водород, гелий, литий), ядерное топливо; к
возобновимым — энергия процессов фотосинтеза, энергия прямого
использования солнечных лучей, гидроэнергия, энергия приливов и волн ,
энергия, основанная на разности температур между атмосферой и
поверхностью суши и воды.

Экологически оправданная добыча полезных ископаемых должна
основываться на учете многих факторов: ландшафтных, почвенных,
растительных, социальных и т.п. Необходим комплексный подход к
эксплуатации богатств недр. Увлечение открытыми разработками
обусловливает необходимость дорогостоящих работ по рекультивации
территорий. Велико количество отвалов пустых пород. Рациональность или
нерациональность использования определенных видов ресурсов зависит и от
того, сколько энергии, человеческого труда расходуется для доставки того
или иного ресурса к потребителю.

Необходимость определения экономической ценности природы

Важным направлением в улучшении охраны природы и использования
природных ресурсов является определение адекватной цены и/или
экономической оценки природных ресурсов и природных услуг.

Окружающая среда выполняет три функции:

-    обеспечение природными ресурсами;

-    ассимиляция отходов и загрязнений;

-    обеспечение людей природными услугами, такими, как рекреация,
эстетическое удовольствие и пр.

Эти функции могут быть также представлены как компоненты одной

генеральной функции природной окружающей среды - функции

жизнеобеспечения.

К сожалению, ни централизованно планируемая экономика, ни
рыночная оказались не способны оценить реальное значение чистой
окружающей среды, природных ресурсов, установить адекватную цену.
Занижение цены экологического блага или даже его нулевая оценка
приводит, в частности, к заниженному отражению экологического ущерба,
экстернальных издержек в цене.

Складывающаяся до самого последнего времени парадоксальная
ситуация «бесплатности» используемых в экономике природных благ или их
минимальное цены стала одной из причин нерационального использования
природных ресурсов, гигантской расточительности экономики. Возникла
иллюзия неисчерпаемости «дарового» характера ресурсов. Промышленные и
сельскохозяйственные предприятия вносили в бюджет плату за имеющиеся у

них фонды и в то же время бесхозяйственно использовали средства
производства природного происхождения, не неся при этом никакого
ущерба, а зачастую и улучшая свои производственные результаты.

В связи с этим реальные цены природных ресурсов могут стать
эффективными рычагами в рыночном механизме.

Учет цены/оценки ресурсов позволит более обоснованно определить
экономическую эффективность альтернатив развития. Применение оценок
может существенно повлиять на выбор варианта капитального строительства.
Например, учет того, что планируемые для изъятия земельные ресурсы могут
использоваться в сельском хозяйстве и давать продукцию, может сделать
целесообразным изменение инвестиционных проектов в сторону удорожания
самого объекта строительства за счет его максимальной концентрации,
дополнительных расходов на применение неудобных земель.

Экономисты-экологи пытаются оценить природные ресурсы и
экологические функции, повысить «конкурентноспособность» природы в
борьбе с техногенными решениями. Это не означает, что можно точно
экономически оценить все природные блага и услуги. Как оценить красивый
ландшафт? Как точно измерить экономическую ценность уникального цветка
или птицы? Конечно, это невозможно. Для многих природных благ и услуг
нет традиционных рынков, стандартных спроса и предложения. Здесь очень
важным моментом является экономическая попытка учесть последствия
принимаемых решений, стадия предварительного сбора информации и ее
анализ для последующего принятия решений. Чем выше экономическая
ценность природных объектов, тем больше вероятность, что принятые
экономические решения, воплощенные в различных проекта и программах,
будут эколого-сбалансированными, будут учитывать приоритеты охраны
среды и экономики природных ресурсов.

Неадекватная оценка природных ресурсов приводит к занижению
эффектов от экологизации экономики, перехода к устойчивому
ресурсосберегающему развитию. Многими миллиардами долларов можно
оценить ежегодные потери нефти, деградировавшей земли, леса, различных
полезных ископаемых и пр.

Таким образом, при адекватном экономическом учете экологического
фактора эффективность ресурсосбережения оказывается гораздо выше
наращивания природоемкости экономики, что доказало экономическое
развитие развитых стран в последние два десятилетия.

Целесообразно включать оценку природных ресурсов в национальное
богатство страны. До сих пор этого не делается, что еще раз
свидетельствует о недооценке экологического фактора. Между тем эта
оценка - важная составляющая национального богатства, отражающая
природный потенциал страны. Данный потенциал наряду с общественным
богатством (накопленными производственными и непроизводственными
фондами) во многом определяет развитие народного хозяйства.

Определение экономической эффективности природоохранной
деятельности

Современное производство нужно рассматривать как сложную
социально-эколого-экономическую систему. До сих пор вопрос об
экономической эффективности той или иной новой технологии решали,
определяя насколько обобщенные затраты на дополнительно производимую
продукцию (З
н ) меньше затрат на туже самую продукцию, изготовленную с
помощью других технологий (3 ). Чем больше эта разница (3
j - Зн )>0, тем
эффективнее считалась выбранная технология.

При экологическом подходе главным условием расчета является
включение в него показателя вреда, причиненного загрязнением
окружающей среды
AW. Теперь неравенство приобретает вид

(3i + AW-3H)>0

В этом случае даже относительно дорогой безотходный
технологический процесс может стать экономически более выгодным, чем
процесс, при котором загрязняется окружающая среда.

Вред может быть разным: экономическим, например, от снижения
урожайности сельскохозяйственных культур или усиления изнашивания
оборудования вследствие коррозии; социальным - от повышения
заболеваемости населения или потери рекреационных ресурсов (лесов,
пляжей и пр.); моральным, когда неблагоприятные санитарно-гигиенические
условия обуславливают текучесть кадров и потерю престижности некоторых
профессий. Необходимость материального стимулирования на ряде
производств - это также вред от несовершенных технологий.

Ухудшение качества окружающей среды может привести к миграции
населения из данной местности.

Чтобы принять альтернативно обоснованные с эколого-экономического
взгляда решения, нужно уметь правильно оценивать вред от существующих и
прогнозированных антропогенных влияний. При этом необходимо помнить,
что общество одинаково заинтересовано как в неоказании вреда природе, так
в избежания лишних затрат на ее сохранении.

Необходимо придерживаться разумного равновесия между
производством и природой, сокращая до минимума суммарные
экологические затраты. К экологическим затратам относятся: 1)
природоохранные затраты на мероприятия, которые препятствуют
экологическим нарушениям, в частности затраты на предотвращение
использования загрязненной воды потребителями (очищение стоков),
затраты на предотвращение использования загрязненного воздуха (очищение
газодымных выбросов, кондиционирование, создание СЗЗ и пр.) затраты на
сбор, вывоз и захоронение отходов, затраты на уменьшение акустического
влияния (противошумовые устройства) и пр.; 2) затраты на ликвидацию
влияния изменений в экологии на людей и имущество, а также на
ликвидацию последствий этих влияний, в частности затраты на медицинское
обслуживания населения, которое заболело вследствие загрязнения
окружающей среды, затраты на дополнительные услуги коммунально-

бытового хозяйства в зоне загрязнения, компенсация снижения уровня
выпуска продукции вследствие заболевания работников, компенсация потерь
продукции земельных, лесных и водных угодий, компенсация потерь
продукции из-за влияния загрязнения на основные фонды, затраты на
эвакуацию людей из пораженных зон, дезактивация в случае радиоактивного
поражения и пр. Затраты второй группы - это экономические потери от
экологических нарушений, которые возникают, как правило, вследствие
невыполнения природоохранных мероприятий.

Экономическим оптимумом качества природной среды считается
уровень экологических нарушений, который отвечает минимуму суммарных
экологических затрат.

Минимум экологических суммарных затрат достигается в том случае,
когда выбранный вид природоохранных мероприятий обеспечивает
максимум превышения отвергнутых экономических уронов над
необходимыми для этого природоохранными затратами.

Отвергнутый экономический урон В равняется разницы между
расчетными величинами убытка до осуществления природоохранным
мероприятий
W и остаточного урона после осуществления этих мероприятий
W    •

vv ост. •

B = W-WOCT.                                     (1)

Принято все природоохранные мероприятия объединять в три большие
группы.

К первой группе относятся одноцелевые средозащитные мероприятия,
направленные на полное исключение или уменьшение загрязнений
окружающей среды, например: внедрение новых, более совершенных систем
водо- и газоочистки, новых технологий, которые снижают уровень
поступления вредных веществ и др.

К другой группе принадлежат одноцелевые ресурсосберегающие
разработки, направленные на уменьшение затрат сырья, топлива и энергии.

Третью группу составляют многоцелевые мероприятия, направленные
как на очищение выбросов, так и на усовершенствование технологии,
ресурсосбережения и др.

Оценка экономической эффективности средозащитных и
ресурсосберегающих мероприятий осуществляется на той же методической
основе, что и анализ эффективности новой техники и капитальных вложений.
Их специфической особенностью является необходимость учета
экономического урона, созданного загрязнением окружающей среды.
Порядок расчета величины урона (убытка), а на его основе и экономического
эффекта от осуществления природоохранных мероприятий:

Экономический урон, причиненный годовыми выбросами загрязнений
в атмосферу,
W (рублей в год) для отдельного источника определяется по
формуле

W= у GfM,                                  (2)py

Где W - оценка убытка, гривен на год; у - удельный урон от выбросов в
атмосферу 1 условной тонны загрязняющих веществ, числовое значение,

которого составляет 2,4 грн. на условную тонну; G - показатель
относительной безопасности загрязнения для разных реципиентов в зоне
активного загрязнения (ЗАЗ) (табл. 1), безразмерный;
f- поправка на
характер рассеяния примесей в атмосфере (безразмерная), которую для
газоподобных примесей и легких мелкодисперсных частичек с очень малой
скоростью оседания (меньшей 1 см/с) рассчитывают по формуле:

100м         4м/с

г
I

Шм2+4И   im/c

Где h - геометрическая высота устья источника относительно среднего
уровня ЗАЗ, м; - поправка на тепловое поднятие факела выброса в
атмосферу, рассчитанное по формуле:

RL\J-                                                                                     s л \

—о— '                                               ( v

U - среднегодовое значение модуля скорости на уровне флюгера, м/с.
Когда значение
U неизвестно, то считают, что оно равняется Зм/с.

М - приведенная масса годового выброса загрязнителей в атмосферу из
источника (условных тонн на год), которая определяется по формуле

п

•\я_^"ч   1                                                                                              ( £i\

£^j    i     i  '                                                                                             ^     '

i=\

Где    - масса годового отложения i -той примеси в атмосферу,
условных тонн на тонну (табл. 2); п - общее количество примесей, которые
выбрасываются источником в атмосферу.

Таблица 1 - Значение показателя   относительной безопасности
загрязнения атмосферного воздуха над территориями разных типов

N
п/п
 

Тип загрязняемой территории 

Значения 

1 

Курорты, санатории, заповедники 

10 

2 

Пригородные зоны отдыха 

8 

3 

Центральные части города с населением свыше
300 тыс. человек
 

8 

4 

Территории промышленных предприятий 

4 

5 

Леса 

0,2 

6 

Нивы 

0,25 

7 

Сады, виноградники 

0,5 

Убытки от загрязнения водной среды определяют по формуле:

W= у GKfM9                                             (7)

Где W оценка убытка, грн/год;    - удельный убыток, нанесенный
народному хозяйству сбросов в водоемы одной условной тонны
загрязняющих веществ, числовое значение его 400 грн/усл.т;   - константа,
которая имеет неодинаковое значение для разных водоемов (табл.3);

М - приведенная масса годового сброса примесей источником в К-тый
водоем, усл. т/год.

Таблица 2 - Значение величины aj для некоторых веществ, которые
выбрасываются в атмосферу

N
п/п
 

Вещество 

Значение
(усл. т/т)
 

1 

Окись углерода 

1 

2 

Диоксид серы 

22 

3 

Сероводород 

54,8 

4 

Пар серной кислоты 

49 

5 

Оксиды азота 

41Д 

6 

Аммиак 

10,4 

7 

Фенол 

310 

8 

Сажа 

41,5 

9 

Древесная пыль 

19,6 

10 

Неорганические соединения ртути 

22400 

11 

Неорганические соединения свинца 

22400 

Таблица 3 — Значение константы GK, которая учитывает категорию
водоема

N
п/п
 

Категория водоема 

Значение 

1 

Море 

1,0 

2 

Поверхностные водоемы, используемые
для рыбохозяйственной цели и питьевого
водоснабжения
 

1,1 

3 

Другие водоемы 

0,8 

Значение величины М определяют по формуле

м=2Х«,,                                    (8)

/=i

Где п - общее количество примесей, что выбрасывается источником в
водоем, усл. т/т. Значение его определяют по формуле:

/"* / ^\ I      3

А/ \ ^ / *»/                                                                                        / f\. *\

j   \                                                                                        / II \

~ГДКр.х(2/м3)'

Где nij - масса годового сброса i - примеси источником, т/год.

Экономический убыток, созданные не утилизированными твердыми
отходами окружающей среде. Слагается из суммы затрат на вывозку и
ликвидацию, этих отходов (затраты на погрузочно - разгрузочные операции,
транспортировку, на эксплуатацию систем уничтожения, складирования или
захоронения), а также экономического убытка на отчуждение земельных

угодий та от вторичного загрязнения атмосферы и водоемов при ликвидации
отходов.

В некоторых случаях допускается грубая оценка экономического урона
от загрязнения та отчуждения земельных ресурсов с использованием
формулы:

W=yqM,                                      (10)ру

где — W — оценка убытка, грн/год;   - удельный убыток от выброса
загрязнителей в грунт. (Для неорганических отходов у — 2 грвн/т, для
органически отходов и бытовых свалок у = 3 грвн/т;)
q - безразмерный
показатель, характеризующий относительную ценность земельных ресурсов.
(Для полесья и суглинкових земель
q =0,5 грн/г; для районов лесостепи =0,7,
для черноземных земель
q =1, для орошаемых земель q =2 грн/т); М- масса
годового выбросу загрязняющих выбросов в грунт, т/год.

Экономическая эффективность осуществления природоохранных
мероприятий определяется с помощью показателей общего экологического и
общего социально-экологического результатов.

Общий экологический результат заключается в уменьшении
отрицательного антропогенного влияния на окружающую среду и,
следовательно, улучшение ее состояния (уменьшение уровня загрязнения,
увеличения количества и качества земельных, лесных и водных ресурсов и
пр.).

Общий социально-экономический результат заключается в повышении
уровня жизни населения, эффективности общественного производства. В
этом случае социальные результаты - это улучшение здоровья населения,
сохранении природных ландшафтов и пр., а экономические - экономия
природных ресурсов и результатов труда и предотвращении их потери.

Экономическое обоснование природоохранных мероприятий
осуществляется сопоставлением их экономических результатов с
необходимыми для их реализации затратами с помощью показателей общей
и сравнительной экономической эффективности природоохранных затрат и
чистого экономического результата Р с затратами на них 3.
Е = Р-3.

Экономический результат природоохранных мероприятий Р для одно-
целевых мероприятий выражается в величине отвергнутого ними годового
экономического урона от загрязнения среды В:
Р = В.

Для многоцелевых природоохранных мероприятий

Р = в +дд,

Где АД - годовой прирос дополнительного дохода от улучшения
производственных результатов деятельности предприятия.

Затраты на природоохранные мероприятия 3 определяются по
формуле:

3 = С + ЕНК,                          (А)

Где С - годовые эксплуатационные затраты на природоохраняемом
объекте; К - капитальные вложения на строительство сред сохранного

объекта; Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности
капитальных вложений средоохранного назначения. Принято, что Е
н=0,12.
3 = С + 0,12К.

Общую (абсолютную) экономическую эффективность
природоохранных затрат(капитальных вложений в средозащитные
мероприятия) Е
к определяют делением годового объема полного
экономического результата Р, из которого вычтены эксплуатационные
затраты на содержание и обслуживание средоохранных объектов, которые
обеспечивают этот результат, К

Ек = (Р - СУК.

Если разрабатываются долгосрочные программы охраны окружающей
среды в том числе в другом регионе, возникает необходимость выбрать
самые эффективные варианты технических решений, которые обеспечивали
бы заданный уровень качества окружающей среды (
P=const для
сравниваемых вариантов). При этом определяют сравнительную
эффективность природоохранных затрат. Для внедрения выбирают вариант с
минимальными затратами, которые определяют по формуле А.

Мониторинг природной среды

В связи с повышением антропогенного влияния на биосферу возникла
проблема определения допустимых экологических нагрузок и нормирования
этого влияния с целью сохранения высокого качества биосферы и
возможности природы к самовосстановлению. Организована специальная
система наблюдения, контроля и оценки состояния природной среды как в
глобальном масштабе, так и в местах самого сильного антропогенного
влияния, которая получила название мониторинга.

Основными элементами мониторинга природной среды является:

1)      наблюдение, т.е. наблюдение за факторами влияния и

состоянием окружающей среды; 2) прогноз будущего состояния среды;

3) оценка фактического и прогнозированного состояния природной

среды.

Различают три уровня наблюдения за состоянием окружающей среды:
а) космические наблюдения со спутников или пилотированных кораблей; б)
аэронаблюдения, осуществляемые с самолетов; в) наземные наблюдения, для
которых используются как неподвижные, стационарные, так и неподвижные
пункты.

Например, в городе с населением от 200 до 500 тыс. должно быть не
менее как 3-5 стационарных поста, предназначенных для анализа состояния
атмосферы и водной среды. Добытая информация проходит всесторонний
системный анализ. Этот анализ возможно охарактеризовать так: первый этап
- анализ эффектов влияния различных факторов на окружающую среду, в
том числе определение видов вреда, выявление критических факторов;
другой этап — определение допустимых экологических нагрузок на
природные системы; третий этап - расчет допустимых нагрузок на данную
экосистему с учетом экономических и социальных факторов.

В зависимости от масштаба и объектов наблюдения выделяют
различные виды медико-биологический мониторинг - мониторинг факторов,
связанных со здоровьем человека, экологический - с состоянием экосистем,
климатический - с состоянием климата и т.д.

Академик Израиль определил критерии высокого качества
окружающей среды:

1)       такая среда дает возможность для стабильного существования и
развития исторически возникшей, созданной или преобразованной человеком
экологической системе в данном месте;

2)       в таких условиях отсутствуют сейчас и не угрожают в будущем
небезопасными последствиями для любой (или важнейшей) популяции (и
главное человек, причем имеется в виду отсутствие небезопасных условий
для каждого человека), которая пребывает в этом месте исторически или
временно.

Для того чтобы постоянно поддерживать высокое качество окружающей
природной среды, необходима система управления его состоянием, которая
бы влияла на экологическое нормирование, т.е. на систему норм
загрязняющих веществ и допустимую интенсивность их поступления в
природную среду.

Экологическая система должна все время создавать среду,
оптимальную для жизни человека. Несмотря на все свои достижения, человек
остается биологическим видом, для существования которого необходимы
определенные условия среды: состав воздуха, еды, качества воды,
температура и др. С этих позиций и говорят о качестве среды, т.е. о ступени
его соответствия потребностям человека или других видов. Качество среды
выражают суммой баллов. Которые характеризуют каждый из его
параметров.

В США с 1969г. существует такой показатель балов, который
называется «индексом качества природной среды». Его максимальное
значение составляет 700 баллов. В 1969г. значение индекса качества
природной среды в США составлял 406 баллов, а в 1977г. оно снизилось до
343 балов, что свидетельствует об ухудшении состояния.

Для нормальной жизнедеятельности человечества необходима система
экономической защиты, которая бы обеспечивала экологическую
безопасность планеты. Эти функции выполняет система глобального
мониторинга , организованная на базе космической и вычислительной
техники на основании международного сотрудничества. Искусственные
спутники Земли ведут наблюдения за состоянием биосферы Земли, ЭВМ
обрабатывают полученную информацию. Национальный (в границах
государства), региональный (в рамках района) и локальный (в отдельных
населенных пунктах или предприятиях) мониторинги обеспечивают
постоянный контроль за степенью загрязнения окружающей среды, что дает
возможность своевременно применять предупредительные меры для
сохранения экологической безопасности. Система мониторинга помогает
избежать превышение критических уровней качества среды (как

минимального так и максимального), т.е. избежать необратимых изменений,
которые ведут к экологическим катастрофам.

Т-о

ЛЕКЦИЯ                               (   №9    )

Экологические    требования,     задачи     и     перспективы
создания безотходных производств.

Формы накопления отходов производства, их характеристика.
Современны формы утилизации и уничтожение отходов. Потеря веществ и
энергии на разных этапах производства. Рециркуляция материалов и их роль
в рациональном природоиспользовании. Модели замкнутых циклов
использования материальных ресурсов. Основы создания безотходных
производств. Безотходные производства в условиях многоотраслевых
промышленных центров.

Для того чтобы создать необходимую продукцию, получить энергию,
сырье, человек находит и добывает природные ресурсы, перевозит их к
местам переработки, производит из них предметы, которые в конечном итоге
поступают в пользование или в виде средств производства, или в виде
готовых изделий (здания, сооружения, станки, машины, предметы быта и
культуры). Таким образом, человек вовлекает природные ресурсы в
ресурсный цикл.

Под ресурсным циклом понимают совокупность превращений и
пространственных перемещений определенного вещества или группы
веществ на этапах использования его человеком (включая его выявление,
подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку,
превращение, возвращение в природу). Слово «цикл» предполагает
замкнутость процесса. Известно, что в природе все химические вещества
(вода, газы, металлы) движутся по замкнутому циклу. Если бы не было
замкнутости, то эти вещества оказались бы уже исчерпанными как
возможное сырье и перешли бы в какое-то иное состояние.

Но ресурсный цикл, который иначе можно назвать антропогенным
круговоротом, фактически незамкнут. Действительно, если поглощенный
растениями углерод в составе диоксида углерода возвращается в атмосферу
при дыхании тех же растений, животных и микроорганизмов, а испарившаяся
с поверхности суши или моря вода снова возвращается туда в виде осадков и
стоков то каменный уголь, т.е. тот же углерод, добытый, перевезенный к
предприятию, обратно в места залегания не возвращается.

На каждом этапе ресурсного цикла (разработка плана,
транспортировка, переработка) неизбежны потери либо вследствие
особенностей технологии, либо субъективных причин. При добыче часть
сырья остается в месте залегания, а отвалы идет так называемая «пустая
порода», на извлечение которой тратится энергия. Значительная доля
добытого ископаемого теряется при транспортировки к заводам и фабрикам,
при его перегрузки и при его переработки. Если ресурсом служит топливо
(например, каменный уголь), то при его сгорании образуются большое
количество золы, шлаков, разного рода окислов, выбрасываемых в атмосферу

или отвалы на поверхность Земли. Если тот же уголь, нефть и другие
ресурсы перерабатываются химической промышленностью, то неизбежно
образование побочных твердых, жидких и газообразных продуктов,
представляющих технологические отходы и формирующих так называемые
хвостовые выбросы, которые наносят вред природе. Углеводороды в составе
нефти или сера в каменном угле, ртуть и кадмий в недрах Земли никакого
вреда не приносят, а попадая с продуктами сгорания в атмосферный воздух и
воду с продуктами сгорания в атмосферный воздух и воду, отрицательно
влияют на здоровье людей.

Таким образом, получается, что загрязнение среды образуют ....
природные ресурсы. На их добычу, перевозку затрачены огромные средства,
энергия, время, и они же в конечном итоге ухудшают качество среды. Не
случайно существует афоризм: загрязнение среды - это природные ресурсы,
оказавшиеся не на своем месте. Не умеет использовать полностью или
многократно человек вынужден добывать и перерабатывать в
убыстряющемся темпе все новые и новые их порции, создавая проблему их
же исчерпаемости. Получая своего рода заколдованный круг.

Твердые и опасные отходы: количественные характеристики
Поверхность земли испытывает самую значительную по массе и очень
опасную антропогенную нагрузку. Если в атмосферу выбрасывается менее 1
млрд.т вредных веществ (без ССУ, а в гидросферу около 15 млрд.т
загрязнений, то на землю попадает ежегодно примерно 85 90 млрд.т
антропогенных отходов. По некоторым оценкам, их общий объем к концу
1990-х отходов превысил 1500 км
3.

Каждой тонне мусора на стадии потребления соответствует 10 т
отходов на стадии производства и приблизительно 100 т - при получении
сырья. На каждого жителя Земли приходится в среднем за год 0,12 т отходов
потребления, 1,2 т всех продуктов производства, т.е. «отложенных» отходов
и около 14т отходов переработки сырья.

Существует различные оценки опасности отходов, загрязняющих
землю. По разным критериям опасности только химического и
бактериологического загрязнения почвы и грунтов ежегодно в мире
образуется от 1 до 1,5 млрд.т вредных производственных и 400-450 млн. т
вредных твердых бытовых отходов. Наиболее опасны те токсичные
терраполлютанты, которые и геохимически, и биохимически достаточно
подвижны и могут попасть в питьевую воду или в растения, служащие пищей
для человека и сельскохозяйственных животных. Это в первую очередь
соединения тяжелых металлов, некоторые производные нефтепродуктов -
полициклические ароматические углеводы (ПАУ) и соединения яды —
биоциды. Кроме них, в связи с определенной вероятностью технических
аварий, террористических актов и вооруженных конфликтов, чрезвычайно
высокую опасность представляют боевые отравляющие вещества (ОВ) и
радионуклиды.

В качестве показателя степени загрязнения почв применяется
коэффициент концентрации загрязнения почвы (ККЗ), вычисляемый по
формуле:

Или, если ПДК не установлена,

ККЗг=Х|/Хф,                                               (1)

Где KK3j - коэффициент концентрации загрязнения для 1-го вещества;
X; - содержание загрязняющего вещества;
Хф - фоновое содержание этого вещества.
Основными источниками антропогенного загрязнения земли являются:

-    твердые   и   жидкие   отходы  добывающей,   перерабатывающей   и
химической промышленности, теплоэнергетики и транспорта;

-    отходы потребления, в первую очередь твердые бытовые отходы;

-    сельскохозяйственные   отходы   и   применяемые   в   агротехнике
ядохимикаты;

-    атмосферные выпадения токсичных веществ;

-    аварийные выбросы и сбросы загрязняющих веществ.

Отходы производства и потребления

Масса отходов непосредственно связана с объектами потребления
сырья и производства продукции. Поэтому главными поставщиками отходов
и загрязнителей земли являются развитые промышленные страны. Но это не
значит, что все отходы образуются и накапливаются именно на тех
территориях. В США, странах ЕЭС и Японии существует отчетливая
тенденции вытеснения наиболее «грязных» сырьедобывающих производств и
многоотходных технологий в другие, преимущественно в развивающиеся
бытового мусора. Этот пресс испытывает и распространению бытового
мусора. Этот пресс испытывает и Россия. Более того, под предлогом
внешнеэкономических проектов по вторичному использованию сырья
предпринимаются попытки импорта в стану зарубежных опасных отходов. В
период с 1987 по 1993 г. поступили 96 предложений об экспорте 34 млн.т
опасных отходов их Западной Европы. Большая часть этих предложений
была отвергнута, тем не менее, 4000 т транспортированы и размещены в
России. Они содержат радиоактивные отходы, использованные
катализаторы, соединения ртути, медный шлак, химикаты, пластик и др. В
связи с этим возникает резонный вопрос — не превратится ли Россия в
мировую свалку токсичных отходов? Требуется серьезная правовая база,
которая бы регламентировала всю деятельность обращения с отходами. В
целом ситуация с опасными отходами в России может быть отнесена к числу
наиболее сложных и запущенных экологических проблем по всем позициям:
экологической безопасности, законодательству, контролю, инженерно-
экологическому обеспечению.

В РФ ежегодно образуется около 7 млрд. т отходов производства и
потребления. На территории страны в отвалах, свалках, полигонах,
хранилищах накоплено порядка 80 млрд.т твердых отходов, в том числе

более 1,7 млрд.т токсичных промышленных отходов. Их количество
ежегодно возрастает примерно на 120 млн.т. Отсутствие соответствующих
технологий переработки, необходимых мощностей специального
оборудования приводит к тому, что в качестве вторичных ресурсов
используется только 22%, а полностью обезвреживается лишь, 3,5%
промотходов. В связи с недостаточным количеством полигонов, хранилищ
практикуется вывоз промотходов в места неорганизованного складирования
(несанкционированные свалки),в том числе и на свалки бытового мусора.

Одна из серьезных экологических проблем - твердые бытовые отходы
(ТБО). В городах и крупных поселках РФ каждый год образуется 140 млн м
3
ТБО, т.е. почти по кубометру на каждого жителя. Из них промышленным
методом (на мусоросжигательных заводах) перерабатывается только до 5%
ТБО, остальное идет в захоронения. Причем более 70% отходов вывозится на
несанкционированные свалки, занимающие порядка 250 тыс. га земли.
Следует также иметь в виду, что жидкие бытовые отходы дают на станциях
очистки вокруг очистительных сооружений накапливается ежегодно около
200 млн.т этих опасных отходов.

Считается, что население и промышленность США дают отходов
больше, чем любая другая страна мира. Каждый американец производит в
среднем более 1,5 кг бытового мусора в день, а в целом по стране это
составляет 150млн т/год. Исследования. Показали, что городские ТБО имеют
примерно следующий состав в процентах (Б.Небел, 1993):

Древесина
Резина и кожа
Текстиль
Алюминий
Другие

Бумага                         41

Пищевые отходы         21

Стекло                         12

Железо и его сплавы     10

Пластмассы                          5                         Другие            мебталлы

0,3

В России ТБО имеют сходный состав, отличающийся лишь несколько
меньшими количествами бумаги и железа и большим количеством пищевых
отходов.

Избавится от отходов можно несколькими известными способами:

-    закопать (потребуется новые территории и значительные расходы на
земляные работы, изоляцию и последующую рекультивацию);

-    затопить (сохраняется опасность загрязнения гидросферы);

-    сжечь (загрязняются атмосфера и гидросфера);

-    утилизировать.

Последний вариант предпочтителен, но он реален лишь для
относительно небольшой части отходов и содержит немало
технических, экономических и организационных трудностей. Пока в
мировой практике не найдены простые и эффективные решения этого
вопроса. В развитых странах мира (США, Германия) сейчас
утилизируется всего лишь 10% ТБО, а в Украине и того меньше.

Утилизация и обезвреживание твердых отходов

Обезвреживание твердых промышленных и бытовых отходов, в том
числе утилизация осадков, скопов, шламов очистных сооружений - одна из
сложных и трудно разрешаемых задач. Многие мало- и крупнотоннажные
отходы пока не находят применения, и поэтому предприятия вынуждены
избавляться от них теми или иными способами. Определенную часть отходов
собирают организации Главвторчермета и Главвторсырья, но значительную
часть не утилизируемых отходов обычно захоронят в грунтах или
складируют на специально отведенных полигонах.

Наиболее простые и распространенные сооружения для
обезвреживания отходов - усовершенствованные свалки (полигоны), где
происходит анаэробное саморазложение отходов - усовершенствованные
свалки (полигоны), где происходит анаэробное саморазложение отходов в их
толще в течение десятков лет. В результате разложения образуются
токсичные газы и фильтры, загрязняющие водный и воздушный бассейны,
причем метан, сероводород, свободный водород дают взрывоопасные смеси.
Чрезвычайно опасен в санитарном отношении сток из-под свалок вследствие
загрязнения микроорганизмами. Поэтому при выборе или подготовке участка
под полигон обязательна естественная или специально созданная
гидроизоляция.

В последние годы развивается новое направление ускоренное
обезвреживание отходов: вместо десятков лет бытовые отходы
утилизируются в течении 4-18 месяцев при специальном полевом
компостировании или в течении 1-3 недель на мусороперерабатывающих
заводах. В результате развивающихся при компостировании аэробных
процессов органические вещества разлагаются с образованием подвижных
форм хорошо усвояемого азота. Температура в буртах может достигать 50-70
С. В этих процессах ведущую роль играют бактерии, для которых
источником энергии служат органические соединения. При этом мусор
преобразуется в гомогенную гумусированную массу, т.е. в ценные азотные
удобрения.

При химической и термической переработке мусора на специальных
заводах ускоренно получают не только удобрения, но и этиловый спирт из
отходов, содержащих, например, целлюлозу.

Обработка и захоронение промышленных отходов. Современный
уровень техники пока не позволяет полностью утилизировать все
образующиеся отходы промышленных производств. В то же время многие,
не утилизируемые отходы исключительно токсичны и их обезвреживание
существующими методами невозможно. Поэтому даже их захоронение
представляет собой серьезную проблему, суть которой состоит в полном
исключении возможности проникновения токсичных газов в атмосферный
воздух, а фильтратов - в природные воды.

Одно   из   направлений   рационального   решения   этой   проблемы
создание специальных полигонов захоронения отходов, первый из которых
был создан под Ленинградом.

Полигон представляет собой крупное современное предприятие, имеет
специальную лабораторию для контроля состава поступающих отходов и
постоянного отбора проб воды в кольцевых каналах. Порядок захоронения
регламентирован специальными правилами.

В настоящее время усилия ученных направлены на то, чтобы сделать
ресурсный цикл замкнутым, т.е. с одной стороны разрабатываются и
совершенствуются процессы, связанные с извлечением и переработкой
необходимых ресурсов, а с другой - обуславливается возвращение не в
трансформированном (измененном) виде в производство для повторного и
неоднократного использования.

Под безотходной технологией понимается практическое применение
знаний, методов и средств, имеющих целью обеспечить в рамках
человеческих потребностей наиболее рациональное использование
природных ресурсов, энергии и защиты окружающей среды.

В практическом достижении этой цели пользуются и другими
терминами: развитие ресурсосберегающей и энергосберегающей
технологии; использование вторичных энергетических ресурсов;
применение производств с замкнутым циклом, безотходное и
малоотходное производство. В последнем случае предполагается, что все
отходы, в том числе загрязняющие воздух и воду, почти полностью
отсутствуют или используются в других технологических циклах данного
производства, смежных отраслей промышленности или в сельском хозяйстве.
Производства, работающие с использованием отходов потребления,
являются также безотходными (малоотходными). Производства, не
отвечающие этим требованиям, называют рядовыми.

В     промышленности    строительных    материалов    и    химической
промышленности   предпринята   попытка   ввести   понятие   «коэффициент
безотходности   производства».   Существует  также   термин  —  бессточное
производство
Создание ресурсо- и энергосберегающих производств

Наиболее рациональном направлении использования природных
ресурсов и охраны окружающей среды создание промышленных
предприятий предусматривает систему технологических процессов, которые
обеспечат комплексное использование сырья и энергии, с тем чтобы в рамках
потребностей человека наиболее рационально расходовать природные
ресурсы и энергию защитить окружающую среду. Основное направление
создания таких производств - комплексная переработка сырья, включающая
улавливание, выделение и переработку всех отходов в готовую продукцию.

Наметились следующие пути создания подобных производств: 1)
комплексная переработка сырья, 2) разработка принципиально новых
процессов и схем получения известных видов продукции, 3) проектирование
бессточных и замкнутых систем водопотребления, 4) рекуперация
промышленных отходов, 5) разработка и создание территориально-
промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных потоков
сырья и отходов.

Развитие безотходных (малоотходного) производства с использованием
вторичных материальных ресурсов в промышленности и сельском хозяйстве

В результате более широкого использования вторичных ресурсов
некоторыми отраслями промышленности уже достигнут не только
экологический, но и весьма существенный экономический эффект. С целью
более эффективного использования металлолома, как правило, его
направляют сначала на специализированные обогатительные предприятия,
где проводится сортировка по видам и другие операции. В тех случаях, когда
металлолом занимает большой объем, например стружка, его,
предварительно брикетируют. Имеются специальные установки по
размельчению крупногабаритных, в том числе литых металлических изделий,
отслуживших свой срок. Есть установки с гидравлическим приводом,
оснащенные электронной системой управления, которые всего за несколько
минут могут спрессовать металлический корпус автофургона средних
размеров до формата обычного чемодана. Получаемые таким образом
металлические пакеты разрезаются на куски размером от 30 до 100 см. В
таком виде железный лом направляется на переплавку. При этом способе
заготовителям вторсырья требуется гораздо меньше железнодорожных
вагонов.

Массовым потребителем вторичных материальных ресурсов является
строительная индустрия и промышленность строительных материалов,
которые, например в СССР, используют ежегодно более 30 млн.т доменных
шлаков. Показателен опыт использования шлаков заводом «Азовсталь» и
Новокузнецким металлургическим комбинатом. Шлак из отвалов
«Азовстали» вывозится водным путем для строительства дамб и других
сооружений, освобождая место для пляжа. На Новолипецком
металлургическом заводе введен мощный комплекс по переработке шлаков
сталеплавильного производства, выпускающий щебень различного
назначения и удобрения для кислых почв.

На Серовском заводе ферросплавов и Челябинском
электрометаллургическом комбинате производят шлаковый порошок,
идущий на удобрение полей. Здесь же ежегодно извлекают из вторичного
сырья 20 тыс. т феррохрома (сортамент ферросплава).

Особенно интересно производство, основанное на использование
доменных шлаков - ценнейшего конструктивного материала шлакоситалла,
знаменитого своими уникальными свойствами. Он в 3 раза легче чугуна и
близок к нему по прочности на изгиб, его прочность к истиранию в 4-8 раз
больше, чем у гранита и мрамора. Шлакоситаллы морозостойки, так как
имеют нулевое водопоглощение, они также весьма стойки по отношению к
кислотам и щелочам. Подсчитано, что экономический эффект от применения
1 т шлакоситалла составляет 60-160руб.

Шлаковые отвалы металлургических комбинатов перерабатываются не
только в СССР, но и в других странах, в том числе и для получения железа.
Так, мощный цех по переработке их при Озскском комбинате (ВНР),

перерабатывая в год 1,6 млн.т, будет давать конечную продукцию в объеме
320 тыс.т железа и 1,2 млн. т сыпучих материалов, используемых в дорожном
строительстве.

При сжигании твердого топлива образуется из его минеральной
(неорганической) части зола и шлак: в бурых углях 10-15%, каменных углях
3-40%, антрацитах 2-3%, а в горючих сланцах 50-80%. Эти отходы также
могут использоваться промышленностью строительных материалов.

Примером использования золы и шлака Иркутской ТЭЦ-1 может
служить Ангарский цементно-горный комбинат, забирающий из отвалов
ТЭЦ ежегодно около 300 тыс. т отходов. Золошлак там с успехом
используется в качестве глинистой составляющий портландцементного
клинкера, кроме того, комбинат ежегодно перерабатывает до 100 тыс. т сухой
золы-уноса. Миллионы рублей «извлек» таким образом, Ангарский
комбинат, превратив отвалы ТЭЦ-1 в своеобразную сырьевую базу. Добавка
золы в низкомарочные бетоны и растворы снижает расход цемента на 22-30%
и улучшает качество смесей.

В строительной индустрии с успехом используются также отходы
цветной металлургии, пиритные или колчеданные огарки, образующиеся в
процессе обжига исходного сырья при производстве серной кислоты,
гипсовые отходы химической промышленности.

В промышленности строительных материалов весьма перспективно
также использование боя стекла, которого в стране накапливается ежегодно
около 1 млн.т. Частично он идет производство стеклянной тары. Однако
применение той части, которая загрязнена не отмываемыми материалами,
затруднено. Ее используют в производстве декоративного стеклокерамита,
изделий на керамической основе (из глины и отходов стекла), посыпанных
мелкой разноцветной стеклянной крошкой и обожженных до расплава стекла
в печи.

Замкнутые циклы

Были приведены далеко не полные сведения о развитии безотходных
(малоотходных) производств с использованием вторичных материалов
ресурсов, включая сточные воды.

Степень использования отходов в той или иной отрасли является одним
из показателей ее совершенства и культуры производства.

Развитию малоотходных производств в большой степени содействует
строительство так называемых промышленных узлов, то есть нескольких
предприятий различного профиля, размещенных на одной промышленной
площадке. К тому же это экономит единовременные затраты на
строительство подъездных путей, источников водо-, тепло-,
электроснабжения и т.п.

Замкнутые циклы, или безотходные процессы, способствующие
сохранению окружающей среды, следует распространять не только в
промышленном производстве, но ив других сферах человеческой
деятельности, как это уже имеет место при использовании металлолома,

макулатуры, изношенных автомобильных покрышек и др. Широкое
использование осадка из сточных вод, оборотное водоснабжение,
использование вторичных энергоресурсов и компоста из переработанного
мусора - это, по существу, тоже замкнутый цикл происходящих процессов.

Развитие малоотходных производств с замкнутым циклом находится
пока в начальной стадии. Успех этого большого дела зависит в значительной
степени от технологов, занимающихся разработкой новых и
совершенствованием действующих технологических процессов. Однако
трудности во внедрении безотходных производств с замкнутым циклом
создает узкоотраслевой подход к развитию отдельных отраслей
промышленности. Необходимо, чтобы предприятия, отходы которых
используются вторично, были заинтересованы в изменении связанных с этим
технологическим процессов. К примеру, отходы тепловых электростанций,
состоящие из золы и шлаков от сжигаемого топлива, как правило, идут в
отвал в смешанном виде. Между тем при производстве строительных
материалов их используют раздельно, в связи с чем необходимы некоторые
изменения в устройстве и эксплуатации ГРЭС. Новочерксским
политехническим институтом разработано соответствующее предложение по
этому вопросу для Новочеркасской ГРЭС.

С целью развития малоотходных производств с замкнутым циклом
разрабатываются реестры, отходов промышленных предприятий, схемы и
комплексные планы по проблеме межотраслевого использования отходов и
исходного сырья.

Комплексная переработка сырья. Комплексная переработка сырья
направлена не только на бережное расходование богатств природы, но и на
уменьшение выброса отходов в окружающую среду и тем самым
предохранение ее от загрязнений. При этом предполагается максимальный
выход продукции на каждой стадии переработки, что повышает
эффективность производства и уменьшает образование отходов.

Применение производственных процессов с замкнутым циклом
особенно выгодно при крупнотоннажном производстве. При добыче
полезных ископаемых актуальным является вопрос комплексного
использования всех добываемых из недр Земли компонентов. Хорошим
примером в этом отношении могут служить уральские медеплавильные
заводы. Наладив использование материалов, которые прежде шли в отходы,
они превратились, по существу, в химико-металлургические комбинаты с
широкой номенклатурой продукции, на Усть-Каменогорском свинцово-
цинковом комбинате из комплексных руд извлекается 18 элементов
периодической системы Менделеева и выпускается 24 вида товарной
продукции.

Существенные успехи достигнуты в развитии безотходного
(малоотходного) производства в химической промышленности, которая, как
известно, сильно загрязняет окружающую среду. Первомайский химический
завод на Украине внедрил полностью замкнутые водооборотные и жидкие
отходы с большой выгодой для предприятия. Потребность завода в речной

воде уменьшена в 30 раз. Сохранено немало гектаров земли,
предназначавшейся под водохранилище.

Освоена технологическая схема синтеза аммиака, при которой
полностью исключаются сбросы отходов в окружающую среду, в 15-16 раз
повышается производительность труда, в 10 раз снижается расход чистой
воды, а электроэнергии — с 1200 до 75 кВт*ч на 1 т аммиака.

Разработка новых эффективных технологических процессов. Такие
процессы уже существуют во многих отраслях промышленности, причем они
отличаются минимальным числом технологических стадий и аппаратов,
совмещением операций.

В черной металлургии создан метод получения железа
непосредственным восстановлением рудных концентратов водородом или
снтез-газом (смесь Н
2 и СО) причем устраняются стадии доменного предела,
а также производства кокса и агломерата. При производстве стали по этой
технологии в 2-3 раза уменьшаются расход воды и образование сточных вод
и резко снижается выброс пыли и диоксида серы, а также других примесей.

На долю цветной металлургии приходится 18,5% выбросов диоксида
серы в атмосферу. Однако концентрация
SO2 в этих газах не более 3,5%, что
затрудняет переработку его на серную кислоту. В отрасли разрабатываются
новые технологии получения цветных металлов. Одна из них — КиВЦЭТ —
кислородная взвешенная циклонная электротермическая плавка.
Особенность плавки заключается в совмещении основных пределов, в том
числе обжига, плавки, конвертирования штейнов в одном металлургическом
агрегате. Для плавки используют технический кислород, в результате чего
объем газов, которые можно перерабатывать на серную кислоту, примерно в
20 раз сокращается.

На действующих металлургических предприятиях значительно
сокращение выбросов пыли и вредных газов может быть достигнуть
использованием более совершенных металлургических агрегатов и
технологических процессов. Например, замена мартеновского способа
производства стали кислородно-конвертерным позволяет значительно
снизить выброс в атмосферу оксидов азота и пыли. С целью уменьшения
потерь металла с пылью ведется разработка новых видов конвертерного
процесса с комбинированными режимами донной и верхней газокислородной
продувки. Исследования показали, что такой способ продувки позволяет
уменьшить пылевыделение более чем в 140 раз и увеличить выход стали н
81,5%.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24402. Профессиональная этика 33 KB
  Содержание любой профессиональной этики складывается из общего и частного. Общие принципы профессиональной этики базирующиеся на общечеловеческих нормах морали предполагают: а профессиональную солидарность иногда перерождающуюся в корпоративность; б особое понимание долга и чести; в особую форму ответственности обусловленную предметом и родом деятельности. Профессиональные этики как правило касаются лишь тех видов профессиональной деятельности в которых наличествует разного рода зависимость людей от действий профессионала т.
24403. Нормативная этика 29 KB
  Все моральные учения и этические теории выдвигавшиеся в истории в конечном итоге были посвящены решению практических нравственных проблем. И каждый теоретик посвоему обосновывал моральные представления того обва и класса духовным выразителем интересов крого он выступал хотя субъективно стремился к созданию беспристрастной теории возвышающейся над различными моральными позициями. края содержит моральные оценки и предписания но не может быть научной и метаэтику края является якобы строго научной теорией очищенной от моральных...
24404. Деловое общение 42 KB
  Дейл Карнеги еще в 30е годы заметил что успехи того или иного человека в его финансовых делах даже в технической сфере или инженерном деле процентов на пятнадцать зависят от его профессиональных знаний и процентов на восемьдесят пять от его умения общаться с людьми в этом контексте легко объяснимы попытки многих исследователей сформулировать и обосновать основные принципы этики делового общения или как их чаще называют на Западе заповеди personal public relation весьма приближенно можно перевести как деловой этикет. Только поведение...
24405. Системы этического знания: теоретическая и нормативная этика 102 KB
  Системы этического знания: теоретическая и нормативная этика. Этика – наука изучающая феномен морали. Слово этика от греч. В целом же слова этика мораль нравственность продолжают употребляться как взаимозаменяемые.
24406. Система этического знания 30 KB
  Этика обычай нрав характер это совокупность принципов и норм поведения принятых в данной эпохе и в данной социальной среде. Этика зарождается в обществе как результат осознания роли и сущности моральных отношений и в развитом состоянии представляет собой науку о морали содержащую две составляющих: теоретические исследования теоретическая этика и нормативные разработки нормативная этика. Теоретическая этика исследует происхождение и сущность морали ее роль и место в обществе функции механизм действия ее...
24407. Профессиональная этика. Этика управления. Взаимоотношения руководителя и подчиненных 32.5 KB
  Профессиональная этика. Этика управления. Профессиональная этика – это совокупность определенных обязанностей и норм поведения поддерживающих моральный престиж профессиональных групп в обществе. Профессиональная этика вырабатывает нормы стандарты требования характерные для определенных видов деятельности.
24408. Этика делового общения 34 KB
  Этика делового общения Умение вести себя с людьми надлежащим образом является одним из важнейших если не важнейшим фактором определяющим шансы добиться успеха в бизнесе служебной или предпринимательской деятельности. В этом контексте легко объяснимы попытки многих исследователей сформулировать и обосновать основные принципы этики делового общения Джен Ягер выделяет шесть следующих основных принципов: 1. Во втором случае оно проходит с помощью переписки или технических средств а первом при непосредственном контакте субъектов общения....
24409. Деловой этикет - это установленный порядок поведения в сфере бизнеса и деловых контактов 34.5 KB
  Деловой этикет это установленный порядок поведения в сфере бизнеса и деловых контактов. Деловой этикет включает в себя следующие разделы: Технологии невербального общения: жесты хорошего тона походка как правильно сидеть вход и выход из автомобиля рукопожатие и пр. Этикет если понимать его как установленный порядок поведения помогает избегать промахов или сгладить их доступными общепринятыми способами. Поэтому основную функцию или смысл этикета делового человека можно определить как формирование таких правил поведения в обществе...
24410. Имидж и его свойства 41 KB
  Имидж складывается в ходе личных контактов человека на основе мнений высказываемых о нем окружающими. Многие индивиды от природы обладают привлекательным имиджем наделены обаянием. Однако отсутствие внешней привлекательности не должно мешать созданию благоприятного имиджа.