ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ПО СВЯЗИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

 

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКОЛОГИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ташкент 2014

Учебное пособие представляет современную экологию как междисциплинарный комплекс знаний, природопользования и науки об окружающей человека среде. Материал построен на системной основе, дающей цельное представление об экологических закономерностях взаимодействия общества, техники и природы.

Излагаются основные свойства, законы и принципы функционирования экологических систем, биосферы и техносферы. Значительное внимание уделено вопросам технического воздействия на природу и окружающую человека среду, экологической безопасности, экологизации техники и производства. Сопоставлены современные концепции выхода из экологического кризиса, стратегии и условия экологически ориентированного развития общества.

Для студентов вузов, обучающихся по техническим направлениям и специальностям, а также для студентов других специальностей, преподавателей образовательных учреждений, специалистов предприятий и природоохранных органов.

Предисловие

Опыт показывает, что знания, получаемые студентами технических вузов, явно недостаточны для создания экологически приемлемых технологий и техники.

В учебном пособии представлен комплекс обширных сведений и проблем современной экологии с помощью системной модели «биота биосферы - окружающая среда - человек, общество - экономика, производство и техника». Это исходит из понимания современной экологии как междисциплинарной области знаний об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и в обществе в их взаимосвязи. Это соответствует и требованиям государственных образовательных стандартов для технических специальностей. Вопросы рационального природопользования, экологические принципы охраны природы и инженерной защиты окружающей среды включены в типовую программу курса экологии.

В учебном пособии освещаются  новые понятия и подходы к проблемам технического освоения природы. Данное учебное пособие будет способствовать формированию экологического мировоззрения будущих специалистов, научит их соизмерять технический прогресс с выносливостью биосферы и рассматривать производственную деятельность с точки зрения законов живой природы.

ГЛАВА 1. Предмет и задачи экологии. Методы экологии

	План:
	1.1  Предмет экологии 1.2  Основные разделы экологии 1.3  Экология, природопользование и охрана окружающей среды 1.4  Методы экологии 1.5  Главные проблемы и задачи экологии

 

1.1. Предмет экологии

В современном мире человек сталкивается с разнообразными проблемами, которые являются общими для всех людей вне зависимости от расовой, государственной, национальной или социальной принадлежности: перенаселенность планеты, дефицит и качество питьевой воды, загрязнение воздуха и глобальное потепление, распространение опасных заболеваний, деградация почв и нехватка продовольственных ресурсов, кислотные дожди и разрушение озонового экрана, утрата ценных видов организмов и массовое размножение вредителей, сокращение площади лесов и наступление пустынь, промышленные аварии, радиация, гибель малых рек, потери природы в зонах военных действий... Во всем этом находят отражение проблемы экологии или проблемы окружающей человека среды.

Предметом экологии являются взаимоотношения живых организмов между собой и с окружающей неживой природой, закономерности размещения и организации сообществ растений и животных, динамика их численности, факторы выживания и продуктивности, потоки энергии и круговороты веществ, в которых участвуют организмы.

Термин «экология» (от греч. oikos - дом, обитель, место обитания и logos - знание, учение) ввел в науку выдающийся немецкий зоолог Эрнст Геккель (1866). Он дал ряд определений экологии. В его трактовке экология - «это познание экономики природы, одновременное исследование всех взаимоотношений живого с органическими и неорганическими компонентами среды».

Краткое определение экологии - наука о взаимоотношениях организмов и среды их обитания. Для человека выделяется самостоятельная социальная экология, а для связанных с деятельностью человека экологических проблем - наука об окружающей среде.

Возникшие проблемы окружающей среды представляются исключительно следствием неправильного ведения хозяйства, его высокой ресурсоемкости и отходности и выглядят принципиально устранимыми путем технологической реорганизации и модернизации производства. Считается, что законы природы не могут и не должны мешать экономическому росту, научно-техническому и социальному прогрессу человечества. Этот подход называют антропоцентрическим, или технологическим (в крайнем проявлении - технократическим), т.е. ставящим человека, его технологии, его «власть над природой» в центр экологических проблем. Он характерен для многих политиков, экономистов, хозяйственников и представляется естественным для большинства инженеров.

Однако существует и другой, биоцентрический, или эксцентрический подход к проблеме взаимоотношений человека и природы. Он основан на представлении, что человек как биологический вид в значительной мере остается под контролем главных экологических законов и в своих взаимоотношениях с природой обязан принимать ее условия. Развитие человеческого общества рассматривается как часть эволюции природы, где действуют законы экологических пределов, необратимости и отбора. Возникновение проблем окружающей человека среды обусловлено нарушением природного равновесия. Эти антропогенные, т.е. порожденные деятельностью человека, нарушения регуляторных функций биосферы не могут быть восстановлены или изменены только технологическим путем. Выбор между этими двумя подходами или компромисс между ними во многом определяет стратегию дальнейшего развития человеческого общества.

В последние десятилетия, когда угроза глобального экологического кризиса заставила рассматривать человеческую деятельность на планете с позиций законов живой природы, произошло быстрое расширение экологии. Вобрав в себя проблемы окружающей среды, она не только использует достижения других разделов биологии, но и вторгается в смежные с биологией дисциплины - в науки о Земле, в физику и химию, в различные инженерные отрасли, предъявляет новые требования к информатике и вычислительной технике, находит приложения за пределами естественных наук - в экономике, политике, социологии, этике. Этот процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания получил название экологизации.

Экологизация отражает потребность общества в объединении науки и практики для предотвращения экологической катастрофы. Обращение разных наук к проблемам экологии и окружающей человека среды содержит постановку и решение многих практических задач. Поэтому дальше будет идти речь об экологизации экономики, производства и техники.

Расширение предмета экологии привело к появлению ряда новых ее определений. Все чаще она квалифицируется как система научных знаний о взаимоотношениях общества и природы.

1.2. Основные разделы экологии

Основные разделы современной экологии: общая (теоретическая) экология, биоэкология, геоэкология, экология человека и социальная экология, прикладная экология.

Каждый раздел имеет свои подразделы и связи с другими частями экологии и смежными науками.

Общая экология посвящена объединению разнообразных экологических знаний на едином научном фундаменте. Ее ядром является теоретическая экология, которая устанавливает общие закономерности функционирования экологических систем. Многие природные экологические процессы происходят очень медленно и обусловлены множеством факторов. Для изучения их механизмов недостаточно одних натурных наблюдений, нужен эксперимент. Экспериментальная экология обеспечивает методическим инструментарием различные разделы науки. Но возможности эксперимента в экологии ограниченны. Поэтому широко применяется моделирование, в частности математическое. Вместе с обработкой информации и количественным анализом фактического материала оно входит в раздел теоретической экологии, который называют математической экологией.

Биоэкология - «классическая» экология, сформировавшаяся в рамках биологии, представляет собой достаточно цельную область естествознания. Она посвящена взаимодействиям со средой надорганизменных биологических систем всех уровней.

В ней выделяются:

§  экология отдельных особей как представителей определенного вида организмов - аутоэкология;

§  экология генетически однородных групп организмов одного вида, имеющих общее место обитания, - популяционная экология;

§  экология многовидовых сообществ, биоценозов - синэкология;

§  учение об экологических системах - биогеоценология.

Подразделение производится также по типу среды обитания - наземной (суши), почвенной, пресноводной, морской; по принадлежности сообществ организмов к разным природно-климатическим зонам (экология тундры, тайги, степей, пустынь, гор, тропических лесов) и типам ландшафтов (экология речных долин, морских берегов, болот, островов, коралловых рифов и т.п.). Эту совокупность приложений иногда называют географической экологией, или геоэкологией.

На стыке биоэкологии и геохимии Земли на основе изучения роли живых организмов в планетарной трансформации солнечной энергии и в круговороте химических элементов возникло учение о биосфере - глобальной экологической системе.

Экология человека - комплекс дисциплин, исследующих взаимодействие человека как индивида (биологической особи) и личности (социального субъекта) с окружающей его природной и преобразованной самим человеком средой. Важной особенностью экологии человека является социобиологический подход - правильное уравновешивание биологических и социальных аспектов.

Социальная экология как часть экологии человека - это объединение научных отраслей, изучающих связь общественных структур (начиная с семьи и других малых общественных групп) с природной и социальной средой их окружения. К этому объединению относятся экология народонаселения - экологическая демография и экология человеческих популяций. При этом рассматривается как влияние среды на общество, так и воздействие общества на среду.

Прикладная экология - большой комплекс дисциплин, связанных с различными областями человеческой деятельности и взаимоотношений между человеческим обществом и природой. Она формирует экологические критерии экономики, исследует механизмы антропогенных воздействий на природу и окружающую человека среду, следит за ее качеством, обосновывает нормативы использования природных ресурсов, осуществляет экологическую регламентацию хозяйственной деятельности, контролирует экологическое соответствие различных планов и проектов, разрабатывает технические средства охраны окружающей среды и восстановления нарушенных человеком природных систем. Выделяются следующие разделы прикладной экологии: инженерная, сельскохозяйственная, биоресурсная и промысловая, коммунальная, медицинская.

Приведенный выше перечень показывает, что по системной совокупности объектов «большая экология» - это одна из самых сложных синтетических наук, требующая универсальной подготовки и глубоких профессиональных знаний.

 

1.3. Экология, природопользование и охрана окружающей среды

Практическая значимость экологии заключается в первую очередь в том, что она может и должна осуществлять научный контроль природопользования. Природопользование составляет ресурсную базу экономики. Имеются в виду не только природные биоресурсы - лес и другие эксплуатируемые человеком сообщества дикорастущих растений и промысловых животных, но и пространства территорий и акваторий, земля, вода, воздух, солнечный свет, агроресурсы, продукты недр - все, что, так или иначе, участвует в природных и анпропогенных трансформациях энергии и круговоротах веществ. Однако из-за пробелов в экологическом управлении ресурсами и природопользовании сохраняются серьезные противоречия между экономическими интересами и экологическими требованиями, между экономикой общества и экономикой природы.

Природопользование может быть рациональным (разумным) и нерациональным. При рациональном природопользовании, обеспечивающем экономически эффективное потребление и воспроизводство природных ресурсов, создаются возможности для удовлетворения потребностей в них не только настоящего, но и будущих поколений людей. К сожалению, нынешнее состояние природопользования в целом можно охарактеризовать как нерациональное, ведущее к истощению природных ресурсов, нарушению экологического равновесия и загрязнению окружающей среды. В основе природопользования должны лежать законы экологии законы экономики природы. Нарушение экологических требований ведет к ухудшению природной среды и вызывает необходимость проведения специальных природоохранных мероприятий.

Сохранить качество окружающей человека среды невозможно без участия природных экологических механизмов. Самые чистые технологии не спасут нас, если будет продолжаться вырубка лесов, уменьшаться разнообразие биологических видов, нарушаться круговорот веществ в природе.

В нашу эпоху инженерная деятельность и технический прогресс должны приобрести экологическую ориентацию, стать существенно экологизированными. Здесь открывается широкое поле для инженерного творчества - поиска принципиально новых решений, технологий, производственных процессов, создание нового, экологически адекватного мира вещей.

1.4. Методы экологии

Методическую основу современной экологии составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Экология давно уже перестала быть чисто описательной дисциплиной, сейчас в ней преобладают количественные методы - измерения, расчеты, математический анализ. Системный подход пронизывает большинство экологических исследований, так как любой объект экологии имеет системную природу. Разнообразие исследовательских и прикладных задач влечет за собой и разнообразие применяемых в экологии методов. Их можно объединить в несколько групп.

Методы регистрации и оценки состояния среды являются необходимой частью любого экологического исследования. К ним относятся метеорологические наблюдения; измерения температуры, прозрачности, солености воды и анализ ее химического состава; определение характеристик почвенной среды, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей, определение химической и бактериальной загрязненности среды и т.п.

К этой же группе методов следует отнести мониторинг - периодическое или непрерывное слежение за состоянием экологических объектов и за качеством окружающей среды. Большое практическое значение имеет регистрация состава и количества вредных примесей в воде, воздухе, почве, растениях в зонах антропогенного загрязнения, а также исследования переноса загрязнителей в разных средах. В настоящее время техника экологического мониторинга быстро развивается, используя новейшие методы физико-химического и химического экспресс-анализа, дистанционного зондирования, телеметрии и компьютерной обработки данных. Важным средством экологического мониторинга, позволяющим в ряде случаев получить интегральную оценку качества среды, является биоиндикация - использование для контроля состояния среды некоторых организмов, особо чувствительных к изменениям среды и к появлению в ней вредных примесей.

Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности растений и животных лежат в основе изучения природных сообществ. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, наблюдения за их перемещениями с помощью телеметрии и другие средства вплоть до аэрокосмической регистрации численности стад, скоплений рыбы, густоты древостоя, состояния посевов и урожайности полей.

Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов составляют наиболее разнообразную группу методов экологии. Этим путем устанавливаются оптимальные или граничные условия существования. В частности, так определяются критические и летальные дозы химических и других агентов, по которым рассчитывают предельно допустимые концентрации и воздействия, лежащие в основе экологического нормирования.

Методы изучения взаимоотношений между организмами во многовидовых сообществах составляют важную часть системной экологии. Здесь важны натурные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого поведения, опыты с переносом «меток», например, радиоактивных изотопов, с помощью которых можно определить, какое количество органического вещества и энергии переходит от одного звена пищевой цепи к другому: от растений - к травоядным животным, от травоядных - к хищникам.

Кибернетические исследования и методы математического моделирования приобретают все большее значение в экологии. Существуют близкие к реальным процессам математические модели техногенных эмиссии, распространения загрязнителей в атмосфере, самоочищения реки. Намного сложнее моделирование экологических систем. В свое время были получены обобщенные аналитические модели многих экологических процессов. Но реальные объекты экологии столь сложны, что с трудом поддаются строгому математическому описанию даже при значительном упрощении задач. Поскольку в большинстве случаев речь идет о многоуровневых нелинейных задачах с большим числом переменных, аналитические решения практически невозможны, и на первое место выдвигаются численные методы имитационного моделирования, основанные на применении современной вычислительной техники.

Методы прикладной экологии быстро развиваются. Ее важными средствами становятся:

§  создание геоинформационных систем (ГИС-технологий) и банков экологической информации, относящихся к различным регионам, территориям, ландшафтам, агросистемам, промышленным центрам, городам;

§  комплексный эколого-экономический анализ состояния территорий для целей экологической диагностики и оздоровления экологической обстановки;

§  методы инженерно-экологических изысканий, необходимых для оптимального размещения, проектирования, строительства и реконструкции гражданских и хозяйственных объектов;

§  методы экологически ориентированного проектирования хозяйственных и гражданских объектов, основанные на принципах и расчетах экологического соответствия;

§  технологические методы снижения отходности, побочных эмиссии и коэффициентов вредного действия производственных комплексов, процессов, устройств и изделий;

§  методы оценки влияния техногенных загрязнений и деградации окружающей среды на здоровье людей и состояние природных систем;

§  методы контроля экологической регламентации хозяйственной деятельности: экологический мониторинг; экологическая аттестация и паспортизация хозяйственных объектов, территориальных природно-производственных комплексов; экологическая экспертиза; оценка ожидаемых воздействий проектируемых и строящихся объектов на окружающую среду.

 

1.5. Главные проблемы и задачи экологии

Безудержный экономический рост и техногенный тип мирового хозяйства привели к возникновению глобальных экологических проблем: опустыниванию, обезлесению, истощению природных ресурсов, разрушению озонового слоя, парниковому эффекту, кислотным дождям, дефициту пресной воды, загрязнению Мирового океана, исчезновению видов животных и растений, деградации земель и др. Все эти проблемы так или иначе связаны с будущим человеческой цивилизации.

Природа в целом сама по себе не знает экологических проблем. Если они и возникали у некоторых групп организмов, то решались, как правило, медленным эволюционным путем на протяжении очень больших промежутков времени, когда замена одних форм другими для всей природы была почти незаметна. В отличие от этого экологические проблемы человека стали заметными проблемами всей природы на Земле.

                 1.            Объем антропогенного воздействия  на природу и окружающую человека среду в XX веке стал слишком велик и приблизился к пределу устойчивости биосферы, а по некоторым параметрам и превзошел его. Проявления и свидетельства этого многообразны.

q Резкое сокращение площади ненарушенных естественных экосистем, их существенная деградация на остальной площади суши, уменьшение биологического разнообразия ослабляют и нарушают природные потоки вещества и энергии, вызывают необратимое количественное и качественное обеднение биосферы.

q Потребление и изъятие возобновимых природных ресурсов - пресной воды, почвенного гумуса, биомассы и продукции растений - достигло критической скорости или превысило темпы их естественного воспроизводства.

q Отходы человеческого хозяйства загрязняют среду, так как они содержат множество веществ и материалов, не утилизируемых в естественных природных круговоротах; загрязнение ведет к химической деформации окружающей среды и неблагоприятным геоклиматическим изменениям, создает угрозу здоровью людей, вызывает деградацию экосистем.

q На потоках веществ и энергии в природе стала сказываться существенная разомкнутость антропогенного круговорота веществ; появились признаки нарушения биосферного равновесия, ослабления средообразующей и средорегулирующей функций биосферы.

q В XX в. резко сократились и продолжают быстро уменьшаться запасы многих невозобновимых, главным образом минеральных и топливных ресурсов Земли, что в свою очередь создает серьезные экономические проблемы.

В геологической истории Земли и раньше происходили значительные изменения растительного покрова, ландшафтной структуры суши, химического состава атмосферы и климата. Негативное воздействие человека на природу также имеет длительную историю. Но никогда еще эти изменения и нарушения не наступали с такой быстротой, как в наше время. Все это означает наступление глобального экологического кризиса.

                 2.            Природа отвечает на возрастающее антропогенное давление часто непредвиденными изменениями, создающими экологическую опасность.

q Химическое и радиационное загрязнение среды ускоряет мутации и приводит к появлению новых биологических форм, обладающих повышенной устойчивостью, адаптивностью, а иногда и опасными для человека свойствами.

q Избирательное воздействие на отдельные виды микроорганизмов, растений или животных, исключение этих организмов из природных сообществ вызывают неконтролируемые цепные реакции, которые затрагивают многие виды, нарушают устойчивость экосистем и ведут к разрушению многих из них.

q Антропогенное преобразование ландшафтов и загрязнение среды часто имеет неконтролируемое последействие, приводящее к возникновению зон повышенного экологического риска, экологических бедствий и экономических потерь. Ответы природы относятся непосредственно и к природе человека.

                 3.            Человек оказался в ловушке противоречия между своей консервативной биологической сущностью и нарастающим отчуждением от природы. Используя изобретенные им технологии и средства жизнеобеспечения, человек в большой степени освободился от давления естественного отбора и межвидовой конкуренции. Он на несколько порядков превысил биологическую видовую численность и еще в десятки раз - объем использования веществ и энергии для удовлетворения надбиологических потребностей.

q Огромное увеличение и продолжение роста численности людей отнюдь не связано с повышением их биологического качества. Наоборот, для людей в целом характерны совершенно немыслимые в природе: груз наследственных заболеваний, наследственная предрасположенность к болезням, низкий иммунобиологический статус и огромное число инфекций, возрастная хронизация болезней. Проблемы экологии человека все больше становятся проблемами здравоохранения.

q Человечество XX в. приобрело черты цивилизации потребления, экономика которой поддерживается преимущественно за счет провокации большого числа вторичных, факультативных потребностей. Именно их удовлетворение ведет в основном к избыточной техногенной нагрузке на природу и на окружающую человека среду.

Экологические проблемы человечества тесно сопряжены с экономическими и социальными. Региональные экологические проблемы часто становятся прямым источником имущественного неравенства, социальных и геополитических коллизий.

Главной задачей современной экологии как науки является консолидация различных ее разделов и огромного фактического материала на единой теоретической платформе, сведение их в систему, отражающую все стороны реальных взаимоотношений природы и человеческого общества.

Это необходимо для понимания современных экологических проблем планеты, выработки новой экологической идеологии и методологии, правильной организации экологического образования и практической деятельности в области природопользования. В научно-практическом плане общие задачи современной экологии в ее широком понимании можно сформулировать следующим образом:

                 1.            Всеобъемлющая диагностика состояния природы планеты и ее ресурсов; определение порога выносливости биосферы по отношению к антропогенной нагрузке, т.е. к тем помехам и утратам, которые обусловлены человеческой деятельностью, и выяснение степени обратимости этих изменений.

                 2.            Разработка прогнозов изменений устойчивости, продукционного потенциала наиболее важных природных комплексов и биосферы в целом, а также регионального и глобального состояния окружающей человека среды при разных сценариях экономического и социального развития разных стран, регионов и человечества в целом.

                 3.            Отказ от природопокорительской идеологии; формирование новой идеологии и методологии эксцентризма, связанной с переходом к постиндустриальной цивилизации и направленной на экологизацию экономики, производства, техники, политики, образования.

                 4.            Выработка критериев оптимизации - выбор наиболее согласованного и экологически ориентированного социально-экономического развития общества.

                 5.            Формирование экологического мировоззрения и такой стратегии поведения человеческого общества, такой экономики и таких технологий, которые приведут масштабы и характер хозяйственной деятельности в соответствие с экологической выносливостью природы и предотвратят глобальный экологический кризис.

 

 

Контрольные вопросы:

1.Объяснить расширенное понимание предмета экологии и назвать основное определение экологии, принятое в этом курсе.

2.Охарактеризовать процесс экологизации знаний.

3.Перечислить подразделения «большой экологии» и связи между ними.

4.Объяснить различие между понятиями «экология», «природопользование» и «охрана природы».

5.Перечислить основные методы экологии.

6.Назвать глобальные проблемы и задачи экологии.
ГЛАВА II. Законы и объекты экологии

 

	План:
	2.1. Главные законы экологии 2.2. Основные объекты экологии

 

 

MTWE50-092001-CAL

2.1. Главные законы экологии

Современная экология располагает обширной аксиоматикой, относящейся ко всем уровням организации природных систем. Некоторые, достаточно общие постулаты, теоремы, правила заимствованы из смежных дисциплин и опираются на фундаментальные законы естествознания. Среди них есть несколько принципов, важных для понимания поведения экологических систем, их способности к самоподдержанию и авторегуляции.

Закон больших чисел: совокупное действие большого числа случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая, т.е. имеющему системный характер. Мириады бактерий в почве, воде, в телах растений и животных создают особую, относительно стабильную микробиологическую среду, необходимую для нормального существования всего живого.

Принцип Ле Шателье - Брауна - при, внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия уменьшается. На биологическом уровне он реализуется в виде способности экологических систем к авторегуляции. В биосфере механизм осуществления этого принципа основывается на функционировании всей совокупности живых организмов и служит главным регулятором общеземных процессов.

В мире действует закон всеобщей связи вещей и явлений в природе ив обществе. Он связан с законом физико-химического единства живого вещества, законом развития системы за счет окружающей ее среды и законом постоянства количества живого вещества, сформулированных В.И.Вернадским: любая система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; изолированное саморазвитие невозможно. Значительное увеличение числа каких-либо организмов за относительно короткий промежуток времени может происходить только за счет уменьшения числа других организмов.

Закон цепных реакций. Любое частное изменение в системе неизбежно приводит к развитию цепных реакций, идущих в сторону нейтрализации произведенного изменения или формирования новых взаимосвязей и новой системной иерархии. Поскольку взаимодействие между компонентами системы при их изменении, как правило, существенно нелинейно, то слабое изменение одного из параметров системы может вызвать сильные отклонения других параметров или привести к изменению всей системы в целом.

Закон оптимальности. Любая система функционирует с наибольшей эффективностью в некоторых характерных для нее пространственно-временных пределах.

Правило максимального «давления жизни». Вместе с этим в живой природе действует правило максимального «давления жизни»: организмы размножаются с интенсивностью, обеспечивающей максимально возможное их число. Однако давление жизни ограничено емкостью среды, межвидовыми взаимоотношениями, взаимоприспособленностью различных групп организмов.

Законы экодинамики. Помимо константности количества живого вещества в живой природе наблюдается постоянное сохранение вещественной, энергетической и информационной структуры, хотя она и несколько изменяется в ходе эволюции. Первый закон экодинамики - закон сохранения структуры биосферы, второй - закон стремления к климаксу, т.е. к достижению экологической зрелости и равновесности экосистем.

Существуют и другие, более частные системные обобщения в экологии.

 

2.2. Основные объекты экологии

Обычно выделяют шесть уровней организации живой материи, образующих иерархию: молекулярный, клеточный, организменный, популяционный (популяционно-видовой), экосистемный, биосферный.

Однако полнота всех естественных проявлений жизни представлена только на двух последних - экосистемных уровнях (или даже только на биосферном), так как ни одна клетка, ни один организм, ни один вид, ни одна экосистема не могут существовать без множества других клеток, организмов, видов, экосистем и создаваемых ими условий существования.

Организменный уровень. На низшей ступени иерархии объектов экологии находится организм (особь, индивидуум) в качестве представителя биологического вида - генетически, морфологически и экологически однородной группы живых существ, обособленной от других видов по этим же критериям.

Популяционный уровень. Каждый биологический вид в природе представлен почти всегда несколькими, часто многими популяциями.

Популяция (от лат. populus - население) - это совокупность особей одного вида, длительно населяющих определенное пространство, имеющих общий генофонд* возможность свободно скрещиваться и в той или иной степени изолированных от других популяций этого вида. Популяция - элементарная форма существования вида в природе. Популяции эволюционируют и являются единицами эволюции видов и видообразования.

Экосисгемный уровень. Основной объект экологии - экологическая система, или экосистема - пространственно определенная совокупность организмов разных видов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями.

В каждой локальной наземной экосистеме есть абиотический компонент - биотоп, или экотоп - пространство, участок с одинаковыми ландшафтными, 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.

Рис. 2.1. Схема биогеоценоза

 

Биогеоценоз - это элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем. Во всех наземных экосистемах масса растений всегда во много раз больше массы других организмов. Совокупность сообществ определенной крупной географической области называют региональной биотой, а объединение экосистем какой-либо из природно-климатических зон (тундры, тайги, степей, пустынь, тропических лесов и т.п.) - биомом.

Биосферный уровень. На высшей ступени иерархии биосистем находится глобальная экосистема - биосфера - совокупность всех живых организмов и их экологической среды в пределах планеты.

Экосфера = современная биосфера + техносфера. В таком понимании экосфера предстает как арена взаимодействий человека и природы, на которой сосредоточены все современные экологические проблемы и коллизии.

 

 

Контрольные  вопросы

1. Дать определение законам экологии и трактовку некоторым общим свойствам систем.

2. Дать определение биогеоценоза и привести примеры.

3. Сформулировать наиболее важные системные постулаты экологии.

4. Объяснить различие между понятиями «биосфера»  и «экосфера».

5. Охарактеризовать основные связи между главными компонентами экосферы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА III. Экологическая среда и ресурсы биосферы

 

	План:
	3.1. Факторы среды 3.2. Ресурсы биосферы

 

 

3.1. Факторы среды

Под средой в экологии понимают всю совокупность тел и сил внешнего по отношению к живому организму мира. Термин среда обитания применяют, когда хотят обозначить характерные для какого-нибудь вида растений или животных естественные условия жизни. А широко используемое понятие окружающая среда соответствует той части экологической среды, с элементами которой организм непосредственно взаимодействует. Чаще всего это понятие используют применительно к человеку, имея в виду окружающую человека среду. Экологические факторы - это такие свойства компонентов экосистемы и ее внешней среды, которые оказывают непосредственное воздействие на особей данной популяции, а также на характер их отношений друг с другом и с особями других популяций.

Классификация факторов среды. Экологические факторы классифицируют по нескольким критериям. Внешние факторы воздействуют на организм, популяцию, экосистему, но не испытывают непосредственного обратного действия: солнечная радиация, атмосферное давление, скорость течения, ветер. В отличие от них внутренние факторы связаны со свойствами самой экосистемы и образуют ее состав: численность популяций, пища, концентрации веществ и т.п.

Часто важно оценить значимость факторов, выделить главные и второстепенные. Те из них, без которых невозможны жизнь и развитие организма - пространство, пища, вода, тепло, свет, кислород, - определяются как условия существования. Количественная оценка условий существования, характеризующая их доступность для организмов и подчиняющаяся законам сохранения, позволяет квалифицировать их как ресурсы. Другие факторы, действующие не обязательно постоянно, но влияющие на различные проявления жизнедеятельности и распространение организмов, называют факторами воздействия. По природе источников и характеру действия факторы среды разделяют на абиотические и биотические.

Абиотические факторы - факторы неорганической (неживой) природы. Это свет, температура, влажность, давление и другие климатические и геофизические факторы; природа самой среды - воздушной, водной, почвенной; химический состав среды, концентрации веществ в ней. К абиотическим факторам относят также физические поля (гравитационное, магнитное, электромагнитное), ионизирующую и проникающую радиацию, движение сред (акустические колебания, волны, ветер, течения, приливы), суточные и сезонные изменения в природе. Многие абиотические факторы могут быть охарактеризованы количественно и поддаются объективному измерению.

Биотические факторы - это прямые или опосредованные воздействия других организмов, населяющих среду обитания данного организма. Все биотические факторы обусловлены внутривидовыми (внутрипопуляционными) и межвидовыми (межпопуляционными) взаимодействиями.

Особую группу составляют антропогенные факторы, порожденные деятельностью человека, человеческого общества. Часть их связана с хозяйственным изъятием природных ресурсов, нарушением естественных ландшафтов. Это вырубка лесов, распашка степей, осушение болот, промысел растений, рыб, птиц и зверей, замена природных комплексов сооружениями, коммуникациями, водохранилищами, свалками и пустырями. Другие антропогенные воздействия обусловлены загрязнением природной среды (в том числе и среды обитания человека) - воздуха, водоемов, земли побочными продуктами, отходами производства и потребления. Преобладающая часть антропогенных факторов, связанная с производством, с применением техники, машин, с влияниями промышленности, транспорта, строительства на природные экологические системы и окружающую человека среду, носит название техногенных факторов.

 

3.2. Ресурсы биосферы

В этом параграфе приведены краткие характеристики наиболее важных экологических факторов, которые рассматриваются как ресурсы экосистем и биосферы с точки зрения приспособления к ним живых организмов.

Энергия. Главными источниками биологически используемой энергии для подавляющего большинства живых существ на Земле являются солнечный свет и пища, в органических веществах которой аккумулирована солнечная энергия. Валовой ресурс солнечной энергии практически неисчерпаем. Ее доступность для земных потребителей обусловлена солнечной постоянной и климатом, а также первичной продукцией биосферы.

Солнечная радиация. Плотность потока солнечного излучения достигающего пределов земной атмосферы, составляет 1360 Вт/м². Эта величина называется солнечной постоянной. На единицу площади (всей поверхности атмосферы приходится в среднем 1/4 солнечной постоянной. Дальнейшее распределение этого потока зависит от высоты Солнца над горизонтом, географической широты, состояния атмосферы и других факторов. Часть поступившей энергии отражается атмосферой в космическое пространство, другая часть поглощается толщей атмосферы и идет на ее нагревание.

В целом около 56% суммарной радиации идет на испарение воды. При конденсации влаги эта теплота выделяется и вместе с остальными 44% расходуется на нагрев воздуха, воды, земли и обусловленные этим нагревом конвективные процессы в атмосфере и гидросфере (ветры, течения). Менее 1% суммарной радиации поглощается при различных фотохимических реакциях в нижних слоях атмосферы, верхних слоях воды и в клетках растений. Главной составляющей этих фотохимических реакций является фотосинтез.

При прохождении солнечного излучения через атмосферу его энергетический спектр заметно изменяется: в верхних слоях, в основном озоновым слоем, поглощается коротковолновое ультрафиолетовое, а ниже, облачным покровом - инфракрасное излучение. Для всего живого на Земле сложившийся за миллионы лет радиационный баланс является необходимым условием жизнедеятельности.

Свет имеет фундаментальное экологическое значение. Именно свет является источником энергии для фотосинтеза. Морфология растений, структура растительного покрова (ассоциации, ярусность) организованы для наиболее эффективного восприятия световой энергии. Светоприемная поверхность земной флоры колоссальна: она в четыре раза больше поверхности планеты.

Для многих растений важна не только интенсивность света, но и продолжительность светлого времени суток - определенный фотопериодизм. Размах отношения длительностей дня и ночи возрастает от тропиков к полярному кругу.

Освещенность и фотопериодизм имеют определенное значение и для развития многих животных. С освещенностью связаны и стереотипы поведения многих животных: хорошо известны формы с четко выраженной дневной и ночной активностью.

Изменения фотопериода в средних и высоких широтах опережают изменения температуры и связанные с ними сезонные «волны жизни». Поэтому они служат сигналом для запуска периодических сезонных изменений жизнедеятельности растений и животных: цветения, пигментации, активности, размножения, линьки, впадения в спячку, диапаузы и метаморфоза у насекомых, миграций и т.п.

Пища. Все организмы нуждаются в пище как в источнике энергии для поддержания жизни и осуществления своих функций и как в материале для построения и обновления своих клеточных структур, для продукции и размножения.

Количество пищи на Земле определяется чистой первичной продукцией растений. Это приблизительно 140 млрд т в год сухого вещества фитомассы, в которой заключено 2,3*10²¹ Дж энергии. Все это количество за год используют гетеротрофы, чья биомасса на 2 порядка меньше. Непищевое использование биомассы и биогенных продуктов в природе относительно невелико, но оно весьма значительно в человеческом хозяйстве.

Для нормального развития большинства животных в состав их пищи должны входить 8-10 незаменимых аминокислот, витамины и микроэлементы. Воздействуя на физиологическое состояние отдельных особей, качественный состав пищи наряду с ее количеством может влиять и на состояние популяции в целом, на ее структуру и динамические характеристики - рождаемость, смертность, темпы развития и качество потомства.

Климатические факторы. Вызываемые потоком солнечной энергии теплофизические процессы в атмосфере реализуются в виде различных проявлений климата. Климатом обусловлены главные географические особенности экологической энергетики. Зональные различия в распределении солнечной энергии определяются не только географической широтой, но и прозрачностью атмосферы, облачностью, отражающими свойствами земной поверхности, характером растительного покрова.

В эколого-климатчческую характеристику местности входят: среднегодовые величины и сезонные (помесячные) колебания температуры, ее суточный ход, абсолютные минимумы и максимумы; сроки перехода температуры через 0°; количество осадков, испаряемость влаги; сила и направление ветров; влажность воздуха; число дней солнечного сияния, суммарная солнечная радиация, радиационный баланс и др.

Макроклимат в большой степени определяет распространение организмов, положение и размеры их ареалов, формирование ландшафтной структуры территорий, облик глобальных природных зон - биомов. Однако климат не следует считать самодовлеющей геофизической данностью, так и экосистемы, и вся биота Земли оказывает заметное влияние на макроклимат, участвуя в преобразованиях энергии и круговоротах веществ в атмосфере.

Температура. Из всех климатических факторов, связанных с энергетикой биосферы, наибольшее экологическое значение имеет температура. Она оказывает существенное влияние на энергетику биоты.

Максимальный температурный диапазон активной жизни чуть меньше диапазона жидкого состояния воды; для большинства многоклеточных организмов - от 0 до 50°С.

Вода. Преобладающее большинство живых существ нуждается в пресной воде. Ресурсы пресной воды распределены крайне неравномерно; размах годового количества осадков в разных местностях земной суши - от 0 до 12500 мм. Широко варьируют и условия испаряемости влаги: от 150 до 4000 мм. Более 63% площади суши занимают территории с отрицательным водным балансом, где испарение превышает выпадение осадков, а средняя относительная влажность воздуха не превышает 45%.

Кислород. Для большинства организмов кислород имеет большое физиологическое значение, поэтому распределение его концентраций в среде и доступность для организмов являются важным экологическим фактором. Концентрация О₂ в атмосферном воздухе - 20,95% (по объему для сухого воздуха) - очень постоянна. Временное ее уменьшение на 2-3% не оказывает заметного физиологического действия. В почве и глубоких норах животных содержание его может опускаться до 15% и ниже, но обитатели этой среды приспособлены к таким отклонениям. При подъеме в высоту в связи со снижением атмосферного давления падает и парциальное давление кислорода. С определенного уровня это приводит к физиологическим нарушениям и включает механизмы адаптации к гипоксии.

Почва. В отличие от рассмотренных выше ресурсов биосферы - энергии, климатических факторов, пищи, кислорода и воды - почва значительно менее динамична. Согласно классификации В.И.Вернадского она представляет собой биокосное вещество. Биотические и биогенные компоненты составляют относительно небольшую, хотя и очень важную часть почвы. Поэтому, оставаясь возобновимым ресурсом, почва неустойчива, очень сильно зависит от связанного с ней сообщества и восстанавливается после нарушений намного медленнее, чем другие биотические ресурсы. Почва - самый наружный слой земной коры, разрыхленный физическим и химическим выветриванием и сформированный при участии живых организмов. Свойства почвы определяют само существование высших и низших растений, многих животных, образование и распространение сообществ. Жизненно необходимый обмен минеральными веществами между биосферой и неорганическим миром происходит именно в почве.

 

Контрольные вопросы

1. Классифицировать факторы среды по главным признакам и назвать основные группы факторов.

2. Описать основные формы реагирования живых систем на изменение факторов среды (гомеостатические реакции и адаптации).

3. Дать описание основных типов межвидовых биотических взаимодействий.

4. Рассказать о факторах среды, которые являются ресурсами экосистем и биосферы.

5. Объяснить, почему для биоты биосферы важно сохранять заданные параметры факторов экологической среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА IV. Поглощение техносферой природных ресурсов

 

	План:
	4.1Техногенез 4.2. Техносфера 4.3. Ресурсы техносферы 4.4. Земля, вода, биоресурсы 4.5. Энергетические и минеральные ресурсы

 

 

4.1. Техногенез

Этапы техногенеза. Современному этапу общественного развития предшествовала длительная история становления средств производства, техники и технологий - техногенез.

Техногенез в истории цивилизации - это нарождение техники, создание человеком все более совершенных способов, орудий и устройств для воздействия на окружающий материальный мир с целью создания и потребления благ. Техногенез с экологической точки зрения - это порождение техники, последний по времени этап эволюции, обусловленный деятельностью человека и вносящий в биосферу вещества, силы и процессы, которые изменяют и нарушают ее равновесное функционирование и замкнутость биотического круговорота.

XX век. Природопокорительская экспансия человечества постоянно нарастает. В XX в. вместе с демографическим взрывом происходит еще более мощный подъем техногенеза. Он обусловлен приростом реализуемых материалов, мощностей и материально-энергетических потоков, приходящихся в среднем на каждого жителя планеты. Общий масштаб этих потоков стал сопоставим с масштабом природных процессов. Наиболее характерные черты всемирного техногенеза в XX в. можно представить следующим образом:

                 1.            За 100 лет мировое потребление энергии увеличилось почти в 14 раз (удвоение в среднем каждые 27 лет). Суммарное потребление первичных энергоресурсов превысило 400 млрд т условного топлива. Это значит, что мировая энергетика росла вдвое быстрее, чем численность населения.

                 2.            В структуре топливного баланса большинства стран мира произошел переход от преобладания дров и угля к преобладанию углеводородного топлива - нефти и газа (до 65%), а также к заметному вкладу гидроэнергетики и ядерной энергетики. Хозяйственное значение начинают приобретать альтернативные энергетические технологии. Это оказало большое влияние на структурные сдвиги в производстве и быте сотен миллионов людей.

                 3.            Многократно увеличились добыча и переработка минеральных ресурсов - руд и нерудных материалов.

                 4.            В XX в. значительно вырос объем и изменилась структура машиностроения в связи со станкостроением, развитием техники двигателей внутреннего сгорания, электротехники и автоматизации. Быстро увеличивались число и единичная мощность производимых машин и агрегатов. Появились и получили быстрое развитие такие отрасли, как производство средств связи, приборостроение, радиотехника, электроника, вычислительная техника. Преобладание транспортного машиностроения выразилось в более чем тысячекратном росте производства самодвижущихся транспортных единиц.

                 5.            Важной чертой современного техногенеза является интенсивная химизация всех отраслей хозяйства. Для различных целей в обиход было введено более 400 тысяч различных синтетических соединений. Начало массового производства многих продуктов крупнотоннажной химии, в частности, нефтехимии и оргсинтеза, относится к середине столетия. За 40 лет в десятки раз возросло производство пластмасс, синтетических волокон, синтетических моющих средств, пестицидов, лекарственных препаратов.

Научно-техническая революция в вооружении устранила географические и природные ограничения в применении военной техники. Космос и воздушное пространство, вода и подводное пространство, земная поверхность вплоть до полюсов холода и жары стали доступны для ведения боевых действий. Появление принципиально новых видов оружия массового поражения (ОМП) и их дальнейшая разработка на качественно иных физических принципах (создание кинетического, вакуумного; лазерного, биосферного, метеорологического и других видов ОМП; создание боевых космических систем направленной энергии; разработка методов очагового разрушения озонового слоя) создали непосредственную угрозу выживаемости человечества в термоядерную эпоху.

Смена этапов техногенеза, основных типов технологий происходит неизмеримо быстрее, чем сменяются «технологии» биотического круговорота в эволюции биосферы. Огромный технический потенциал человечества сам по себе обладает внутренней неустойчивостью. Из-за высокой концентрации в пределах биосферы и среды человека источников риска (все виды вооружений, отравляющие вещества и ядерное топливо) этот потенциал не только угрожает биосфере, но и включает потенциал самоуничтожения. Эта угроза не так уж легко осознается, поскольку в психологии масс она маскируется положительными результатами социального прогресса во второй половине столетия, когда возросли доходы населения, более эффективными стали системы здравоохранения и образования, улучшилось питание людей, увеличилась продолжительность жизни.

В XX в. техногенез приобрел глобальный характер и качественно новую форму, способствуя быстрому расширению и распространению техносферы - совокупного результата хозяйственной деятельности человека.

 

4.2. Техносфера

Объем и состав техносферы. Мировое хозяйство можно рассматривать  как  видовую  реализованную  экологическую  нишу человечества. По многим пространственным и потоковым параметрам она совпадает с биосферой, экологическая емкость которой ограниченна. Поэтому неизбежны конкурентные отношения между активными элементами техногенной среды и биосферы, между общественным производством и планетарной биотой. Хотя эти отношения намного сложнее, чем межвидовые взаимоотношения в природе, многие их черты выглядят как конкурентное вытеснение биосферы.

Техносфера - это глобальная совокупность орудий, объектов, материальных процессов и продуктов общественного производства. Техносферу можно определить также как пространство геосфер Земли, находящееся под воздействием производственной деятельности человека и занятое ее продуктами.

4.3. Ресурсы техносферы

Понятие о природных ресурсах. Это солнечная энергия, свет, пища, вода, тепло, почва, т.е. все то, что необходимо для жизни на Земле. В данном разделе природные ресурсы будут рассмотрены с позиций использования их в общественном производстве.

Природные ресурсы являются основной частью экономических ресурсов, т.е. кроме факторов среды они являются факторами производства.

Ресурсы - это вещества, материалы, силы и потоки вещества, энергии и информации, которые:

§  образуют входные звенья природных или хозяйственных циклов, являются их необходимыми участниками и, в связи с этим, носителями функции полезности;

§  имеют измеряемое количественное выражение: массу, объем, плотность, концентрацию, интенсивность, мощность, стоимость;

§  при изменениях во времени подчиняются фундаментальным законам сохранения.

Рис. 4.1. Схема классификации природных ресурсов

 

Все естественные материальные и энергетические ресурсы, используемые человеком, принято называть природными ресурсами. При этом часто забывают, что большинство из них является ресурсами не только для человека, но в основном и в первую очередь ресурсами живой природы.

Классификация ресурсов. Существует несколько классификаций природных ресурсов.

Естественная классификация основана на разделении ресурсов по компонентам природной среды: земельные, минеральные, водные, климатические, растительные, животного мира и т.п.

В хозяйственной классификации ведущее значение имеет отраслевая принадлежность: ресурсы топливно-энергетического комплекса, металлургии, химической промышленности, сельского хозяйства, лесоперерабатывающей промышленности и т.д.

С эколого-экономической точки зрения важна классификация природных ресурсов по признакам исчерпаемости. К практически неисчерпаемым (в пределах времени существования техносферы) часто относят космические (солнечную радиацию, гравитацию) и планетарные ресурсы (наличие атмосферы, гидросферы, геотермальной энергии). Однако в конкретных земных и, тем более, техносферных условиях действует закон ограниченности (исчерпаемости) всех природных ресурсов.

Возобновимые ресурсы - это вещества и силы, которые создаются на Земле благодаря текущему потоку солнечной энергии: тепло, атмосферная влага, вода осадков и всех пресных вод, течение рек и гидроэнергия, энергия ветров, волн и течений, почва, все живые организмы, биосфера, наконец, сам человек. Для различных возобновимых, особенно для биологических ресурсов, существуют пределы скорости изъятия и степени исчерпания, после превышения которых уже невозможно возобновление, так как нарушается его естественный режим. Чаще всего это относится к численности популяции или биоразнообразию экосистем. Но это может быть отнесено и к биосфере в целом.

Разумеется, исчерпаемы и все невозобновимые ресурсы. К ним относится подавляющее большинство полезных ископаемых: горные материалы, руды, минералы, осадочные породы, ископаемое топливо. Правда, некоторые минеральные ресурсы и сейчас медленно образуются при геохимических процессах в недрах, глубинах океана или на поверхности земной коры - залежи солей, руды переходных металлов, железомарганцевые конкреции, известняки, продукты выветривания, но не уголь и углеводороды. В отношении полезных ископаемых большое значение имеют доступность и качество ресурса, а также количественное соотношение между оцененными потенциальными, реальными разведанными и эксплуатационными запасами.

Принципиальное отличие техносферы от биосферы заключается в том, что биосфера использует исключительно контролируемые ею возобновимые ресурсы, тогда как человек в техносфере, кроме захвата значительной части биосферных ресурсов, использует и огромную массу невозобновимых ресурсов, значительная часть которых не нужна биоте биосферы, но влияет на ее функционирование.

Несмотря на указанное отличие ресурсы биосферы и техносферы непрерывно взаимодействуют между собой. Преждевременное изъятие погребенных в литосфере веществ и ввод их в оборот нарушает оптимальный баланс круговорота веществ в природе. Кроме того, использование невозобновимых ресурсов всегда влечет за собой цепь частных последствий, важных для биосферы: преобразование ландшафтов, изъятие площадей природных экосистем, деградацию почв, изменение распределения грунтовых вод и др.

Хотя человечество на протяжении всей своей истории сталкивается с ограниченностью природных ресурсов, оно до сих пор не осознало последствий их бесконтрольного использования. В настоящее время экономика мирового хозяйства чрезвычайно природоемка, что и обусловливает техногенный тип развития и истощение природных ресурсов.

 

4.4. Земля, вода, биоресурсы

Земельные ресурсы. Прикладная геоэкология рассматривает земельные ресурсы с нескольких точек зрения. Наиболее существенными являются:

§  размеры территории, совокупность площадей освоения и эксплуатации, техноемкость и демографическая емкость территории;

§  географическое положение территории, принадлежность к определенной природной зоне, географической области, типу ландшафта;

§  качество земли, почвы - субстрата и источника биопродукции, в том числе продукции сельского хозяйства;

§  земля как покров недр и доступ к их богатствам.

Как уже отмечено, производственной деятельностью человека и продуктами труда в той или иной мере охвачено все пространство планеты. Однако плотность размещения объектов и материальных потоков техносферы очень сильно варьирует. Она близка к распределению плотности населения и отражает размещение современной цивилизации на планете. Нарушение естественных экосистем на большей части территории суши (т.е. то, что обычно называют освоением) - самый существенный и наиболее драматичный результат техногенеза, гораздо более серьезный, чем глобальное потепление и изменение климата.

Основными причинами потерь части земельных ресурсов сельского хозяйства являются:

а) эрозия почвы - смыв или сдувание поверхностного плодородного слоя почвы водой и ветром;

б) потеря гумуса и снижение плодородия вследствие неправильной агротехники, в основном из-за отсутствия севооборотов и недостаточного возвращения в почву питательных веществ;

в) подтопление и вторичное засоление почвы, вызываемое бездренажным орошением и неконтролируемой подачей воды;

г) машинная деградация почвы (переуплотнение, нарушение структуры пахотного слоя, смешивание его с подстилающей породой;

д) химическое и радиационное загрязнение почвы.

Одним из наиболее серьезных проявлений деградации земель является «техногенное опустынивание», вызванное деятельностью человека и изменениями климата. Большая площадь современных пустынь имеет антропогенное происхождение. От деградации почвы уже пострадали 70% засушливых земель планеты - территория, которая по площади в три раза больше Европы. Скорость опустынивания в мире сейчас достигла 7-10 млн га в год. Кроме этого ежегодно еще 20 млн га теряют продуктивность из-за эрозии и наступления песков. Примерно такова же и скорость сокращения площади лесов. Это одна из самых длительных и грозных тенденций утрат природы. Практически весь земельный фонд мира подвержен той или иной степени деградации.

Земля Республики Узбекистан. Республика Узбекистан расположена в центральной части Средней Азии и не имеет выхода к морю. У нее общие границы с Казахстаном (2 203 км), Кыргызстаном (1 099 км), Таджикистаном (1 161 км), Афганистаном (137 км) и Туркменистаном (1 621 км).

Площадь территории Узбекистана составляет 447 000 км2, из которых 22 000 км2 - это водные пространства. Аральское море (в 1998 году площадь поверхности составляла 28 687 км2) расположено на северо-западе страны и почти поровну поделено между Узбекистаном и Казахстаном. Узбекистан входит в бассейн Аральского моря. Этот бассейн питают две реки:

Амударья (протяженность 2 580 км) и Сырдарья (протяженность 2 212 км).

Более 80% территории Узбекистана - равнины. На юге равнины переходят в горы. Горная часть Узбекистана известна сейсмической активностью; здесь случаются сильные землетрясения мощностью до 10 баллов по шкале Рихтера. Самая низкая часть страны (Саригарниш Кули, 12 м ниже уровня моря) расположена на западе, а самая высокая точка (Аделунга Тогхи, 4 301 м) - на юго-востоке. Равнинная часть покрыта пустынями и степями, которые пересекаются многочисленными реками. В равнинной части страны климат континентальный, с жарким и сухим летом и короткой холодной зимой. Климат отличается большими перепадами температур днем и ночью и зимой и летом.

Самый холодный месяц - январь, когда температура на севере страны иногда падает ниже -8° по Цельсию, в то время как на крайнем юге температура обычно сохраняется выше нулевой отметки (в среднем 2,8°С). Однако зимой температура может падать и до -38°С.

Июль - самый жаркий месяц лета; в горных районах - это июль и август. Средняя температура в течение этого периода в равнинной местности и предгорьях составляет 25-30°С, а на юге - 32°С. Летом на равнинах и в предгорьях обычным явлением являются температуры на уровне 42-47°С. В районе пустынь температура воздуха в теплые месяцы иногда поднимается выше 50°С.

Среднее количество осадков в равнинной части страны составляет 100-200 мм, что ниже уровня испарения. Поэтому сухой и холодный воздух в сочетании с высоким уровнем испарения приводит к быстрой минерализации почвы, страдающей от недостаточного дренажа. В долинах и в гористой местности дуют сильные сухие и жаркие ветры, что вызывает эрозию почвы.                Территория Узбекистана бедна лесными ресурсами. Площади, покрытые лесами на песчаных почвах, горными лесами, лесопосадками и лесными плантациями на заливных равнинных территориях составляют 3% территории Узбекистана.

Горные районы, где среднее количество осадков иногда превышает 600 мм, покрыты лесами и лугами с богатой флорой и фауной. Долины, из которых Ферганская долина является самой большой, характеризуются смешанной биотой долин и гор. В долинах высока плотность населения; с точки зрения экологии этот фактор заслуживает пристального внимания из-за неблагоприятных условий для удаления отходов.

Водные ресурсы. Техносфера конкурирует с экосферой за наиболее доступные резервуары пресной воды. Тем более, что водоемкость всего человеческого хозяйства в XX столетии увеличилась в 12 раз и достигла огромной величины: около 5 тыс. км3 в год. Это почти 14% годового стока всех рек мира. Правда, некоторую часть этого объема составляют подземные воды, не доступные для биоты. Вместе с ними общий водохозяйственный потенциал ресурсов пресной воды оценивается в 2,5-2,8 млн км3/год, а современные доступные эксплуатационные запасы - в 42 тыс. км3/год. Из них лишь 1/3 составляет устойчивую часть речного стока. Около 70% мирового водопотребления приходится на сельское хозяйство, 13% - на промышленность, 10% - на коммунально-бытовые нужды.

Преобладающим источником водоснабжения в мире остаются реки. Однако гидроэнергетика и возросшее водопотребление нуждаются в емких резервуарах воды, мало зависящих от сезонных перепадов стока.

Общий объем организованных (технических) стоков водоотведения в поверхностные водоемы и водотоки мира превышает 1300 км³/год. Для достаточного разбавления содержащихся в них техногенных примесей требуется в среднем в 10 раз больше свежей воды. Таким образом, потенциал суммарного антропогенного вмешательства в природный круговорот воды достигает 18 тыс. км³/год, что составляет уже половину речного стока мира.

Водоемкость разных производств зависит от вида продукции, применяемых технических средств и технологических схем водоснабжения. Так, на производство 1 т разных видов готовой продукции расходуются в среднем такие объемы воды (в м³): угля - 0,6, нефти - 3, стали - 40, синтетических волокон - 300, бумаги - 900, резины - 2300. Большие объемы воды требуются для охлаждения энергоблоков: для работы ТЭС мощностью 1 ГВт 1,2-1,6 км³ воды в год, а для работы АЭС той же мощности - до 3 км³ в год. Если бы цена природной воды включалась в цену продукта, то от многих водоемких технологий человечеству пришлось бы отказаться по экономическим соображениям.

В питьевом водоснабжении населения в настоящее время все большее значение начинают приобретать подземные источники. На них основано водное хозяйство более 25% городов мира, в том числе и многих крупных. Проблема качества воды связана в основном с массированным техногенным загрязнением поверхностных и отчасти подземных природных вод.

Современное техногенное вмешательство в планетарный круговорот воды близко к критическому уровню, превышение которого может существенно повлиять на процессы в биосфере, на географическое распределение осадков и качество воды природных источников.

Водные ресурсы Узбекистана. Запасы поверхностных вод в Узбекистане сосредоточены преимущественно в бассейне Аральского моря. В этом бассейне протекают крупнейшие реки Центральной Азии - Амударья и Сырдарья. Помимо этих крупных рек, важное значение имеют также и другие реки, например Заравшан, Сурхандарья и Кашкадарья. В 2000 году потребление ресурсов подземных вод составляло 17 075 тыс. м3 (в день) из 26 756 скважин.

Биоресурсы. Эксплуатация биоресурсов Земли не ограничивается сельским хозяйством. За его рамками оказывается масштабное изъятие человеком значительной части ресурсов, контролируемых биосферой: вырубка лесов, сбор их продукции, промысел рыбы, морепродуктов, зверей и птиц, нарушение и уничтожение природных биоценозов, уменьшение биологического разнообразия.

На заре земледелия и скотоводства лесами были покрыты не менее 62 млн км² поверхности суши. Согласно оценке Лесного Департамента ФАО ООН (1994 г.) общая площадь лесов мира составляет 40 млн км². Следовательно, за время существования человеческой цивилизации уничтожено 35% площади лесов, причем больше половины этой доли - за последние 150 лет. Сейчас в основном уменьшается площадь тропических лесов.

В развитых странах умеренных широт (США, Западная Европа), где остались практически только вторичные леса, площадь их не уменьшается, но усиливается деградация и поражение лесов из-за техногенного загрязнения воздуха и почвы.

Суммарное потребление древесины в мире (по данным вывозки деловой древесины) в настоящее время составляет около 3 млрд м³ в год. Это соответствует изъятию приблизительно 7% годовой биопродукции всех лесов. Глобальное сокращение лесов в 18 раз опережает их восстановление. Сохранение этой тенденции представляет очень серьезную экологическую угрозу. Во-первых, сокращается биомасса и продукционный потенциал биосферы, а, следовательно, и глобальный ресурс фотосинтеза. В свою очередь это ведет к ослаблению газовой функции биосферы и ее способности строго регулировать ассимиляцию солнечной энергии и состав атмосферы.

Во-вторых, уменьшается вклад транспирации в круговорот влаги на суше, что ведет к изменению режима осадков и может ускорить аридизацию больших пространств. В зоне тропических лесов влагооборот почти полностью зарегулирован растительностью, и ее уничтожение в условиях интенсивной солнечной радиации резко изменяет климатические условия. Вырубка лесов в горных районах и на водоразделах приводит к учащению наводнений, селей и засух на прилегающих территориях. Ослабление средорегулирующей функции лесов усиливает влияние случайных слагаемых климата, делает его менее устойчивым.

В-третьих, наступают негативные биологические последствия, так кик леса служат источником и экологическим резервуаром большинства биоценозов Земли. Вместе с лесом исчезают биотопы многих видов, уменьшается биологическое разнообразие. Влажные тропические леса покрывают сейчас всего 7% поверхности суши, но на них приходится более 2/3 всех видов животных и растений, многие из которых еще не изучены и могут представлять собой чрезвычайно ценный биологический материал.

За 10 тысячелетий земледельческой цивилизации человеком в значительной мере преобразованы практически все пространства нелесных равнинных экосистем - по разным оценкам, от 30 до 50 млн км² степей, лесостепей, саванн, прерий. Замена природных фитоценозов агроценозами привела к резкому изменению экосистемного облика больших территорий суши. Вместо устойчивых естественных сообществ десятков видов растений возникли искусственные монокультуры, не способные к самоподдержанию. Продукционный потенциал земли при этом уменьшился, а оставшиеся характерные для соответствующих природных зон дикие растения и животные стали «сорняками» и «вредителями». Агроценозы не только нанесли удар по биоразнообразию, но и ускорили неблагоприятную для земледелия эволюцию ряда видов, вредящих культурным растениям.

По сравнению с продукцией животноводства использование дикой наземной фауны в настоящее время незначительно и играет определенную хозяйственную роль лишь для небольшой части населения. Тем более, что человек очень сильно сократил размеры природных популяций многих зверей и птиц. Масштабы хозяйственно необходимой промысловой охоты сейчас уже уступают охоте спортивной, добыче охотничьих трофеев и спекуляции экзотическими животными - одной из форм изуверских развлечений и преступного бизнеса.

Зато большое хозяйственное значение сохраняется за водными биоресурсами. В настоящее время в мире вылавливается ежегодно более 100 млн т рыбы и еще около 10 млн т других морепродуктов (китов, тюленей, ракообразных, моллюсков, водорослей). В сумме это составляет небольшую часть общей биопродукции океана, но очень существенную часть ежегодной продукции указанных групп организмов. По данным ФАО, в процессе вылова ущерб наносится более чем 70% мировых эксплуатационных запасов промысловых рыб.

Одно из наиболее серьезных проявлений давления техносферы на биосферу - обеднение природных экосистем, уменьшение биологического разнообразия. Выше уже говорилось об этом. Здесь следует подчеркнуть, что биоразнообразие является не только условием существования биосферы, но и может рассматриваться как важный ресурс техносферы. Генетическое разнообразие многих видов растений, животных, микроорганизмов используется в сельском хозяйстве, медицине, биологической промышленности и имеет немалый экономический эффект. Материалы, полученные за счет дикой фауны и флоры, идут на изготовление ценных эфирных масел, клеев, восков, смол, красителей, дубильных веществ, лекарств, инсектицидов и т.п.

Биоресурсы Узбекистана. Экосистемы  Узбекистана  представлены знойными  пустынями  и  плодородными  степями, которые  занимают  большую  часть  его  территории, так  и  горными  лесами,  лугами,  степями  и альпийскими  зонами.   Вдоль  рек  и  водоемов залегают  разного  рода  водно-болотистые  угодья.  Этим  многообразием  обусловлено  большое разнообразие видов растений и животных, многие из которых являются эндемичными.  
         На  современном  состоянии  природы сказывается  нехватка  воды,  которая  постоянно увеличивается  из-за  ряда  факторов:   катастрофического  состояния  Аральского  моря,  серьезной деградации  экосистем  и  уменьшения  биоразнообразия.   Это  сопряжено  главным  образом  с деятельностью  человека,  и  особенно  с нерациональным  использованием  речных  вод,  в основном  для  целей  орошения,  и  со  значительным сокращением  лесных массивов  из-за чрезмерного выпаса скота и расширения пахотных земель.

         Крупные  угрозы  для  природы  исходят  от сельского  хозяйства  и  водопользования.   И в качестве  одной  из  предпосылок  для  достижения целей  охраны  и  устойчивого  использования биоразнообразия является межсекторальное сотрудничество, особенно  с  секторами,  которые занимаются использованием природных ресурсов.  

 

 

4.5.Энергетические и минеральные ресурсы

Мировое потребление энергии неуклонно растет. За период с 1970 по 1990 гг. использование энергии в величинах нефтяного эквивалента возросло с 5 до 8,8 млрд т. По прогнозам Мировой энергетической конференции, спрос на энергию к 2020 г. может увеличиться еще на 75%.

Невозобновимые энергоресурсы. Доступные запасы нефти и газа примерно на два порядка превышают их современное годовое извлечение, запасы угля - на три порядка. Учитывая, что потребление продолжает расти, реальные значения должны быть заметно меньше. Однако решающее влияние на объем добычи топлива оказывает пока еще не конечность запасов, а растущий спрос и политика цен. Можно смело прогнозировать долговременную тенденцию роста мировых цен на основные виды топлива в XXI веке.

Кроме ископаемого топлива в странах Азии, Африки и Южной Америки продолжается использование довольно большого количества растительного топлива, в основном древесины. Суммарное количество энергии, получаемое за счет ископаемых и современных биогенных энергоресурсов, составляет около 12,6 млрд т условного топлива в год.

На втором месте по значению в энергоресурсах техносферы стоит ядерное топливо, главным источником которого является ископаемый уран. Большая часть урана в литосфере сильно рассеяна.

При расходовании 1 кг урана в активной зоне реактора выделяется в зависимости от физических условий до 65 ТДж теплоты. Это соответствует сжиганию 2300 т угля. Если в качестве перспективного ресурса принять разведанные запасы, то общее количество энергии, которое можно получить в реакторах на тепловых нейтронах, составит около 1000 ЭДж. Для реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, использующих реакцию деления U-238 и нарабатывающих плутоний, этот потенциал может возрасти до 140000 ЭДж и в 2,5 раза превысит сумму разведанных запасов органических топлив. Общее потребление урана всеми странами за 50 лет приблизилось к 1,5 млн т. Для этого понадобилось переработать не менее 10 млрд т горной массы.

В настоящее время в мире работает более 400 реакторов АЭС с суммарной тепловой мощностью около 1200 ГВт. Они потребляют за год около 60 тыс. т урана и вносят 10-процентный вклад в общее техногенное выделение теплоты.

Возобновимые энергоресурсы. Хотя использование невозобновимых энергоресурсов ископаемых топлив создает самые серьезные экономические и экологические проблемы, человек намного меньше использует возобновимые энергоресурсы. Не потому, что они меньше (они намного больше), а потому, что их колоссальная энергия непостоянна, распределена на больших пространствах, мало концентрирована и плохо поддается контролю.

Еще в 1978 г. ООН было введено понятие «новые и возобновляемые источники энергии», включавшее гидроэнергию, солнечную, геотермальную, ветровую, энергию морских волн, приливов и океана, энергию биомассы древесины, древесного угля, торфа, тяглового скота, сланцев, битуминозных песчаников.

Геофизические ресурсы энергии очень велики. Только близкие к поверхности суши и океана перемещения воздушных и водных масс имеют мощность порядка 25 ПВт, что в 2000 раз больше топливной мощности техносферы. Принципиальное отличие этих ресурсов от топливных заключается в том, что их использование само по себе не сопровождается загрязнением среды и не может повлиять на суммарный тепловой баланс планеты. Однако это совсем не означает их экологической нейтральности: эти ресурсы не могут быть ощутимо затронуты без того, чтобы не наступили трудно предсказуемые изменения климата и географической среды.

Гидроэнергия стоит на первом месте среди возобновимых ресурсов техносферы. Теоретический потенциал материкового стока близок к 6 ТВт (190 ЭДж/год). Реальный гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2,9 ТВт. Фактически в настоящее время для выработки электроэнергии используется менее 1/4 этого потенциала. В мире работают десятки тысяч ГЭС с общей электрической мощностью 660 ГВт. Для их работы на реках созданы водохранилища, часто целые каскады водохранилищ. Поскольку возраст большинства гидроэнергетических узлов насчитывает несколько десятилетий, а срок их амортизации колеблется от 50 до 200 лет, можно предвидеть немало проблем, связанных с реконструкцией гидроузлов. На рост использования гидропотенциала уже сейчас накладывается ряд экономических и экологических ограничений.

Суммарная оценка мощности устойчивых ветров в нижних слоях атмосферы имеет порядок 5 ТВт. Технически возможный объем ветроэнергетики мал по сравнению с этой величиной (максимальная оценка для 2020 г. равна 288 ГВт) и вряд ли составит более 2% всей энергетики техносферы, хотя в отдельных странах эта доля может быть намного больше. Общая установленная электрическая мощность ветроэнергетических установок промышленного типа в мире сейчас достигла 11 ГВт и, вероятно, будет увеличиваться.

Геотермальная энергия Земли, обусловленная гравитационной динамикой и радиоактивным распадом в недрах, в целом оценивается мощностью около 32 ТВт. Если бы ее выход к поверхности земли был равномерным (т.е. составлял 0,063 Вт/м²), то она была бы непригодна для использования. Однако значительные ее выходы локализованы в районах вулканической активности, где концентрация подземного тепла во много раз больше. По результатам обследования таких районов, геотермальные ресурсы мира, в принципе доступные для использования, оценены в 140 ГВт. При этом имеются в виду только геотермальные выходы, а не нагретые скальные породы. Освоены эти ресурсы пока еще мало. Общая установленная мощность ГеоТЭС в мире не превышает 1,5 ГВт.

Солнечная энергия по сравнению с другими видами энергии обладает исключительными свойствами: практически неисчерпаема, экологически чиста, управляема, а по величине в тысячи раз превосходит всю энергию других источников, которые может использовать человечество. Потенциал эксплуатационного ресурса солнечной энергии оценивается по мощности от 100 до 500 ТВт. Из-за малой плотности этой энергии техносфера потребляет ничтожную ее часть. Некоторое количество используется в пассивной форме - для создания благоприятного теплового режима в системах закрытого грунта. Эта форма использования, а также совершенствование технических средств теплового аккумулирования солнечной энергии и тепловых насосов имеет очень большую перспективу. Однако гелиоэнергетиков больше интересуют способы концентрирования солнечной энергии и ее прямое преобразование в электроэнергию. При этом решающее значение имеют такие факторы, как энергетическая освещенность, площадь улавливания, КПД преобразования и эффективность аккумулирования. Технический потенциал использования солнечной энергии оценивается в 500 ГВт. Общая мощность систем прямого преобразования солнечной энергии в настоящее время достигала 4 ГВт, в том числе наземных фотоэлектрических преобразователей - 100 МВт.

Электроэнергетика занимает в настоящее время более 25% энергобаланса техносферы: 3520 ГВт идут на выработку электроэнергии и попутного тепла, причем более 55% теряется в процессе преобразования, а выработанные 1580 ГВт распределяются между электроэнергией и полезным теплом в' соотношении 2:1. Доля электроэнергии в конечном потреблении составляет 9,7%.

Остальная суммарная мощность сжигания топлив в различных процессах превышает 9,2 ТВт. Почти половина этой мощности обеспечивается нефтью и нефтепродуктами, на втором месте уголь (24%), затем следует газ (18%) и некоммерческое растительное топливо (10%). В конечном потреблении эксплуатационной мощности первое место занимает производство (46%), второе - коммунальное хозяйство вместе со сферами обслуживания, управления и коммерции (37%) и третье - транспорт (17%). Суммарный КПД энергетики техносферы равен 30%. Энергетическая мощность современной техносферы по величине приблизительно равна 6% продукционной мощности биосферы (по энергии первичной брутто-продукции) и обладает таким же КПД, но использует во много раз более концентрированные и «грязные» источники.

Минеральные ресурсы. Только кислород, кремний и еще семь химических элементов составляют 99% массы континентальной земной коры. Средняя концентрация остальных элементов очень мала, но некоторые из них образуют скопления в виде рудных месторождений.

К распространенным металлам, необходимым в первую очередь для металлургии, относятся только алюминий, железо, магний, титан и марганец. Остальные металлы считаются геохимически редкими.

Важнейшим для экономики минеральным ресурсом является железная руда. Всего в мире ежегодно добывается около 1 млрд т железной руды. Рудное сырье добывается в основном двумя способами: открытым и подземным. Открытый способ экологически неприемлем: связан с образованием большого объема отходов пустой породы и нарушением огромных земельных площадей. Вообще функционирование металлургического комплекса сопряжено с образованием огромного объема отходов на всех стадиях - от сырья до готовой продукции.

Предприятия металлургии выплавляют около 1 млрд т различных металлов в год, и этой массе соответствует почти 7-кратное количество необогащенных руд, для добычи которых приходится извлекать еще на порядок большую массу горных пород и грунтов. К этому добавляется большая энергоемкость добывающих и металлургических производств.

Распространенность редких металлов в земной коре настолько мала, что для рентабельной добычи необходимо многократное превышение их концентрации в месторождениях над средним содержанием. Для ряда редких металлов существует реальная опасность исчерпания наиболее рентабельных месторождений.

Техносфера играет роль мощного концентратора редких металлов в пространстве биосферы. Многие из этих элементов и их соединений являются сильными ядами.

Потребление минеральных удобрений, самых главных из них - фосфорных, калийных и азотных, применяемых обычно в соотношении 1:1,5:3, - неуклонно растет. Источником фосфатов являются месторождения апатитов, фосфоритов и других фосфатных минералов, большая часть которых представляет собой преобразованные морские отложения. Калий является широко распространенным элементом (1,7% в земной коре) и концентрируется в месторождениях калийных солей морского происхождения, в основном в виде хлорида кальция или в смеси с хлоридами натрия и магния. Эксплуатационные запасы калия превышают 60 млрд т. Ресурс азота практически неисчерпаем, поскольку для производства аммиака, а затем и других соединений используется азот воздуха.

Важным сырьем для ряда процессов крупнотоннажной химии, в частности для производства минеральных удобрений и пестицидов, является сера. Распространенность серы в земной коре равна 0,09%. Приблизительно 30% потребности в сере покрывается за счет месторождений самородной (элементарной) серы вулканического происхождения или скоплений, возникших в результате деятельности серобактерий. Эти запасы невелики по сравнению с темпом их исчерпания.

Строительные материалы - это самая большая по массе и объему группа веществ, извлекаемых для нужд техносферы. Часть из них используется в том виде, в каком добывается, подвергаясь лишь механической обработке. Это бутовый и дробленый строительный камень, песок, гравий. Вторую группу составляют материалы, подвергаемые химической и термической обработке, - глины для производства кирпича и керамики, известняки, доломиты, гипс и другие нерудные материалы для производства цемента, штукатурки, бетонов, стекла, а также слюда и асбест. Месторождения этих материалов широко распространены, запасы велики, ежегодная мировая добыча близка к 4 млрд т.

 

 

Контрольные вопросы

1. Назвать главные этапы техногенеза, связав их с экономическим развитием цивилизации.

2. Сравнить техносферный обмен веществ с биосферным.

3. Дать классификацию природных ресурсов по разным критериям.

4. Охарактеризовать масштабы использования возобновимых ресурсов на примере земли, воды, биоресурсов.

5. Оценить мировые запасы невозобновимых природных ресурсов.

6. Описать общую структуру использования энергоресурсов

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА V. Техногенное загрязнение среды

 

	План:
	5.1. Техногенные эмиссии и воздействия 5.2. Загрязнение атмосферы 5.3. Загрязнение природных вод 5.4. Загрязнение земли 5.5. Радиационное загрязнение 5.6. Физическое волновое загрязнение среды

 

 

5.1. Техногенные эмиссии и воздействия

Эта глава посвящена техногенному загрязнению экосферы и среды обитания человека. Техногенное загрязнение среды является наиболее очевидной и быстродействующей негативной причинной связью в системе экосферы: «экономика, производство, техника, среда». Оно обусловливает значительную часть природоемкости техносферы и приводит к деградации экологических систем, глобальным климатическим и геохимическим изменениям, к поражениям людей. На предотвращение загрязнения природы и окружающей человека среды направлены основные усилия прикладной экологии.

Рис. 5.1. Классификация техногенных загрязнений окружающей среды

 

Классификация техногенных воздействий, обусловленных загрязнением среды, включает такие основные категории:

                 1.            Материально-энергетические характеристики воздействий: механические, физические (тепловые, электромагнитные, радиационные, акустические), химические, биологические факторы и агенты и их различные сочетания (рис. 5.1). В большинстве случаев в качестве таких агентов выступают эмиссии (т.е. испускания - выбросы, стоки, излучения и т.п.) различных технических источников.

                 2.            Количественные характеристики воздействия: сила и степень опасности (интенсивность факторов и эффектов, массы, концентрации, характеристики типа «доза - эффект», токсичность, допустимость по экологическим и санитарно-гигиеническим нормам); пространственные масштабы, распространенность (локальные, региональные, глобальные).

                 3.            Временные параметры и различия воздействий по характеру эффектов: кратковременные и длительные, стойкие и нестойкие, прямые и опосредованные, обладающие выраженными или скрытыми следовыми эффектами, обратимые и необратимые, актуальные и потенциальные; пороговость эффектов.

                 4.            Категории объектов воздействия: различные живые реципиенты (т.е. способные воспринимать и реагировать) - люди, животные, растения; компоненты окружающей среды (среда поселений и помещений, природные ландшафты, поверхность земли, почва, водные объекты, атмосфера, околоземное пространство); изделия и сооружения.

В пределах каждой из этих категорий возможно определенное ранжирование экологической значимости факторов, характеристик и объектов. В целом по природе и масштабам актуальных воздействий наиболее существенны химические загрязнения, а самая большая потенциальная угроза связана с радиацией. Что касается объектов воздействия, то на первом месте, конечно же, стоит человек. В последнее время особую опасность представляет не только рост загрязнений, но и их суммарное влияние, часто превышающее по конечному эффекту простое суммирование последствий.

Загрязнение окружающей среды относится к непреднамеренным, хотя и очевидным, легко осознаваемым экологическим нарушениям. Они выступают на первый план не только потому, что многие из них значительны, но и потому, что они трудно контролируются и чреваты непредвиденными эффектами. Некоторые из них, например, техногенная эмиссия СО₂ или тепловое загрязнение, принципиально неизбежны, пока существует топливная энергетика.

Количественная оценка глобального загрязнения. Химизация техносферы достигла к настоящему времени таких масштабов, которые заметно влияют на геохимический облик всей экосферы. Общая масса производимых продуктов и химически активных отходов всей химической промышленности мира (вместе с сопутствующими производствами) превысила 1,5 Гт/год. Почти все это количество может быть отнесено к загрязнителям. Но дело не только в общей массе, но и в числе, разнообразии и токсичности множества производимых веществ. В мировой химической номенклатуре значится более 10⁷ химических соединений; ежегодно их число возрастает на несколько тысяч. Однако подавляющее большинство производимых и используемых веществ не оценены с точки зрения их токсичности и экологической опасности.

Источники техногенных эмиссии подразделяются на организованные и неорганизованные, стационарные и подвижные. Организованные источники оборудованы специальными устройствами для направленного вывода эмиссии (трубы, вентиляционные шахты, сбросные каналы и желоба и т.п.);

эмиссии от неорганизованных источников произвольны. Источники различаются также по геометрическим характеристикам (точечные, линейные, площадные) и по режиму работы - непрерывному, периодическому, залповому.

Процессы и технологии. Источниками преобладающей части химического и теплового загрязнения являются термохимические процессы в энергетике - сжигание топлива и связанные с ним термические и химические процессы и утечки. В среднем в топливной теплоэлектроэнергетике на 1 т условного топлива выбрасывается около 150 кг загрязнителей.

Число двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в мире превысило 1 миллиард. Около 670 млн из них - двигатели автомобилей. Остальное количество относится к другим видам транспорта, сельхозмашинам, военной технике, малой моторной технике и стационарным ДВС. Более 80% автопарка приходится на легковые автомобили. Из 3,3 млрд т нефти, добываемой сейчас в мире, почти 1,5 млрд т (45%) используются всеми видами транспорта, в том числе 1,2 млрд т - легковыми автомобилями.

Технологическая цепь в черной металлургии включает производство окатышей и агломератов, коксохимическое, доменное, сталеплавильное, прокатное, ферросплавное, литейное производства и другие вспомогательные технологии. Все металлургические переделы сопровождаются интенсивным загрязнением среды. В коксохимическом производстве дополнительно выделяются ароматические углеводороды, фенолы, аммиак, цианиды и целый ряд других веществ. Черная металлургия потребляет большое количество воды. Хотя промышленные нужды на 80 - 90% удовлетворяются за счет систем оборотного водоснабжения, забор свежей воды и сброс загрязненных стоков достигают очень больших объемов, соответственно порядка 25 - 30 м³ и 10 - 15 м³ на 1 т продукции полного цикла. Со стоками в водные объекты поступают значительные количества взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, соединений тяжелых металлов.

Цветная металлургия, несмотря на относительно меньшие материальные потоки производства, не уступает черной металлургии по совокупной токсичности эмиссии. Выбрасывается большое количество твердых и жидких отходов, содержащих такие опасные загрязнители, как свинец, ртуть, ванадий, медь, хром, кадмий, таллий и др. При металлургической переработке сульфидных руд и концентратов образуется большая масса диоксида серы.

Технологии химической промышленности со всеми ее отраслями (базовая неорганическая химия, нефтегазохимия, лесохимия, оргсинтез, фармакологическая химия, микробиологическая промышленность и др.) содержат множество существенно незамкнутых материальных циклов. Основными источниками вредных эмиссии являются процессы производства неорганических кислот и щелочей, синтетического каучука, минеральных удобрений, ядохимикатов, пластмасс, красителей, растворителей, моющих средств, крекинг нефти. Список твердых, жидких и газообразных отходов химической промышленности огромен и по массе загрязнителей, и по их токсичности.

Различные технологии в обрабатывающих отраслях промышленности, в первую очередь в машиностроении, включают большое число разнообразных термических, химических и механических процессов (литейное, кузнечно-прессовое, механообрабатывающее производства, сварка и резка металлов, сборка, гальваническая, лакокрасочная обработка и др.). Они дают большой объем вредных эмиссии, загрязняющих среду. Заметный вклад в общее загрязнение среды вносят также различные процессы, сопровождающие добычу и обогащение минерального сырья и строительство.

Сельское хозяйство и быт людей по собственным отходам - остаткам и продуктам жизнедеятельности растений, животных и человека - по существу не являются источниками загрязнения среды, так как эти продукты могут включаться в биотический круговорот. Но, во-первых, для современных агротехнологий и коммунального хозяйства характерен концентрированный сброс большей части отходов, что приводит к значительным локальным превышениям допустимых концентраций органики и таким явлениям, как эвтрофикация и заражение водоемов. Во-вторых, что еще серьезнее, сельское хозяйство и быт людей являются посредниками и участниками рассредоточения и распространения значительной части промышленных загрязнений в виде распределенных потоков эмиссии, остатков нефтепродуктов, удобрений, ядохимикатов и различных употребленных изделий, мусора - от туалетной бумаги до заброшенных ферм и городов.

Между всеми средами существует постоянный обмен частью загрязнителей: тяжелая часть аэрозолей, газодымовых и пылевых примесей из атмосферы выпадает на земную поверхность и в водоемы, часть твердых отходов с поверхности земли смывается в водоемы или рассеивается воздушными потоками. Загрязнение среды влияет на человека прямо или через биологическое звено.

 

5.2. Загрязнение атмосферы

Состав, количество и опасность аэрополлютантов. Из 52 Гт глобальных антропогенных выбросов в атмосферу более 90% приходится на углекислый газ и пары воды, которые обычно не относят к загрязнителям. Техногенные выбросы в воздушную среду насчитывают десятки тысяч индивидуальных веществ. Однако наиболее распространенные, «многотоннажные» загрязнители сравнительно немногочисленны. Это различные твердые частицы (пыль, дым, сажа), окись углерода (СО), диоксид серы (SO₂), окислы азота (NO и NO₂), различные летучие углеводороды (СН_x), соединения фосфора, сероводород (H₂S), аммиак (NН₃), хлор (С1), фтористый водород (HF). Общая масса выбросов от всех организованных источников, эмиссии которых можно измерить, составляет около 800 млн т. В эти количества не входят загрязнения воздуха при ветровой эрозии, лесных пожарах и вулканических извержениях. Сюда не входит также та часть вредных веществ, которая улавливается с помощью различных средств очистки отходящих газов.

Особенно сильно загрязняется воздушный бассейн крупных промышленных городов, где техногенные потоки тепла и аэрополлютантов, особенно при неблагоприятных метеоусловиях (высоком атмосферном давлении и термоинверсиях), часто создают пылевые купола и явления смога - токсичных смесей тумана, дыма, углеводородов и вредных окислов. Такие ситуации сопровождаются сильными превышениями ПДК многих аэрополлютантов.

Земная атмосфера обладает способностью самоочищения от загрязняющих веществ, благодаря происходящим в ней физико-химическим и биологическим процессам. Однако мощность техногенных источников загрязнения возросла настолько, что в нижнем слое тропосферы наряду с локальным повышением концентрации некоторых газов и аэрозолей, происходят глобальные изменения. Человек вторгается в сбалансированный биотой круговорот веществ, резко увеличив выброс вредных веществ в атмосферу, но не обеспечив их вывод. Концентрация ряда антропогенных веществ в атмосфере (углекислый газ, метан, оксиды азота и др.) быстро растет. Это свидетельствует о том, что ассимиляционный потенциал биоты близок к исчерпанию.

Техногенные окислы серы и азота в атмосфере. Кислотные осадки. По ряду показателей, в первую очередь по массе и распространенности вредных эффектов, атмосферным загрязнителем номер один считают диоксид серы. Он образуется при окислении серы, содержащейся в топливе или в составе сульфидных руд. В связи с увеличением мощности высокотемпературных процессов, переводом многих ТЭС на газ и ростом парка автомобилей растут выбросы окислов азота, образующихся при окислении атмосферного азота. Поступление в атмосферу больших количеств SO₂ и окислов азота приводит к заметному снижению рН атмосферных осадков. Это происходит из-за вторичных реакций в атмосфере, приводящих к образованию сильных кислот - серной и азотной.

Растворение кислот в атмосферной влаге приводит к выпадению «кислотных дождей». Кислотные осадки особенно опасны в районах с кислыми почвами и низкой буферностью природных вод. Техногенная кислота, помимо прямого негативного действия на растения, животных и микрофлору увеличивает подвижность и вымывание почвенных катионов, вытесняет из карбонатов и органики почвы углекислый газ, закисляет воду рек и озер. Это приводит к неблагоприятным 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.

Нарушение озонового слоя. Ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всей наземной биоты и для здоровья людей. Был высказан ряд гипотез о причинах нарушения озонового слоя. Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном происхождении 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 + О₂ ¾® О₃.

 

Занос активных галогенов в верхние слои атмосферы опосредован летучими хлорфторуглеродами (ХФУ) типа фреонов (смешанные фторохлориды метана и этана, 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. Хлорфторуглероды обладают рядом полезных свойств, обусловивших широкое их применение в холодильных установках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках, огнетушителях и т.д.

Переход промышленности к новым озоносберегающим технологиям связан с большими финансовыми затратами. В последние десятилетия появились и другие, чисто технические пути заноса активных разрушителей озона в стратосферу: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы сверхзвуковых самолетов, 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.

Парниковый эффект и изменения климата. 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 загрязнения воздуха, но и о глобальном климате.

Главным фактором является уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности земли, т.е. усиление парникового эффекта.

Тенденции глобального потепления придается очень большое значение. По оценкам экспертов Всемирной метеорологической службы, при существующем уровне выбросов парниковых газов средняя глобальная температура в следующем столетии будет повышаться со скоростью 0,25°С за 10 лет. Ее рост к концу XXI в. может составить от 1,5 до 4°С. В северных и средних широтах потепление скажется сильнее, чем на экваторе. Казалось бы, такое повышение температуры не должно вызывать особого беспокойства. 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 2050 г. на 30 - 40 см, а к концу столетия - от 60 до 100 см. Это создаст угрозу затопления значительных прибрежных территорий.

В 1993 году Узбекистан присоединился к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата. Он также подписал в 1998 году и ратифицировал в 1999 году Киотский протокол. Для выполнения обоих международных соглашений была образована Национальная комиссия по изменению климата. В 1999 году эта комиссия подготовила первое национальное сообщение и представила его Сторонам на их пятой Конференции. Оно было подготовлено в рамках проекта "Страновое исследование Узбекистана по изменению климата" при финансовой поддержке ГЭФ и в сотрудничестве с ПРООН. В 1997 году Узбекистан начал проводить инвентаризацию антропогенных воздействий на климатическую систему, выполнять исследования и составлять прогнозы изменения климата. Результатом этой работы стали упоминавшееся выше первое национальное сообщение и Национальный план действий по сокращению выбросов парниковых газов. В связи с этим Узбекистану нужно будет обеспечить более эффективное использование энергии во всех ее секторах и внедрить в практику соответствующую тарифную политику. 9 октября 2000 года Кабинет Министров принял решение по вопросу о реализации национальной стратегии сокращения выбросов парниковых газов.

В настоящее время значительная часть эмиссии парниковых газов имеет техногенное происхождение. Наряду с подобными прогнозами существуют и определенные сомнения во всецело техногенной обусловленности климатических изменений. Они основаны, в частности, на том, что изменение глобальной температуры в промышленную эпоху все же не выходит за пределы диапазона естественных вековых колебаний температуры в прошлом, тогда как эмиссия парниковых газов намного превзошла естественные изменения.

 

5.3. Загрязнение природных вод

Загрязнение водоемов зависит от различных факторов миграции веществ в аквальных системах, среди которых важнейшими являются степень проточности водоема (река, озеро, водохранилище), масса и состав гидрополлютантов, температура и состав воды, насыщенность ее органикой, тип бассейна, количество и состав растений и животных водоема. Этими факторами определяется соотношение между осаждением, разбавлением, выносом и гидро- и биохимической трансформацией загрязнителей, т.е. путями самоочищения водоема.

Состав, количество и опасность гидрополлютантов. Основной причиной современной деградации природных вод Земли является антропогенное загрязнение. Главными его источниками служат:

§  сточные воды промышленных предприятий;

§  сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

§  стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

§  атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность водоемов и водосборных бассейнов. Кроме этого неорганизованный сток осадков (ливневые стоки, талые воды) загрязняет водоемы техногенными терраполлютантами.

Антропогенное загрязнение гидросферы в настоящее время приобрело глобальный характер и существенно уменьшило доступные эксплуатационные ресурсы пресной воды на планете. Общий объем промышленных, сельскохозяйственных и коммунально-бытовых стоков достигает 1300 км³ (по некоторым оценкам до 1800 км³), для разбавления которых требуется примерно 8,5 тыс. км³ воды, т.е. 20% полного и 60% устойчивого стока рек мира. Причем по отдельным водным бассейнам антропогенная нагрузка гораздо выше средних значений.

Общая масса загрязнителей гидросферы огромна - около 15 млрд т в год. К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды и другие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бактериями биогенная органика, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и минеральные удобрения.

Кроме химического загрязнения водоемов определенное значение имеют также механическое, термическое и биологическое загрязнение. Для определения опасности нарушений поверхностных природных водоемов важен еще и объем безвозвратного водопотребления. В основе оценки опасности всех видов нарушений лежит общий принцип, основанный на определении объемов загрязненных стоков и размеров превышений их нормативных уровней.

 

Загрязнение вод Узбекистана. В отличие от загрязнения атмосферы, где основное внимание обращается на глобальные характеристики, для загрязнения природных вод наибольший интерес представляют региональные, бассейновые особенности. По существующей санитарной классификации сточные воды в зависимости от степени загрязнения подразделяют на нормативно чистые (они не проходят очистки), нормативно-очищенные и загрязненные.

Основными источниками загрязнения воды в Узбекистане являются промышленность, сельское хозяйство и населенные пункты. Сооружения по очистке и удалению городских и промышленных сточных вод также серьезно загрязняют подземные воды тяжелыми металлами и вредными органическими веществами. Особую угрозу подзем ным водам представляют неочищенные сточные воды медицинских учреждений и лабораторий.

Помимо сбросов коллекторных и дренажных вод, содержащих соль, остатки удобрений и пестицидов, практически во все поверхностные воды, загрязняются промышленными сточными водами горнодобывающих и металлургических предприятий, теплоэлектростанций и предприятий сельского хозяйства. Чаще всего в сточных водах встречаются такие загрязнители, как железо, нефть, хлорорганические пестициды и другие органические вещества, тяжелые металлы и сухие отложения. Концентрации этих загрязнителей в несколько раз превышают ПДК.

Качество воды в большинстве водных объектов Узбекистана не отвечает нормативным требованиям. Ежегодно растет число створов с высоким уровнем загрязнения (более 10 ПДК), есть случаи экстремально высокого загрязнения (более 100 ПДК). Учет сброса сточных вод и система их оценки пока не упорядочены. Так, коллекторно-дренажные воды с орошаемых земель условно относятся к категории нормативно чистых, хотя обычно они загрязнены ядохимикатами, соединениями азота и фосфора. Для достижения нормального качества такие условно «чистые» воды требуют разбавления в 10-50 раз.

Существенная доля хозяйственно-питьевого водоснабжения базируется на подземных водах. Хотя они лучше защищены от проникновения поллютантов, но также подвергаются техногенному воздействию из-за загрязнения почвы и наземных водотоков. Оно происходит в первую очередь вокруг крупных промышленных центров, а также в районах интенсивного земледелия с применением химических удобрений, пестицидов и в местах расположения крупных животноводческих комплексов.

Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения вУзбекистане не может гарантировать требуемого качества питьевой воды. В 19% г. 75% исследованных проб были нестандартны по вкусовым качествам, 23% проб не отвечали гигиеническим требованиям по химическим и 11,4% - по микробиологическим показателям. В целом почти половина жителей страны потребляет недоброкачественную воду.

Приведенные данные свидетельствуют, что масштабы и темпы загрязнения гидросферы намного выше, чем других природных сред. Обостряющаяся водохозяйственная обстановка в Узбекистане из-за сброса загрязненных стоков в водные объекты и нерационального использования воды наносит огромный экономический ущерб. Нарастающая деградация природных вод требует решительных действий и специальных целевых программ по их спасению.

Загрязнение морей. Угрожающие размеры принимает загрязнение морей и всего Мирового океана, которому в условиях современной цивилизации отведена роль гигантской мусорной свалки. Реки выносят большую часть поступающих в них стоков в моря. В составе речного стока и атмосферных выпадений в разные части океана попадает 100 млн т тяжелых металлов. Почти 70% загрязнений морской среды связано с наземными источниками, поставляющими промышленные стоки, мусор, химикаты, пластмассы, нефтепродукты, радиоактивные отходы. К числу наиболее опасных загрязнителей морей относятся нефть и нефтепродукты. Общее загрязнение ими Мирового океана превысило 6 млн т в год, причем из всех источников вклад судоходства (включая аварии танкеров) стал уже выше поступления с материковым стоком: соответственно 35% и 31%. Каждая тонна нефти покрывает тонкой пленкой порядка 12 км² водной поверхности. По оценкам специалистов, нефтью уже загрязнена 1/5 акватории Мирового океана. Нефтяная пленка приводит к гибели живых организмов, млекопитающих и птиц, нарушает процессы фотосинтеза и, следовательно, газообмен между гидросферой и атмосферой.

 

5.4. Загрязнение земли

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 СО₂), а в гидросферу - около 15 млрд т загрязнителей, то на землю попадает ежегодно примерно 90 млрд т техногенных отходов. По некоторым оценкам, их общая масса в техносфере к концу 90-х годов превысила 4000 млрд т, что уже сопоставимо с массой живого вещества биосферы. Если даже преобладающая часть этой массы химически инертна, то все равно она вытесняет природные экосистемы на значительной площади.

Каждой тонне мусора на стадии потребления соответствует от 5 до 10 т отходов на стадии производства и 50-100 т при получении сырья. На каждого жителя Земли приходится в среднем за год 0,2 т отходов потребления, 1,5 т всех продуктов производства («отложенных» отходов) и около 14 т отходов переработки сырья.

С экоцентристской точки зрения, вся масса отходов опасна. Но для человека считается опасной лишь их часть - те, которые обладают тем или иным уровнем токсичности. Существуют различные оценки опасности отходов, загрязняющих землю. Ежегодно в мире образуется от 1 до 1,5 млрд т вредных производственных и 400-450 млн т вредных твердых бытовых отходов, загрязняющих поверхность земли. 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 - ПАУ и соединения типа диоксинов, а также разнообразные синтетические яды - биоциды.

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 осадки, содержащие токсичные вещества; аварийные выбросы и сбросы загрязняющих веществ.

Отходы производства и потребления. Масса отходов непосредственно связана с объемами потребления сырья и производства продукции. Поэтому главными поставщиками отходов и загрязнителей земли являются развитые промышленные страны. Но это не означает, что все отходы образуются и накапливаются именно на их территориях. В США, странах ЕЭС и Японии существует отчетливая тенденция вытеснения наиболее «грязных» сырьедобывающих производств и многоотходных технологий в другие, преимущественно в развивающиеся страны. К тому же осуществляемый развитыми странами масштабный экспорт потребительских товаров способствует распространению бытового мусора.

В Узбекистане ежегодно образуется около 3 млрд т отходов производства и потребления. На территории страны в отвалах, свалках, полигонах, хранилищах накоплено порядка 40 млрд т твердых отходов, в том числе более 0,5 млрд т токсичных промышленных отходов. Их количество ежегодно возрастает примерно на 60 млн т. Отсутствие соответствующих технологий переработки, необходимых мощностей и специального оборудования приводит к тому, что в качестве вторичных ресурсов используется только 22%, а полностью обезвреживается лишь 3,5% промотходов.

Одна из серьезных экологических проблем - твердые бытовые отходы (ТБО). В городах и крупных кишлаках Узбекистана каждый год образуется 70 млн м³ ТБО, т.е. почти по кубометру на каждого жителя. В целом по стране промышленным методом (на мусоросжигательных заводах) перерабатывается только до 5% ТБО, остальное идет в захоронения. Избавиться от отходов можно несколькими известными способами:

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

б) затопить (сохраняется опасность загрязнения акваторий);

в) сжечь (загрязняется воздух);

г) утилизировать.

Последний вариант предпочтителен, но он реален лишь для относительно небольшой части отходов и содержит немало технических, экономических и организационных трудностей. В мировой практике пока не найдены простые и эффективные решения этого вопроса. В развитых странах мира (США, Германия) сейчас утилизируется всего лишь 10% ТБО, а в Узбекистане и того меньше. К тому же следует помнить: все, что остается в золе и шлаках, в тепловыделяющих элементах ядерных реакторов, все, что накапливается в очистных устройствах - на фильтрах, в сорбентах, в осадках, тоже «должно куда-то деваться».

Тяжелые металлы. Живое вещество почти целиком состоит из самых легких химических элементов, в основном неметаллов. Содержание легких металлов - Са, Na, К и Mg - в сумме, как правило, не превышает 1%. Все прочие элементы могут находиться в составе организмов только в микро- и ультрамикроколичествах. Некоторые из них - железо, марганец, медь, цинк, кобальт - входят в состав сложных биомолекул или необходимых витаминов. Но их избыток, как и присутствие других металлов, даже в микроколичествах, вредно для организма. Все тяжелые металлы (ТМ) в той или иной степени ядовиты. К ним относят обычно элементы с удельным весом более 4,5 г/см³, хотя в число токсичных металлов входит и легкий бериллий.

По токсичности, присутствию в современной окружающей среде и вероятности попадания в живые организмы может быть выделена приоритетная группа ТМ: свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, таллий, висмут, олово, ванадий, сурьма. Несколько меньшее значение имеют хром, медь, цинк, марганец, никель, кобальт, молибден и селен. Все эти металлы токсичны. Они попадают в организм с пищей, водой, при вдыхании загрязненного воздуха и в зависимости от химической формы их соединений с той или иной скоростью выводятся из организма. Но незначительная их часть задерживается в органах и тканях, вступая в соединение с биогенными элементами и радикалами. Так как эти соединения не участвуют в нормальном обмене веществ и для большинства из них характерны длительные периоды полувыведения (от месяцев до десятков лет), происходит постепенное накопление ТМ, ведущее к различным поражениям и тяжелым хроническим заболеваниям.

Загрязнение среды тяжелыми металлами определяется не только количествами. Они образуются и при производстве других металлов - железа и алюминия, а также при сжигании топлива и переработке химического сырья. Эти вещества заключают в себе потенциал многократного отравления всего человечества.

Пестициды. Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Даже минеральные удобрения при неправильном их применении способны наносить экологический ущерб при сомнительном экономическом эффекте. Высокие дозы азотных удобрений являются одной из причин накопления в растениях нитратов. Сами по себе они не очень токсичны. Но при употреблении растительных продуктов в пищу содержащиеся в них нитраты под действием микрофлоры кишечника восстанавливаются в нитриты, которые во много раз токсичнее.

В 40-х годах нашего столетия для уничтожения вредных (с точки зрения человека) организмов начали широко применять синтетические органические соединения - пестициды. В зависимости от объекта назначения их подразделяют на инсектициды (средства борьбы с насекомыми), гербициды (средства борьбы с сорняками), фунгициды (средства борьбы с грибковыми заболеваниями) и др. Ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью и представляет угрозу для других групп организмов, в том числе для людей. Поэтому все они - биоциды, т.е. вещества, угрожающие различным формам живого. Даже сравнительно мало токсичные пестициды плохо подвергаются ферментативному разложению. Большинство организмов не располагает соответствующими механизмами детоксикации.

          В  период  существования  Советского  Союза процент  применения  агрохимикатов  был  весьма высоким.   Фосфорные  и  калийные  удобрения ввозились,  в  частности,  из  других  регионов Советского Союза (Казахстан и Россия).  Заводы по производству  удобрений  в  Навои  и  Фергане продолжают производить азотные удобрения.  Хотя потребности Узбекистана  в  удобрениях высоки,  сельское  население -  как  новые  фермеры, так  и  декханские  хозяйства -  не  имеют  возможности  покупать  значительное  количество удобрений,  в  которых  они  нуждаются.  Соответственно,  уменьшение  использования агрохимикатов на 35-40% по сравнению с прежним уровнем  имеет  социально-экономические  причины.  

 

Пестициды постепенно накапливаются в почве и воде, а затем по пищевым цепям переходят в растения, в животных и организм человека. Их обнаруживают в воде и воздухе, в организмах животных и человека даже в тех районах земного шара, где никогда не проводились химические обработки растений. В результате загрязнения почвы и заражения биосферы гибнут целые популяции полезных насекомых, рыб, птиц и других животных. По данным ВОЗ, отравление пестицидами каждый год поражает в мире до двух миллионов человек и уносит до 40 тыс. человеческих жизней. Спустя более полувека с начала применения пестицидов следует признать, что беспрецедентная химическая война с вредителями сельского хозяйства практически полностью проиграна.

Загрязнение территорий особо опасными токсикантами.

С производством и применением пестицидов связано появление в окружающей среде еще одной группы крайне ядовитых веществ - диоксинов. Они оказались образовавшимися в процессе производства примесями к некоторым гербицидам. Диоксины очень стойки: период полувыведения у человека - больше года. Диоксины могут образовываться при сжигании угля, углеводородов, пластмасс.

Ежегодно в мире производится около 500 млн т опасных отходов. Ими загрязняются значительные земельные площади и водоемы.

Опасные отходы называют «бомбой замедленного действия» в силу их кумулятивного воздействия на окружающую среду. При их складировании происходят многочисленные вторичные химические процессы, и в среду поступают не только известные химикам токсиканты, но и совершенно новые, непредсказуемые по своему воздействию на человека и экосистемы вещества.

Загрязнение почв нефтью и нефтепродуктами в местах их добычи, переработки и транспортировки превышает фоновое в десятки раз. Наиболее опасные формы нефтяного загрязнения связаны с многочисленными повреждениями нефтепроводов, когда на местах разливов нефти гибнут многие растения и животные. Из-за нефтяных загрязнений в почве накапливаются стойкие ПАУ, среди которых есть сильные канцерогены.

 

5.5. Радиационное загрязнение

Техногенные добавки к радиационному фону. Научные открытия и развитие физико-химических технологий в XX в. привели к появлению искусственных источников радиации, представляющих большую потенциальную опасность для человечества и всей экосферы. Этот потенциал на много порядков больше естественного радиационного фона, к которому адаптирована вся живая природа.

Фон обусловлен рассеянной радиоактивностью земной коры, проникающим космическим излучением, потреблением с пищей биогенных радионуклидов и составлял в недавнем прошлом 8-9 микрорентген в час. Из-за неравномерности распределения источников излучения в земной коре существуют некоторые региональные различия фона и его локальные аномалии.

Указанный уровень фона был характерен для доиндустриальной эпохи и в настоящее время несколько повышен техногенными источниками радиоактивности - в среднем до 11-12 мкР/ч при среднегодовой ЭЭД в 2,5 мЗв. Эту прибавку обусловили:

§  технические источники проникающей радиации (медицинская диагностическая и терапевтическая аппаратура, радиационная дефектоскопия, источники сигнальной индикации и т.п.);

§  извлекаемые из недр минералы, топливо и вода;

§  ядерные реакции в энергетике и ядерно-топливном цикле;

§   испытания и применение ядерного оружия.

Деятельность человека в несколько раз увеличила число присутствующих в среде радионуклидов и на несколько порядков - их массу на поверхности планеты. Главную радиационную опасность представляют запасы ядерного оружия, топлива и радиоактивные осадки, которые образовались в результате ядерных взрывов или аварий и утечек в ядерно-топливном цикле - от добычи и обогащения урановой руды до захоронения отходов. В мире накоплены десятки тысяч тонн расщепляющихся материалов, обладающих колоссальной суммарной активностью.

Пока еще трудно говорить о влиянии техногенного превышения естественного фона радиации на биоту экосферы. Мы еще не знаем, как может сказаться на биоте океана разгерметизация затопленных контейнеров с радионуклидами и реакторов затонувших подводных лодок.

Радиационная обстановка на территории Узбекистана.

Значительная техногенная радиационная нагрузка, помимо технических источников, обусловлена рассеянием радионуклидов в результате плохо изолированных скоплений радиоактивных отходов (РАО), образовавшихся в то время.

Совокупность обстоятельств, связанных с радиационным загрязнением привела к значительному пересмотру нормативных доз облучения.

Поскольку  Узбекистан  не  производит электроэнергии  на  атомных  электростанциях,  его радиоактивные  отходы -  это  только  отходы исследовательских  и  медицинских  учреждений,  а также  некоторых  промышленных предприятий.  В год  производится  замена  примерно  десяти  таких источников  радиоактивных  отходов.   Кроме  того, порядка 400 л  жидких  радиоактивных  отходов образуется  в результате исследований, проводимых в Институте ядерной физики. Вопросами  сбора,  транспортировки  и захоронения  радиоактивных  отходов  занимается государственный орган по управлению ликвидацией радиоактивных  отходов.

 

Другие объекты. Проблема радиоактивных отходов.

Одна из наиболее острых экологических проблем в стране - проблема радиоактивных отходов. Был составлен государственный регистр мест и объектов добычи, переработки, использования, хранения и захоронения радиоактивных веществ, РАО, источников ионизирующих излучений.

Недалеко от г. Янгиабад площадь более 50 кв. км занимают радиоактивные отходы общим объемом 500 тыс. куб. м. Интенсивность гамма-излучения составляет от 60 до 1500 мкР/час. В районе города Красногорска размещены отходы уранового производства общей площадью более 600 тыс. куб. м. Интенсивность гамма-излучения превышает 600-1500 мкР/час.        Загрязнение радионуклидами установлено на участках добычи урана в Зафарабаде (Кызылкумы), где интенсивность гамма-излучения составляет от 200 до 1500 мкР/час, в некоторых местах достигая 2500-3000 мкР/час.       

 Источником радиационной опасности также являются хвостохранилища Навоийского горно-металлургического комбината (ГМЗ-1), расположенного на левом берегу реки Зарафшан. Площадь хвостохранилища составляет 630 га, высота дамбы - 15 м. Радиоактивность хвостов достигает 90 кБк/кг, а уровень гамма-поля на дамбах хвостохранилища составляет от 300 до 500 мкР/час.         В районе г. Учкудук расположен склад забалансовых урановых руд объемом более 3 млн тонн. Мощность экспозиционной дозы составляет 10-400 мкР/час.

 

В результате радиационного обследования городов и населенных пунктов страны выявлены сотни участков локального радиоактивного загрязнения, характеризующихся мощностью дозы от десятков мкР/ч до десятков мР/ч. На этих участках находят утерянные, выброшенные или произвольно захороненные источники ионизирующих излучений различного назначения, изделия со светосоставом, технологические отходы производств и содержащие радионуклиды стройматериалы. Эти загрязнения повышают риск для населения получить опасную дозу облучения в самом неожиданном месте, в том числе и в собственном доме, когда, например, строительные панели становятся источником ионизирующего излучения.

 

5.6. Физическое волновое загрязнение среды

Под общим условным названием волнового загрязнения среды здесь объединена большая группа разнородных физических явлений и воздействий, которые имеют колебательную, волновую природу и исходят от технических источников. Это вибрация, акустические и электромагнитные воздействия, охватывающие колоссальный диапазон частот - от долей герца до миллионов мегагерц. В современной среде обитания человека они становятся заметным фактором его экологии.

Вибрация. Под вибрацией понимают малые механические колебания низкой частоты, возникающие в телах под воздействием переменного физического поля. Вибрация тел с частотой более 16-20 Гц сопровождается акустическим эффектом. Вибрацию характеризуют такие основные параметры: амплитуда Л (мм), виброскорость V (м/с), виброускорение а (м/с²), частота / (Гц). При оценке вибрационной нагрузки на человека учитываются виброускорение (виброскорость), диапазон частот и время воздействия вибрации. Для нормирования и контроля используются средние квадратические значения виброускорения или виброскорости, а также их логарифмические уровни, выраженные в децибелах (дБ).

В зависимости от способа передачи на человека вибрацию подразделяют на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, и локальную, передающуюся через руки. Предельно допустимый уровень общей вибрации регламентируется в частотном диапазоне от 1 до 63 Гц, локальной вибрации - от 8 до 1000 Гц.

К основным источникам вибрации в окружающей среде относят: городской и железнодорожный рельсовый транспорт, инженерное оснащение зданий (лифты, компрессоры, холодильные установки), тяжелые грузовые автомобили, строительные машины, технологическое оборудование ударного действия (молоты, прессы и т.п.).

Вибрация относится к вредным факторам, обладающим большим биологическим эффектом. Население страдает главным образом от общих вибраций, распространяющихся от сильных внешних источников по территории населенного пункта, достигая жилых и общественных зданий. В определенных условиях строго дозированная слабая вибрация может оказывать и лечебное действие на организм человека.

Акустические воздействия. Человек всегда жил в условиях природного акустического фона, который, как правило, не оказывал неблагоприятного воздействия. Техногенез привел к появлению большого числа искусственных акустических эмиссии, ставших одной из форм загрязнения окружающей среды.

Шум. С физической точки зрения, шум представляет собой неупорядоченное сочетание звуков различной частоты и интенсивности. Шум характеризуется звуковым давлением Р (Па), интенсивностью звука / (Вт/м²) и частотным диапазоном. Восприятие звука человеком зависит от частоты, интенсивности и звукового давления. Область слухового восприятия человека с нормальным слухом лежит в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуком, выше 20 кГц - ультразвуком.

Основными техногенными источниками шума являются автомобильный, авиационный и железнодорожный транспорт, газотурбинные установки, компрессорные станции, шумные производства промышленных предприятий. Средние уровни звука на автомагистралях крупных городов составляют 73-83 дБА, а максимальные - 90-95 дБА. В жилых домах вдоль магистралей шум достигает 62-77 дБА при санитарных нормах 40 дБА в дневное время и 30 дБА ночью. В условиях шумового дискомфорта проживает 17 млн чел, примерно 30% городского населения страны. Кроме того, 3-4% горожан подвержено существенному воздействию авиационного шума.

Инфразвук - это область неслышимых акустических колебаний с частотами менее 16 Гц. В воздухе инфразвук поглощается мало и благодаря большой длине волны может распространяться на большие расстояния. Инфразвуковые источники могут быть как естественного, так и техногенного происхождения. Многие явления природы (землетрясения, морские бури, обдувание сильным ветром строительных конструкций) сопровождаются инфразвуковыми колебаниями. Техногенными источниками инфразвука являются тихоходные крупногабаритные машины и механизмы: виброплощадки с числом циклов менее 20 раз в секунду, ракетные двигатели, двигатели внутреннего сгорания большой мощности, газовые турбины, компрессоры, транспортные средства и т.п. Неслышимый инфразвук может вредно воздействовать на организм человека, особенно на его психическое состояние. Степень воздействия инфразвука зависит от частотного диапазона, уровня звукового давления и длительности. По санитарным нормам уровень инфразвука на территории жилой застройки не должен превышать 90 дБ.

Электромагнитные воздействия. Вся биота экосферы существует под воздействием магнитного поля Земли. За миллионы лет эволюции биологические системы приспособились к географическим особенностям, уровню и колебаниям магнитного поля и природных электромагнитных воздействий.

Известно, что на человека непрерывно действуют электрическое поле напряженностью 120-150 В/м и магнитное поле Земли напряженностью 24-40 А/м. Колебания этих значений связаны с электромагнитными явлениями в атмосфере и ионосфере Земли и зависят от солнечной активности. Предполагают, что на изменения геомагнитной активности в первую очередь реагируют центральная нервная и сердечно-сосудистая системы. Есть данные, что во время магнитных бурь увеличивается смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, возрастает число дорожно-транспортных происшествий и других аварий.

Электромагнитное поле Земли служит для биосферы своеобразным щитом и является важным экологическим фактором. Опыты над животными показали, что заметное уменьшение геомагнитного поля так же, как и экранировка от электрических полей, вызывают изменения процессов жизнедеятельности. Если естественное поле Земли необходимо для живого мира, то сильные электромагнитные излучения от искусственных источников способны оказать губительное воздействие на человека, растения, животных и привести к значительным функциональным нарушениям. Всемирная организация здравоохранения включила электромагнитное загрязнение среды обитания в число наиболее важных экологических проблем.

Основными техногенными источниками электромагнитных полей (ЭМП) и неионизирующих электромагнитных излучений служат воздушные линии электропередач (ЛЭП) высокого напряжения, радио- и телевизионные передающие станции, радиолокационные и навигационные средства. На значительных территориях, особенно вблизи высоковольтных ЛЭП, радио- и телецентров, радиолокационных установок, напряженности электрического и магнитного полей увеличены по сравнению с естественным электромагнитным фоном на 2 - 5 порядков.

Биологически значимыми являются электрические и магнитные поля частотой 50 Гц, создаваемые воздушными линиями и трансформаторными подстанциями. ЭМП промышленной частоты в основном поглощаются землей, поэтому на небольшом расстоянии от ЛЭП напряженность этого поля быстро падает. Тем не менее, под проводами ЛЭП с напряжением 750 кВ на уровне 1,8 м от поверхности земли создается магнитное поле напряженностью порядка 24-100 А/м. В местах провисания проводов эти значения увеличиваются в 3-5 раз, а напряженность электрического поля составляет от 10 до 100 кВ/м, что многократно превышает предельно допустимый уровень. Несмотря на это, в непосредственной близости и даже прямо под высоковольтными ЛЭП размещается большое количество садово-огородных участков населения.

Радиотелевизионные передающие центры, излучающие в окружающую среду волны особо высокочастотных диапазонов, создают зоны с повышенными уровнями ЭМП. Широкое использование современных систем навигационного и радиотехнического оборудования (мощных радиолокаторов, направленных антенн кругового обзора и т.п.) привело на территориях аэропортов и их окрестностях к превышению допустимых уровней электромагнитных излучений сверхвысоких частот и созданию на местности зон большой протяженности с высокой плотностью потока энергии. Установлено также влияние на организм человека электромагнитных излучений, источниками которых служат бытовые электроприборы (телевизоры, дисплеи, микроволновые печи и др.). Так, например, при работе фена магнитная индукция на расстоянии 3 см равна 2000 мкТ, электробритвы - 1500 мкТ, тогда как естественный геомагнитный фон составляет 30-60 мкТ.

Электромагнитные колебания характеризуются длиной волны. \ (м), частотой колебаний f (Гц) и скоростью распространения колебаний V (м/с), которые связаны соотношением

V = lf

В зависимости от частоты колебаний (длины волны) электромагнитные излучения радиочастот разделяют на ряд диапазонов (НЧ, ВЧ, СЧ и т.д.). Переменное ЭМП является совокупностью двух взаимосвязанных полей - электрического и магнитного, которые характеризуются соответствующими векторами напряженности Е (В/м) и Н (А/м). ЭМП несет энергию, определяемую плотностью потока энергии (ППЭ), которая выражается в Вт/м². У источников ЭМП различают две зоны: ближнюю (зону индукции) и дальнюю (волновую, или зону излучения). Ближняя зона это зона, где ЭМП еще не сформировалось. В этой зоне электромагнитная составляющая напряженности выражена слабо, поэтому ЭМП оценивается обычно электрической составляющей напряженности поля Е (В/м). В дальней зоне ЭМП сформировалось и оценивается ППЭ (Вт/м²).

Биологическое действие ЭМП зависит от интенсивности воздействия частоты, продолжительности и режима облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный), размеров облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей организма. Гигиеническими нормами регламентируются в зависимости от частотного диапазона электромагнитного излучения значения Е, Н или ППЭ.

5.7. Предприятия связи и окружающая среда

Предприятия телекоммуникации  в отличие от химических, нефтехимических, металлургических и других подобных предприятий и сооружений по отрицательному воздействию на атмосферу и гидросферу условно можно отнести к сравнительно «чистым».

Однако, при сооружении объектов связи, хотя и на незначительной площади поверхности земли происходит нарушение экологического баланса. Технологические процессы и оборудование, используемое в связи, все же являются источникам определенного количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу и попадающих в гидросферу. Помимо этого значительно число предприятий и сооружений связи являются мощным источником электромагнитных полей, охватывающих большие пространства и отрицательно воздействующих на экологический баланс ионосферы. Из-за вышеуказанного в промышленности связи необходимо серьезное внимание уделять вопросам оценки ее воздействия на окружающую среду и разрабатывать природоохранные мероприятия. 

При проектировании строительства и реконструкции кабельных линий связи должны выполняться требования экологической безопасности и охраны здоровья населения, предусматриваться мероприятия по охране природы, ра­циональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды.

Для исключения и возмещения наносимого ущерба природной среде и возникновения нежелательных экологических воздействий, особенно в наибо­лее ранимых и опасных регионах (государственные заповедники и национальные природные парки, места миграции ценных животных, нерестилища рыб ценных пород, береговые зоны морей, рек, районы вечной мерзлоты, горная местность с осыпными и камнепадными явлениями и др.), в проектах строи­тельства линейно-кабельных сооружений связи должны предусматриваться природоохранные мероприятия или средства компенсации причиненного ущерба.

В местах отсутствия дорог трассы кабельных линий связи следует, по возможности, размещать на землях несельскохозяйственного назначения или непригодных для сельского хозяйства, а также на землях лесного фонда за счет непокрытых лесом площадей, занятых малоценными насаждениями, с макси­мальным использованием существующих просек. Для строительства ка­бельных линий связи допускается предоставление земель более высокого ка­чества. В случаях, когда прокладка кабеля вынужденно предусматривается по пахотным землям, проектом организации строительства необходимо учитывать ограничение времени производства работ на период, необходимый для уборки урожая.

При разработке траншей и котлованов для прокладки по сельскохозяйственным угодьям (пашня, пастбища и др.) и землям лесных хозяйств по согласо­ванию с землепользователями должны предусматриваться мероприятия по ре­культивации временно отводимых на период строительства земель и средства на восстановление плодородного слоя почвы. В проектах строительства кабельных переходов через водные преграды должны предусматриваться мероприятия, исключающие возможность загряз­нения окружающей среды, а также обеспечивающие сохранение рыбных запа­сов.

При проектировании предприятий связи и сооружений связи должно предусматриваться экономное использование земли и эффективные средства защиты окружающей среды от загрязнения. Технические решения должны предусматривать снижение загрязненности до допустимого уровня или ликвидации вредных выбросов в атмосферу. Наибольшая концентрация каждого вредного вещества, эмиссируемого предприятием, не должна превышать предельного допустимых концентраций, устанавливаемых нормами.

Помимо этого в проекте строительства предприятий и сооружений связи обязательно должны быть включены вопросы, связанные с восстановлением (рекультивацией) земельного участка и приведением его в состояние, пригодное для дальнейшего использования.

Предприятия и сооружения связи являются источником мощного излучения полей радиочастот, поэтому следует отделять от жилой застройки санитарно – защитными зонами, размер которых определяется степенью неблагоприятного воздействия на здоровье и санитарно – гигиенический условия жизни населения.

Таким образом, для решения вопросов при проектировании и сооружении объектов связи для обеспечения охраны окружающей среды следует предусматривать технологические процессы и производственное оборудование, при котором должны отсутствовать или не превышать допустимых значений:

- выделение в воздух помещений, в атмосферу и сточные воды;

- вредных веществ, а также тепа и влаги в рабочие помещения;

- шум, вибрации, ультразвук;

- электромагнитные поля, оптическое и ионизирующее излучение и статические электричество.

При разработке производственных и технологических проектов следует предусмотреть:

- замену вредных веществ и производстве безвредными;

- замену процессов и технологических операций, связанных с возникновением шума, вибрации и других вредных факторов процессами или   операциями, при которых отсутствует или уменьшается интенсивности этих факторов;

- замену твердого и жидкого топлива газообразным.

Решение проблем охраны окружающей среды требует тщательного анализа, системного подхода к решению проблемы, то есть изучения всех аспектов в их окружающей среде, но и влияние окружающей среды на человеческое общество.

5.8. Экология на предприятиях связи

Предприятия связи, а также сооружения связи не наносят большого ущерба экологическому равновесию природы. В отличии от таких предприятий как перерабатывающие предприятия, горнодобывающие, химические, нефтехимические, целлюлозно-бумажные и другие, предприятия связи по своему отрицательному воздействию на атмосферу, гидросферу, биосферу и литосферу условно можно отнести к сравнительно чистым. Но все же современное оборудование связи и технологические процессы, с помощью которых осуществляется процесс телефонизации абонентов в какой-то мере все же наносят отрицательное воздействие на окружающую среду, что и приводит к нарушению экологического баланса. Например: при организации радиосвязи появляются электромагнитные поля которые охватывают большие пространства и действуют на биологические объекты. В этом примере необходимо уделить внимание вопросу защиты биологических объектов от электромагнитных полей.

Сегодня при проектировании средств связи и при строительстве объектов связи нужно предусматривать средства защиты окружающей среды от возможного загрязнения и даже незначительного, а также экономно использовать земли. В технические решения при строительстве средств связи должны быть предусмотрены требования по снижению загрязненности до допустимого уровня и снижение вредных выбросов в атмосферу. В каждый проект при проектировании средств связи необходимо включать мероприятия по защите окружающей среды от загрязнений.

При строительстве кабельной канализации нарушается верхний слой плодородной почвы, поэтому в проекты строительства предприятий и сооружений связи обязательно нужно включить действия связанные с восстановлением (рекультивацией) земельного участка, а также меры по приведению этого земельного участка в пригодное для дальнейшего использования состояние. По существующему законодательству рекультивацию земель производит предприятие, организация или учреждение, осуществляющее работы по строительству.

    Экологический вопрос о воздействии предприятий связи на окружающую среду поставлен совсем недавно, поэтому нужно приложить не мало усилий для решения этой проблемы. Прежде всего, необходимо получить данные по воздействию объектов и сооружений связи на окружающую среду которые помогут устранить источники вредных воздействий и обеспечить развитие отрасли связи с учетом требований сохранения экологического равновесия. Но уже сегодня при производстве оборудования и строительстве сооружений связи для защиты окружающей среды нужно предусматривать технологические процессы, в которых должны отсутствовать или не превышать допустимых значений. Например: выделение в воздух производственных помещений и в окружающую среду вредных веществ и избыточного тепла, шумов, вибраций, ультра- и инфразвуков. При проектировании производственных процессов следует предусматривать замену в производстве вредных веществ на безвредные. Например: замена твердого и жидкого топлива газообразным.

В процессе производства аппаратуры связи используется целый комплекс технологических приемов, связанных с переработкой различных по своей физической периоде исходных материалов, последующей обработкой и сборкой деталей для получения функционально завершенного изделия. В технологиях производства аппаратуры связи используются процессы, отрицательно воздействующие на окружающую среду это - литье, термическая, гальваническая и механическая обработка, резка, сварка, пайка и окраска.

 

 

 

Контрольные вопросы

1. Указать виды техногенных загрязнений окружающей среды и масштабы глобального загрязнения.

2. Назвать основные источники техногенных эмиссии и указать относительный вклад промышленных отраслей в загрязнение среды.

3. Объяснить источники и механизмы таких явлений, как образование кислотных осадков, парниковый эффект, изменение климата, нарушение озонового слоя.

4. Указать главные источники загрязнения природных вод и поверхности земли.

5. Рассказать об основных проблемах радиационного загрязнения.

6. Охарактеризовать главные виды физического волнового загрязнения среды.

ГЛАВА VI. Основные типы техногенных поражений и экологическая безопасность

 

	План:
	6.1. Основные типы экологических поражений и их территориальных проявлений. 6.2. Примеры экологических поражений, вызванных хозяйственной деятельностью. 6.3. Зависимость здоровья населения от качества окружающей среды. 6.4. Определение экологической безопасности,  процедура управления экологическим риском.

 

 

6.1. Техногенные поражения

Основные понятия. Классификация. Под экологическим поражением подразумевается значительное нарушение условий природной среды, которое приводит к деструкции экологических систем, хозяйственной инфраструктуры, серьезно угрожает здоровью и жизни людей и наносит существенный экономический ущерб. Экологические поражения бывают: резкие, внезапные, связанные с чрезвычайными ситуациями, и протяженные во времени.

Чрезвычайные ситуации (ЧС) с точки зрения их происхождения подразделяются на:

§  природные (опасные природные явления и стихийные бедствия: землетрясения, извержения вулканов, оползни, наводнения, природные пожары, ураганы, сильные снегопады, лавины и т.п.);

§  техногенные (промышленные, транспортные и коммуникационные аварии, обрушения зданий и сооружений, обвалы, взрывы, пожары и т.п.);

§  биолого-социальные (инфекционная заболеваемость населения, массовое заболевание и гибель животных, поражение болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур, резкое изменение состояния животного и растительного мира и т.п.).

В зависимости от масштабов распространения и тяжести последствий ЧС подразделяется на локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные и трансграничные. Крупные ЧС, повлекшие за собой человеческие жертвы и значительный материальный ущерб, определяют как катастрофы. Стихийные бедствия, техногенные аварии и катастрофы, вызвавшие негативные изменения состояния природной среды и биоты, относят к ЧС экологического характера.

Протяженные во времени экологические поражения обычно являются последствием природных или техногенных катастроф, имеют затухающий характер и сопровождаются сукцессиями. Но есть и такие, которые постепенно развиваются в результате хронических техногенных загрязнений или экологических ошибок и просчетов в создании новых хозяйственных объектов и преобразовании территорий. Между некоторыми природными и антропогенными экологическими поражениями нет четких границ. Так, часто невозможно установить истинную причину лесного пожара; оползни и наводнения могут быть следствием технических аварий, а разрушения зданий - результатом тектонических сдвигов. Все региональные и локальные экологические поражения вносят существенный вклад в глобальное нарушение биосферы, в деградацию природной среды на планете.

Зоны экологического поражения. Закон Республики Узбекистан «Об охране окружающей природной среды» устанавливает:

§  «участки территории, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных», объявляются «зонами чрезвычайной экологической ситуации» (ЗЧЭС);

§  «участки территории, где в результате хозяйственной или иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны», объявляются «зонами экологического бедствия» (ЗЭБ). Придание определенным территориям статуса ЗЧЭС и ЗЭБ влечет за собой меры социально-экономической реабилитации, требующие больших финансовых затрат. Необходима разработка вполне определенных количественных критериев объективного выделения и определения границ ЗЧЭС и ЗЭБ, а также норм экологической безопасности.

Твхногвнныв аварии и катастрофы. Наибольшую экологическую опасность представляют техногенные катастрофы, которые сопровождаются выбросом вредных химических и радиоактивных материалов в окружающую среду. Это неконтролируемые события, которые могут стать причинами смерти и травм большого числа людей, приводящие к большим экономическим потерям и существенному загрязнению окружающей среды. При оценке масштабов техногенных аварий и катастроф за основу могут приниматься различные показатели: количество погибших; общее число пострадавших; характер ущерба окружающей среде; финансовые потери и др.

Весьма ощутимый ущерб природной среде могут наносить политические и социальные чрезвычайные ситуации - вооруженные конфликты с применением средств массового поражения, экстремистская политическая борьба, терроризм и др. Примером может служить загрязнение вод Персидского залива, вызванное утечкой нефти из скважин, поврежденных в ходе ирано-иракского конфликта. Большой экологический ущерб нанесли массированные воздушные бомбардировки силами НАТО территории Югославии.

В целом промышленные аварии и катастрофы являются весьма существенным негативным фактором для состояния окружающей природной среды и здоровья населения. Происходящие в результате катастроф нарушения естественных экосистем и гибель многих компонентов биоты могут носить необратимый характер.

Экологические поражения, вызванные хозяйственной деятельностью, совсем не обязательно связаны с авариями и катастрофами. Они могут быть результатом неполного или ошибочного учета экологических слагаемых любой территориальной деятельности. Такие просчеты встречаются очень часто. Главные из них:

§  значительное превышение предельно допустимой техногенной нагрузки на территорию;

§  неправильное размещение хозяйственных объектов, при котором экономическая эффективность рассчитывается без учета экологических параметров территории;

§  ошибочная оценка экологических последствий антропогенного преобразования природных ландшафтов.

Эти обстоятельства тесно взаимосвязаны. Они становятся источником возникновения кризисных зон, где происходит хроническое нарушение качества окружающей среды и возрастает вероятность экологического поражения. Такие зоны могут охватывать большие территории в десятки тысяч квадратных километров или ограничиваться дефектами в функционально-планировочной и отраслевой структуре какого-нибудь промышленного центра.

Примерами масштабных экологических поражений, связанных с неправильной хозяйственной деятельностью, могут быть глубокие нарушения эколого-экономических и социально-экологических условий на территориях и акваториях крупных бассейнов.

Арал и Приаралье имеют трагичную судьбу. Здесь постепенно назрела экологическая катастрофа, ставшая одним из крупнейших социально-экономических поражений СССР. Уже в начале 60-х годов был достигнут предел гидрологического равновесия бассейна. В это время озеро-море имело площадь 61 тыс. км², объем 1000 км³, глубину до 65 метров. Сыр-Дарья и Амударья приносили в Арал около 30 км³ воды в год. Оросительные системы в бассейнах этих рек на площади 5 млн га потребляли 50-60 км³ воды. Море давало около 35 тыс. т рыбы в год. В Приаралье еще сохранялись своеобразные и богатые видами экосистемы. В течение последующих 25 лет в погоне за мнимой «хлопковой независимостью» в республиках Средней Азии и на юге Казахстана насаждалась монокультура хлопка и происходило безоглядное расширение масштабов ирригации. Вступали в строй новые водохранилища, магистральные каналы и оросительные системы. Орошаемые площади увеличились до 7,2 млн га, а суммарный водозабор на орошение возрос вдвое и достиг 118 км³ в год. Это привело к резкому сокращению речного стока (до 4-5% от естественного!), и Арал стал быстро высыхать. Одновременно из-за избыточного обводнения и плохого дренажа происходило подтопление и засоление больших площадей, потеря огромных земельных массивов. Их деградация усугублялась растущим применением пестицидов.

К концу 80-х годов Арал потерял 2/3 объема и 50% площади поверхности, уровень упал на 14 метров, вода отступила от прежних берегов на десятки километров. Высохшее дно Аральского моря получило название новой пустыни - Аралкум. Около 30 тыс. км² покрыты солончаками и смесью соли и высохшего ила. Эта соленая пыль с примесью пестицидов рассеивается ветрами и становится одним из загрязнителей атмосферы. Приморские в прошлом портовые города и поселки - Аральск, Муйнак, Казалинск, Усчай - оказались в пустыне; люди их покинули. Произошло сильное фаунистическое обеднение Приаралья: из 178 видов позвоночных животных осталось только 38.

Но самая большая беда - это экологический геноцид в Приаралье, особенно в Каракалпакии. Скудость местных продовольственных ресурсов, плохое снабжение и медобслуживание в сочетании с дефицитом и сильным загрязнением пресной воды привели к чрезвычайно высокой заболеваемости населения, к огромной детской смертности. Продолжительность жизни в большинстве районов Приаралья сократилась до 55 лет, заболеваемость энтеритами, брюшным тифом и гепатитом достигла самого высокого в мире уровня. 75% новорожденных появлялось на свет больными и ослабленными, с различными дегенеративными поражениями.

6.2. Загрязнение среды и здоровье людей

Связь общих показателей состояния здоровья с загрязненностью окружающей среды. К общим показателям состояния здоровья населения относят общую и детскую заболеваемость, общую и детскую смертность, первичную инвалидность от всех причин, объем трудопотерь по временной нетрудоспособности. В общей заболеваемости могут быть выделены крупные группы нозологии, например, инфекционно-паразитарные болезни, заболевания сердечно-сосудистой системы, злокачественные новообразования, репродуктивные нарушения и т.п. При изучении динамики этих показателей их обычно стандартизуют в соответствии с половозрастным составом населения.

На величину заболеваемости влияет множество социально-экономических, гигиенических и экологических факторов. Они в свою очередь зависят от совокупности природных условий и социально-экономического статуса той или иной территории. Из множества действующих факторов очень нелегко количественно выделить влияние техногенного загрязнения. Большинство значений имеет характер экспертных оценок. По данным экспертов ВОЗ, здоровье населения, или популяционное здоровье, в среднем на 50-52% зависит от экономической обеспеченности и образа жизни людей, на 20-25% - от наследственных факторов, на 7-12% - от уровня медицинского обслуживания и на 18-20% - от состояния окружающей среды. Существуют и другие оценки, в которых влиянию качества среды отводится уже 40-50% причин заболеваний.

Сравнение разных городов и регионов в этом отношении дает менее определенные результаты, так как влияние загрязнения маскируется другими различиями условий жизни.

Жизнь четверти городского населения Узбекистана протекает в экологически неблагополучной обстановке, связанной с загрязнением воздушного бассейна городов, а 3% городских жителей живут в условиях чрезвычайно опасного уровня загрязнения. Постоянное трехчетырехкратное превышение предела опасности, обусловленного ПДК важнейших поллютантов, приводит к переходу от эпизодической экопатологии к хронизации многих экогенных заболеваний и к проявлениям так называемых «эндоэкологических эпидемий», когда длительной экопатологией охватываются значительные контингенты людей.

Специфические техногенные экопатологии. В отличие от острых отравлений, техногенные патологии развиваются в результате хронического воздействия малых, субкритических и обычно неощутимых доз техногенных загрязнителей. В той части биоты биосферы, которая преобразована человеком, микроорганизмы, растения, животные и люди в той или иной степени отравлены промышленными ядами. Волосы, ногти и молочные зубы детей в промышленных районах Земли содержат свинец, кадмий, а иногда и следы стронция-90. В большинстве случаев это так называемое «досимптомное» отравление. Сегодня еще не ясно, существует ли и насколько велик его вклад во многие дефекты здоровья современных человеческих популяций. Однако все чаще возникают ситуации, когда обнаруживаются более или менее ясные симптомы специфических патологий, обусловленных хроническим действием малых концентраций техногенных поллютантов. Это действие тесно связано с переносом вредных веществ из внешней среды во внутреннюю среду организма с последующей более или менее длительной задержкой части этих веществ и их постепенным накоплением.

 

Рис. 6.1. Экологические последствия разработки недр

 

Наиболее серьезную потенциальную биологическую и экологическую опасность представляют тяжелые металлы, нитраты и нитриты, органические ксенобиотики, различные аллергены.

Тяжелые металлы (ТМ) - это в основном политропные яды, которые с относительно небольшой избирательностью накапливаются в разных органах и тканях и дают широкий спектр патологических симптомов. Их варианты обусловлены сочетаниями с действием других патогенных агентов. Свинец при определенном уровне накопления способен поражать систему  кроветворения, нервную систему, печень, почки. Поступая в организм с водой, вдыхаемым воздухом или пищей, свинец образует соединения с органическими веществами.

Многие из этих соединений нейротропны и способны вызывать поражения нервной системы и головного мозга. Особенно опасны скрытые хронические отравления свинцом у детей, проявляющиеся в виде неврологических расстройств, нарушений психомоторики, внимания и т.п.

Ртуть из почвенных и водных аномалий проходит по трофическим цепям и попадает в организм человека с пищей или другим путем. При массированных разливах металлической ртути наиболее опасно вдыхание ее паров. Она сильнее всего накапливается в печени и почках, приводя к нарушениям обмена веществ и выделительной функции.

Кадмий по механизму внедрения в организм сходен с ртутью, но задерживается в органах намного дольше. Он вытесняет кальций и замещает цинк в составе биомолекул. Накапливаясь в печени и почках, кадмий вызывает почечную недостаточность и другие нарушения. У детей хроническое отравление кадмием вызывает нейропатии и энцефалопатии, сопровождающиеся, в частности, нарушениями речи.

Мышьяк является сильным ингибитором ряда ферментов в организме и способен вызывать острые отравления. Хроническое действие малых доз соединений мышьяка способствует возникновению рака легких и кожи, так как мышьяк сильно повышает чувствительность слизистых к другим канцерогенам, а кожных покровов - к ультрафиолетовым лучам. Тератогенные эффекты мышьяка вызывают нарушения репродуктивной функции организма и проявляются в расщеплении нёба («волчья пасть»), микроофтальмии, недоразвитии мочеполовой системы.

Таллий, как и мышьяк, поражает периферическую нервную систему, что проявляется в нарушениях нервной трофики, мышечной слабости и изменении кожной чувствительности. Симптомы хронического отравления таллием выражаются в повышенной нервозности, нарушениях сна, быстрой утомляемости, суставных болях, выпадении волос.

Сходные патологические проявления наблюдаются при хроническом отравлении и другими тяжелыми металлами. Все они при определенном уровне накопления в организме обладают мутагенным (связанным с нарушением генетического кода) и эмбриотоксическим действием, а некоторые соединения свинца, кадмия, мышьяка и хрома - канцерогенным эффектом.

Асбест, широко применяемый в строительстве и технических изделиях, также вошел в число опасных канцерогенов, хотя связанные с его присутствием в воздухе заболевания раком легких регистрируются в основном в сфере профзаболеваний.

Нитраты, и нитриты, поступающие в организм в избыточных количествах с водой или пищей, могут быть источником серьезных поражений. Часть нитратов также преобразуются в нитриты. Повышенная концентрация сильного окислителя нитрит-иона вызывает метгемоглобинемию, сопровождающуюся нарушением кислородо-транспортной функции крови и особенно опасную в детском возрасте. Техногенные органические ксенобиотики. В эту очень большую группу различных опасных веществ входят агенты, которые при локальном влиянии относительно высоких концентраций, связанном с авариями или военными действиями, могут вызывать острые отравления и гибель людей (диоксины, полихлорбифенилы, некоторые фосфороорганические соединения). Рассеянное присутствие их в среде в микроколичествах вызывает при хроническом действии целый спектр экопатологий. Кроме указанных супертоксинов в эту группу входят пестициды, полициклические и полихлорированные ароматические углеводороды, некоторые мономеры пластмасс, полимерные материалы и другие синтетические органические вещества.

Пестициды настолько широко распространились в биосфере, что их следы постоянно присутствуют в среде и пище людей, но, как правило, не оказывают видимого негативного действия. Гербициды и инсектициды, в структуру которых входят эпоксидные, фосфатные и диазорадикалы, вызывали многочисленные случаи эмбриотоксического действия - гибель эмбрионов на ранних стадиях, выкидыши, преждевременные роды, высокую смертность новорожденных и детей до 1 года, уродства.

Полициклические (конденсированные) ароматические углеводороды (ПАУ) - группа веществ, среди которых как раз есть сильные канцерогены прямого действия. В первую очередь это очень широко распространенный бензопирен, а также ряд дибензпиренов и другие вещества, являющиеся побочными продуктами нефтехимии, производства синтетического каучука. Во многих исследованиях показана высокая корреляция между присутствием в среде бензопирена и ряда сходных соединений с заболеваемостью различными формами рака, в особенности рака легких.

Полихлорированные ароматические углеводороды полихлорбенифины (ПХБ), воздействуя на организм вызывают поражения печени и почек (болезнь Юшо) и рост злокачественных новообразований во внутренних органах.

Аллергены. Выбросы в атмосферу многих техногенных загрязнителей, а также микроэмиссии ряда полимерных и других материалов в быту могут вызывать массовые аллергические заболевания, часто переходящие в хронические формы астмы, бронхитов, ринитов, дерматитов.

Радиационные поражения вызываются внешним ионизирующим облучением и попаданием источников радиации внутрь организма. В зависимости от величины и состава поглощенной дозы облучения различают степени радиационного поражения, тяжести лучевой болезни и отдаленных последствий облучения. При больших дозах кратковременного облучения порядка 600-800 Р и выше наблюдается крайне тяжелая форма острого лучевого поражения, приводящая, как правило, к летальному исходу.

Тяжелые формы лучевой болезни у человека и животных имеют следующие проявления: поражается кроветворная система костного мозга, в крови быстро снижается число нейтрофильных лейкоцитов и тромбоцитов; развивается геморрагический синдром, обусловленный ломкостью, увеличением проницаемости капилляров и пониженной свертываемостью крови; нарушение процессов всасывания и кровоизлияния слизистой резко ухудшают работу кишечника; развивается радиационная геморрагическая пневмония, расстраивается дыхание и работа сердца; при попадании в организм радиоактивного йода нарушается работа щитовидной железы, особенно у детей. Чрезвычайно опасно респираторное или пероральное попадание в организм «горячих частиц», являющихся источником a-излучения.

Пострадиационные эффекты включают различные некротические явления, нарушения иммунитета, гормональных и репродуктивных функций. Возникают эндогенные радиотоксины, вызывающие развитие аллергических реакций. Все эти симптомы в той или иной степени сопровождают и более легкие формы радиационного поражения, включая хронические. Их последствия часто выступают как медленно текущие вторичные патологии, связанные с развитием лейкозов, злокачественных опухолей, бесплодия, нервными и психическими расстройствами и повышенной смертностью от совокупности этих нарушений.

Поражения, обусловленные физическим загрязнением. Действие вибрации на организм человека зависит от ее физических параметров, дозы, места приложения, а также от биомеханических свойств человеческого тела как колебательной системы. Особенно опасны вибрации, резонансные с отдельными частями или органами тела. Они оказывают неблагоприятное действие на нервную и сердечнососудистую системы, нарушают обмен веществ, вызывают изменения в вестибулярном аппарате. Длительное влияние интенсивных вибраций в сочетании с сопутствующими неблагоприятными факторами (охлаждение, шум, большие мышечные нагрузки и нервно-эмоциональное напряжение) может приводить к стойким   патологическим нарушениям в организме человека и развитию опасного, трудно излечимого заболевания - виброболезни.

Воздействие шума носит комплексный характер. Шум угнетает центральную нервную систему, повышает утомляемость и снижает умственную активность, приводит к психологическим стрессам, неврозам, возникновению гипертонии, ослаблению иммунитета, ухудшению зрения. Обследование детей младшего школьного возраста, проведенное в районах аэропортов, выявило ухудшение умственной работоспособности на 10-46%, увеличение заболеваемости органов дыхания на 6-13%, нервной системы - на 26-27%.

Инфразвуковые колебания также оказывают неблагоприятное действие. При частотах порядка 6-10 Гц и при уровнях звукового давления от 110 до 150 дБ наблюдаются как субъективные ощущения, так и реактивные изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах. Известно влияние инфразвука на вестибулярный анализатор и снижение слуховой чувствительности. Кроме того, возникает утомление, снижаются внимание и работоспособность, отмечаются жалобы на сонливость, головные боли и головокружение; может появиться чувство растерянности и страха.

Все большие контингенты населения охватываются неблагоприятными воздействиями электромагнитных полей. Особенно сильные изменения в электромагнитной среде человека, получившие название микроволнового смога, связаны с мощными источниками радиоизлучений сверхвысокочастотного диапазона - радиолокационными и радиорелейными станциями. Кратковременное воздействие на живые организмы ЭМП радиочастотного диапазона связано в основном с их тепловым и аритмическим эффектом. Тепловой эффект возникает вследствие поглощения энергии ЭМП. В случае превышения теплового порога (при ППЭ > 10 мВт/см²) организм не справляется с отводом избыточной теплоты, и температура тела повышается. Хроническое действие ЭМП небольшой интенсивности (ППЭ <1 мВт/см²), не дающее явного теплового эффекта, приводит к различным нервным и сердечно-сосудистым расстройствам (головная боль, быстрая утомляемость, ухудшение самочувствия, изменение пульса и кровяного давления). На ранних стадиях нарушения здоровья носят, как правило, обратимый характер. Однако многолетнее постоянное воздействие высокочастотного ЭМП вызывает серьезные хронические заболевания с поражениями нервной, сердечно-сосудистой и кроветворной систем.

 

6.3. Экологическая безопасность

За короткий исторический срок хозяйственная деятельность человека дестабилизировала всю систему, вызвав глобальный экологический кризис. В силу существующих в системе внутренних связей эта дестабилизация ударяет по самому человеку (эффект бумеранга). Наступил момент, когда на человека воздействует измененная им природа. Эта опасность тем реальнее, чем выше численность и технико-экономический потенциал человечества. Это - «экологическая опасность» (Реймерс, 1992). Для того, чтобы противостоять экологической опасности, необходимо развивать новые формы взаимодействия общества и природы. Возникает комплексная эколого-экономическая, научно-техническая и правовая проблема - обеспечение экологической безопасности.

Само понятие «экологическая безопасность» трактуется следующим образом: «экологическая безопасность - состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства в процессе взаимодействия общества и природы от реальных или потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду».

Безопасность сложной системы определяется не столько субъектами защиты или факторами внешней защищенности, сколько внутренними свойствами - устойчивостью, надежностью, способностью к авторегуляции. В наибольшей степени это относится именно к экологической безопасности. Человек, общество, государство не могут быть гарантами собственной экологической безопасности до тех пор, пока продолжают нарушать устойчивость и биотическую регуляцию окружающей природной среды.

Критерии экологическая безопасности. Для экосферы и ее частей - биомов, регионов, ландшафтов, т.е. более или менее крупных территориальных природных комплексов, включая и административные образования, основным критерием экологической безопасности может служить уровень эколого-экономического, или природно-производственного паритета, т.е. степени соответствия общей техногенной нагрузки на территорию ее экологической техноемкости - предельной выносливости по отношению к повреждающим техногенным воздействиям. Для отдельных экологических систем главными критериями безопасности выступают целостность, сохранность их видового состава, биоразнообразия и структуры внутренних взаимосвязей. Наконец, для индивидуумов главным критерием безопасности является сохранение здоровья и нормальной жизнедеятельности.

6.4. Оценка экологического риска

Управление экологическим риском является процедурой принятия решений, в которой учитывается оценка экологического риска, а также технологические и экономические возможности его предупреждения. Обмен информацией о риске также включается в этот процесс.

Для анализа риска, установления его допустимых пределов в связи с требованиями безопасности и принятия управляющих решений необходимы:

§  наличие информационной системы, позволяющей оперативно контролировать существующие источники опасности и состояние объектов возможного поражения, в частности, статистический материал по экологической эпидемиологии;

§  сведения о предполагаемых направлениях хозяйственной деятельности, проектах и технических решениях, которые могут влиять на уровень экологической безопасности, а также программы для вероятностной оценки связанного с ними риска;

§  экспертиза безопасности и сопоставление альтернативных проектов и технологий, являющихся источниками риска;

§  разработка технико-экономической стратегии увеличения безопасности и определение оптимальной структуры затрат для управления величиной риска и ее снижения до приемлемого уровня с экономической и экологической точек зрения;

§  составление рискологических прогнозов и аналитическое определение уровня риска, при котором прекращается рост числа экологических поражений;

§  формирование организационных структур, экспертных систем и нормативных документов, предназначенных для выполнения указанных функций и процедуры принятия решений;

§  воздействие на общественное мнение и пропаганда научных данных об уровнях экологического риска с целью ориентации на объективные, а не эмоциональные или популистские оценки риска.

Рис. 6.2. Схема процедур анализа риска и управления риском

 

В соответствии с принципом уменьшающихся рисков важным средством управления является процедура замещения рисков. Согласно ей риск, вносимый новой техникой, социально приемлем, если ее использование дает меньший вклад в суммарный риск, которому подвергаются люди, по сравнению с использованием другой, альтернативной техники, решающей ту же самую хозяйственную задачу. Эта концепция тесно связана с проблемой экологической адекватности качества производства.

 

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные типы экологических поражений и их территориальных проявлений.

2. Приведите примеры экологических поражений, вызванных хозяйственной деятельностью.

3. Расскажите о зависимости здоровья населения от качества окружающей среды.

4. Расскажите об определение экологической безопасности и  процедуре управления экологическим риском.

ГЛАВА VII. Экологическое нормирование техногенных воздействий

 

	План:
	7.1.Экологические нормативы, действующие в современной практике, методы их расчетов. 7.2. Цели и методы экологического мониторинга. 7.3.Основные организационные процедуры, направленные на экологическую регламентацию хозяйственной деятельности.

 

 

7.1. Экологическое нормирование

Необходимость смены техногенного типа развития требует введения экологических ограничений или экологических нормативов. Экологическая техноемкость территории и предельно допустимая техногенная нагрузка по существу являются универсальными территориальными экологическими нормативами, предназначенными для регламентации хозяйственной деятельности.

Вся сфера экологического нормирования и стандартизации, особенно связанная с техногенным загрязнением среды, так или иначе опирается на гигиенические нормы и использует установленные предельно допустимые концентрации (ПДК), предельно допустимые дозы (ПДД) или предельно допустимые уровни (ПДУ) вредных агентов. ПДК - это та наибольшая концентрация вещества в среде и источниках биологического потребления (воздухе, воде, почве, пище), которая при более или менее длительном действии на организм - контакте, вдыхании, приеме внутрь - не оказывает влияния на здоровье и не вызывает отставленных эффектов (не сказывается на потомстве и т.п.). Поскольку возможный эффект зависит от длительности действия, особенностей обстановки, чувствительности реципиентов и других обстоятельств, различают ПДК среднесуточные (ПДК_сс), максимальные разовые (ПДК_мр), ПДК рабочих зон (ПДК_рз), ПДК для растений, животных и человека. На рис. 7.1 показана схема нормирования загрязняющих веществ в воздухе. ПДК не являются международным стандартом и могут несколько различаться в разных странах, что зависит от методов определения и спецификации.

 

Рис. 7.1. Схема распространения аэрополлютантов и требования к нормированию вредных примесей в воздухе

 

 

Для водных объектов одновременно с ПДК используется другой ограничительный норматив - лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), который не имеет количественной характеристики, а отражает приоритетность требований к качеству воды. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод выделяют три вида ЛПВ:

§  санитарно-токсикологический (характеризует токсическое действие вещества на организм человека и водных животных);

§  общесанитарный (характеризует влияние, оказываемое веществом на общесанитарное состояние водного объекта, в частности, на скорость протекания процессов самоочищения);

§  органолептический (характеризует способность вещества менять органолептические, т.е. оцениваемые органами чувств человека свойства воды - запах, привкус, цвет, появление пены).

Суть ЛПВ заключается в том, что загрязнители воды могут оказывать на водные экосистемы и здоровье человека неблагоприятное воздействие нескольких видов, каждое из которых характеризуется своей безопасной концентрацией. То из воздействий, безопасная концентрация, для которого минимальна, и является лимитирующим.

 

Рис. 7.2. Изменение концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы от организованного высокого источника выбросов

 

На основании величин ПДК с помощью специальных программ вычисляются значения предельно допустимых эмиссии - предельно допустимые выбросы в атмосферу (ПДВ), предельно допустимые сбросы в водоемы (ПДС) тех или иных веществ, выделяемых конкретными источниками (предприятиями) данной территории. При этом учитываются характеристики источников и условия распространения эмиссии.

Расчет ПДВ и ПДС. Регламентация допустимых эмиссии загрязняющих веществ в окружающую природную среду производится путем установления нормативов ПДВ и ПДС. Если ПДК служат нормативами на содержание вредных веществ в природной среде, то ПДВ и ПДС являются нормативами на их поступление в окружающую среду.

ПДВ - это масса выбросов вредных веществ в единицу времени от данного источника или совокупности источников загрязнения атмосферы города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, создающая приземную концентрацию, не превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира.

ПДС - это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе. ПДС определяется с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования, их фоновой концентрации, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ.

Нормативы ПДВ и ПДС устанавливаются для всех проектируемых и действующих предприятий.

Расчет ПДВ. Основным нормативным документом, регламентирующим расчет рассеивания выбросов и определение величин ПДВ для промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». При выбросе нагретой газовой воздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем значение ПДВ (г/с) определяется по формуле:

  ,        (7.1)

где Н - высота трубы;

Q - расход газовоздушной смеси;

DT - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха;

A - коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия перемешивания примесей;

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности.

Рис. 7.2. Распределение концентрации загрязняющих веществ в атмосфере под факелом организованного высокого источника выбросов (трубы)

Г - городская жилая застройка; Л - лес, лесопарковая зона; СЗЗ - санитарно-защитная зона; ПЗ - производственная зона. Пунктирные линии - изолинии концентрации загрязнителей

 

Для предприятия в целом ПДВ находится путем суммирования значений ПДВ для отдельных источников загрязнения атмосферы при условии соблюдения соотношения:

      ,           (7.2)

где С_mi - наибольшая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенного пункта от i-го источника;

N - число источников, через которые данное вещество поступает в воздушный бассейн.

Расчет ПДС. В качестве примера рассмотрим расчет ПДС для отдельного одиночного выпуска сточных вод в проточный водоем (водоток). Величина ПДС определяется как произведение наибольшего расхода сточных вод q ( м³/ч) и максимально допустимой концентрации вредного вещества в сточных водах С_ст.вод. г/м³:

ПДС = q* С_ст.вод            , (7.3)

Объемный расход сточных вод q - обычно величина известная. Допустимая концентрация примесей в сточных водах определяется из выражения:

С_{ст.вод. i}  = n(C_mi – C_вi) + C_вi         , (7.4)

где n - кратность разбавления сточных вод;

C_вi - концентрация i-го вещества в водном объекте до сброса в него сточных вод;

C_mi - максимально допустимая концентрация того же вещества в воде водного объекта с учетом максимальных концентраций и ПДК всех веществ, относящихся к одной группе ЛПВ. При поступлении сточных вод в природный водный объект происходит их смешение и разбавление. Кратность разбавления сточных вод определяется по формуле:

 

   ,      (7.5)

 

где Q и q- объемный расход воды соответственно в водотоке и сточных водах;

g   - коэффициент смешения, учитывающий долю расхода воды водотока, участвующей в процессе смешения.

 

Рис. 7.3. Общая схема контроля загрязнения окружающей среды

1-5 - этапы воздействия и откликов; А - уровень процессов; Б - уровень контроля и коррекции; В - уровень оценок и принятия решений; Г - уровень нормативов. Минимальный контур практического регулирования обозначен светлыми стрелками

 

7.2. Цели и методы экологического мониторинга

Неотъемлемой частью экологизации является постоянное слежение за всеми составляющими природоемкости производства и состоянием окружающей среды - экологический мониторинг. Он включает в себя наблюдения за объектами природной среды, природными ресурсами, растительным и животным миром, природно-техническими системами и источниками техногенного загрязнения, а также оценку и прогноз изменений состояния природной среды и происходящих в ней под влияние антропогенной деятельности процессов. Цель экологического мониторинга - информационное обеспечение управления природоохранной деятельностью и экологической безопасностью.

С помощью набора инструментальных методов химического, физико-химического, микробиологического анализа и других видов наблюдений постоянно отслеживаются состав и техногенные загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод суши, почв, морской воды, геологической среды, а также состояние и поведение источников антропогенных воздействий. Здесь мониторинг смыкается с функциями технологического контроля. Общая схема контроля состояния окружающей среды представлена на рис. 7.5. Слежение за соблюдением экологических норм, регламентов и стандартов распространяется далее, включая медико-биологический контроль.

Среди мер по стабилизации экологической обстановки в Узбекистане большое значение придается созданию Государственной системы экологического мониторинга (ГСЭМ). Ее главная задача - обеспечение органов государственного управления и природопользователей информацией об экологической обстановке в различных регионах страны, информационная поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности.

Особое место в структуре ГСЭМ принадлежит эколого-аналитическому контролю (ЭАК) - системе мероприятий по выявлению и оценке источников и уровня загрязненности природных объектов вредными веществами и другими техногенными загрязнителями со стороны разных природопользователей. В сферу ЭАК входят следующие объекты:

§  воздух (атмосферный, природных заповедников, городов и промышленных зон, рабочей зоны);

§  воды (поверхностные, подземные, морские, талые, сточные, атмосферные осадки);

§  почвы (в аспекте загрязнения);

§  биота (химическое и радиоактивное загрязнение растительного покрова, почвенных зооценозов, наземных сообществ животных, птиц и насекомых, водных растений, рыб).

 В ЭАК участвуют специализированные экологические и промышленно-санитарные лаборатории, выполняющие измерения и анализ на договорных основаниях.

 

Рис. 7.4. Схема пути загрязнителя с указанием пунктов стандартизации и контроля

 

Виды ЭАК по способу определения контролируемого параметра подразделяют на инструментальный, инструментально-лабораторный, индикаторный и расчетный. Измерения и анализ уровня загрязненности осуществляют арбитражными и экспрессными методами. Первые проводят с большой точностью за длительный период времени. Экспресс-анализ применяют для ежедневной оценки состояния природной среды и оперативного контроля источников загрязнения.

7.3. Организационные формы контроля экологической регламентации

Важным направлением экологической регламентации является контроль за соблюдением установленных нормативов.

Экологическая аттестация и паспортизация предназначены для документального описания эколого-экономических характеристик объектов природоохранной деятельности - предприятий и территориально-производственны комплексов.

Экологический паспорт предприятия содержит нормативно-справочную, фактографическую и отчетную информацию о природоемкости производства. Паспорт разрабатывается с целью учета всех видов техногенных воздействий на окружающую среду и сравнительного анализа вклада различных производственных процессов в общую природоемкость. Кроме краткой технико-экономической характеристики и сведений, относящихся к размещению и производственной структуре предприятия, в паспорт вносится информация об исходных данных для расчета материальных балансов, нормативы ресурсопотребления, уровни энергоемкости, технологические балансы отдельных производственных циклов, инвентаризация источников эмиссии и образующихся отходов.

Экологический паспорт территории представляет собою сводную характеристику природных комплексов, социально-демографической структуры и хозяйства территории с позиций соизмерения природного и производственного потенциала. Обычно паспорт рассчитан на территорию административного района, но может быть использован и для других территориальных образований.

 

Организация баз эколого-экономической информации. Материалы экологических паспортов территорий и расположенных а них различных хозяйственных объектов вместе с текущими данными мониторинга и отчетными статистическими сведениями образуют большой массив информации, которая должна быть определенным образом организована. Одной из форм такой организации может быть региональный (территориальный) банк эколого-экономической информации (БЭЭИ) - комплекс средств для унифицированного сбора, централизованной обработки и многоцелевого использования данных о состоянии всех структур и объектов природопользования.

Принятие решений не ограничивается лишь мерами воздействия на технологические процессы или средства очистки, которые должны уменьшить интенсивность и опасность эмиссии. Возможны и другие варианты: перемещение и перераспределение мощности источников, замена технологии, увеличение санитарно-защитной зоны, создание экологического барьера, отселение людей из зоны активного влияния источника и т.п.

Процедура ОВОС. В соответствии с существующими правилами любая предпроектная и проектная документация, связанная с какими-либо хозяйственными начинаниями, освоением новых территорий, размещением производств, проектированием, строительством и реконструкцией хозяйственных и гражданских объектов, должна содержать раздел «Охрана окружающей среды» и в нем - обязательный подраздел ОВОС - материалы по оценке воздействия на окружающую среду намечаемой деятельности. ОВОС - это предварительное определение характера и степени опасности всех потенциальных видов влияния и оценка экологических, экономических и социальных последствий осуществления проекта; структурированный процесс учета экологических требований в системе подготовки и принятия решений о хозяйственном развитии.

ОВОС предусматривает вариантность решений, учет территориальных особенностей и интересов населения. ОВОС организуется и обеспечивается заказчиком проекта с привлечением компетентных организации и специалистов. Во многих случаях для проведения ОВОС нужны специальные инженерно-экологические изыскания.

Общим итогом ОВОС является официальное «Заявление о воздействии на окружающую среду» (аналог в зарубежных процедурах ОВОС называется «Заявлением об экологических последствиях»). Заявление выступает как самостоятельный документ, предназначенный для органов, принимающих решения о судьбе проектов. В нем выявляются и рекомендуются к утверждению те проектные решения, осуществление которых: не представляет никакой угрозы для здоровья людей с учетом отдаленных последствий; не связано с производством экологически опасной продукции; не приведет к критическим изменениям в природной среде в период строительства, эксплуатации и ликвидации объекта. Результаты ОВОС вместе с заявлением об экологических последствиях являются важнейшими документами, рассматриваемыми при экологической экспертизе.

Экологическая экспертиза - это специальное изучение хозяйственных и технических проектов, объектов и процессов с целью обоснованного заключения об их соответствии экологическим требованиям, нормам и регламентам. В соответствии с Законом РУз об охране окружающей природной среды «государственная экологическая экспертиза осуществляется на принципах обязательности ее проведения, научной обоснованности и законности ее выводов, независимости, вневедомственности в организации и проведении, широкой гласности и участия общественности». Экологическая экспертиза выполняет функции перспективного предупредительного контроля проектной документации и одновременно функции надзора за экологическим соответствием результатов реализации проектов. Закон РУз «Об экологической экспертизе» закрепил эту область контроля и надзора за природоохранными органами.

Контрольные вопросы:

1. Дать определение эколого-экономической системе (ЭЭС) и оценить практическую реальность ЭЭС.

2. Проанализировать основные материальные потоки в эколого-экономической системе.

3. Объяснить значение соизмерения природных и производственных потенциалов территории.

4. Рассказать об экологических нормативах, действующих в современной практике, и о методе их расчетов.

5. Указать цели и методы экологического мониторинга.

6.Назвать основные организационные процедуры, направленные на экологическую регламентацию хозяйственной деятельности.

7. Объяснить значение экологической паспортизации, экологической экспертизы и процедуры ОВОС.

 

 

ГЛАВА VIII. Экологизация промышленности

 

	План:
	8.1. Основные направления экологизации промышленного производства, энергетики, сельского хозяйства и транспорта. 8.2. Определение безотходной и малоотходной технологии, возможности их реализации. 8.3. Оценка современных промышленных технологий с точки зрения их природоемкости. 8.4. Методы и средства защиты окружающей среды.

 

8.1. Принципы и технологии экологизации производства

Основные направления. Начиная с 60-х годов экологическая ситуация и возрастание экологических требований к ведению хозяйства привели в разных странах к ряду изменений в промышленном производстве, энергетике, транспорте в направлении усиления природоохранных и средозащитных функций. Прежде часто беспечное и беспорядочное отношение к отходам производства, не подлежащим утилизации или вторичной переработке, сменилось более организованным их складированием и захоронением, созданием специализированных полигонов и хранилищ. Во многих случаях эта деятельность носила стихийный характер и была связана со стремлением скрыть опасные загрязнения.

Более прогрессивное направление - очистка выбросов и стоков от загрязнителей - по мере совершенствования соответствующих технологий постепенно переходит к улавливанию отходов уже в виде вторичного сырья, полезных материалов. Циклы реутилизации вторичного сырья включают производство различных изделий, сжигание органических отходов с получением полезной энергии, переработку мусора в компост, получение биогаза, обеспечение биотехнологий и др. Переориентация различных производств на малоотходные циклы основана на создании совершенного очистного и средозащитного оборудования, «экологизированной» техники, мусороперерабатывающих агрегатов и предприятий. Происходит экологическая конверсия производства.

Экологизация промышленного производства нацелена на одновременное повышение эффективности и снижение его природоемкости. Она предполагает формирование прогрессивной структуры общественного производства, ориентированной на увеличение доли продукции конечного потребления при снижении ресурсоемкости и отходности производственных процессов. Существует несколько принципиальных направлений снижения природоемкости:

§  изменение отраслевой структуры производства с уменьшением относительного и абсолютного количества природоемких высокоотходных производств и исключением выпуска антиэкологичной продукции;

§  кооперирование разных производств с целью максимального использования отходов в качестве вторичных ресурсов; создание производственных объединений с высокой замкнутостью материальных потоков сырья, продукции и отходов;

§  смена производственных технологий и применение новых, более совершенных ресурсосберегающих и малоотходных технологий;

§  создание и выпуск новых видов продукции с длительным сроком жизни, пригодных для возвращения в производственный цикл после физического и морального износа; сокращение выпуска расходных материалов;

§  совершенствование очистки производственных эмиссии и транспортирующих сред от техногенных примесей с одновременной детоксикацией и иммобилизацией конечных отходов; разработка и внедрение эффективных систем улавливания и утилизации отходов.

Каждое из этих направлений в отдельности способно решить лишь локальную задачу. Для снижения природоемкости производства в целом необходимо объединение всех этих способов. При этом центральное место занимают проблемы технологического перевооружения, внедрения малоотходных технологий, экономического и технического контроля экологизации.

Экологизация энергетики помимо требований, относящихся к промышленному производству, предполагает осуществление разнообразных мер, которые направлены на:

§  постепенное сокращение всех способов получения энергии на основе химических источников, т.е. с помощью экзотермических химических реакций, в том числе окислительных и электрохимических, и в первую очередь - сжигания любого топлива;

§  максимальную замену химических источников природными возобновимыми источниками энергии, среди которых ведущая роль должна принадлежать солнечной энергии.

Экологизация энергетики в рамках преобразования ее топливных ресурсов содержит множество резервов и принципиальных технических решений - от общего сокращения объема энергетики на основе всех форм экономии энергии до изменения структуры использования топлив и технологий преобразования энергии. Сейчас уже и энергетикам становится ясно, что главным мотивом вынужденной экологизации энергетики является не столько близость исчерпания топливных ресурсов, сколько требования глобальной экологии.

Альтернативные источники энергии. Помимо широкого использования невозобновляемых источников энергии (уголь, нефть, газ, ядерное топливо), активно изучается и реализуется возможность получения энергии за счет альтернативных (нетрадиционных) ресурсов, таких, как энергия ветра, солнца, геотермальная и энергия волн, а также других источников, которые относятся к неисчерпаемым, возобновляемым и экологически чистым.

 

Рис. 8.1 Классификация альтернативных источников энергии

 

Ветроэнергетика. Является наиболее древним источником энергии. К настоящему времени испытаны ветродвигатели различной мощности. Сделаны выводы, что в районах с интенсивным движением воздуха ветроустановки вполне могут обеспечивать энергией местные потребности, оправдано использование ветротурбин для обслуживания жилых домов и неэнергоемких производств. При этом нет никаких расходов на утилизацию отработанного топлива и нет загрязнения окружающей среды. Однако ветровые источники энергии требуют огромных площадей. Ветроустановки являются дорогостоящими сооружениями, источниками сильных вибраций, шумов, они распугивают птиц и зверей, нарушая их естественный образ жизни, а при большом их скоплении на одной площадке могут существенно исказить естественное движение воздушных потоков с непредсказуемыми последствиями.

Использование энергии Солнца. Солнечная энергия – практически неограниченный источник, мощность которого на поверхности Земли оценивается в 20 млрд. кВт. Это исключительно чистый вид энергии, который не загрязняет окружающую среду, а само ее использование не связано ни с какой биологической опасностью. Это практически неисчерпаемый источник энергии. Использование солнечного тепла –  наиболее простой и дешевый путь решения отдельных энергетических проблем.

Наиболее распространено улавливание солнечной энергии посредством различного вида коллекторов. Они помещаются в прозрачную камеру, которая действует по принципу парника. Еще более просты нагревательные системы пассивного типа. Циркуляция теплоносителей здесь осуществляется за счет того, что нагретый воздух или вода поднимается вверх, а их место занимают более охлажденные теплоносители. Преобразование солнечной энергии в электрическую возможно посредством использования фотоэлементов, в которых солнечная энергия индуцируется в электрический ток без всяких дополнительных устройств. В тоже время крупномасштабное производство электроэнергии на солнечных электростанциях имеет определенные трудности, поскольку источник солнечной энергии отличается низкой плотностью. Поэтому площадь для сбора солнечной энергии и ее концентрации на оптических системах доходит до нескольких десятков квадратных километров.

Энергия воды, океанических и термальных вод. Энергия, выделяемая при волновом движении масс воды в океане, действительно огромна. Средняя волна высотой 3 м несет примерно 90 кВт энергии на 1 м2 побережья. Однако в настоящее время эта энергия используется в незначительном количестве из-за высокой себестоимости ее получения. Недостаточно до настоящего времени используются энергетические ресурсы средних и малых рек. Небольшие плотины на реках оптимизируют гидрологический режим рек и прилежащих территорий. Имеются расчеты, что на мелких и средних реках можно получать не меньше энергии, чем ее получают на современных крупных ГЭС. Несравнимо более реальны возможности использования геотермальных ресурсов. В данном случае источником тепла являются разогретые воды, содержащиеся в недрах земли. Геотермальная энергия может использоваться как в виде тепловой энергии, так и для получения электричества. В настоящее время отдельные города или предприятия обеспечиваются энергией геотермальных вод (например, г. Рейкьявик). ГеоТЭС может функционировать десятки лет, используя практически неугасаемые тепловые котлы. Себестоимость такой электроэнергии вполне сравнима с той, которую мы имеем на тепловых и атомных электростанциях. Кроме того, ГеоТЭС не наносит экологического урона, не загрязняет выбросами окружающую среду

 

Экологизация транспорта предполагает:

§  включение экологических требований в организацию транспортных потоков с целью уменьшения транспортного загрязнения за счет сокращения холостых пробегов и рационализации маршрутов;

§  подавление тенденции индивидуализации транспортных средств и содействие развитию комфортного и экономичного общественного транспорта с целью уменьшения общего числа транспортных единиц:

§  создание новых транспортных средств и замена одних средств транспорта другими, более экологичными, а также создание новых, более экологичных двигателей для имеющихся транспортных средств;

§  разработка и применение более безопасных топлив или других энергоисточников; замена вредных топливных присадок каталитическими средствами оптимизации сжигания; дожигание и очистка выхлопов двигателей внутреннего сгорания;

§  пассивная и активная защита от шума.

Все эти меры очень важны, так как без них общая природоемкость транспорта в скором времени может превзойти природоемкость стационарной энергетики и промышленного производства.

Экологизация сельского хозяйства еще в недавнем прошлом казалась бы излишним требованием, так как неиндустриализированное земледелие и животноводство были по существу самой экологичной областью хозяйственной деятельности человека. Индустриализация агрокомплексов и ферм, широкое применение минеральных удобрений и ядохимикатов повысили удельную продуктивность агроценозов, но снизили их экологичность и экологические качества сельскохозяйственной продукции. Для преодоления этой тенденции необходим комплекс мер, который помимо требований экологизации, характерных для промышленности, включает также:

§  ограничение использования солевых форм минеральных удобрений и замена их специально трансформированными органическими удобрениями и колловдированными органоминеральными смесями (эту технологию иногда обозначают как «биологическое» или «органическое» земледелие);

§  минимизацию применения пестицидов и максимальную замену их биологическими средствами борьбы с вредителями;

§  исключение гормональных стимуляторов и химических добавок при кормлении животных;

§  предельную осторожность в использовании трансгенных форм сельскохозяйственных растений и других продуктов генной инженерии;

§  применение наиболее щадящих методов обработки земли. Дальнейшее изложение касается в основном средств экологизации промышленного производства.

Рис. 8.2  Виды воздействия транспортных объектов на окружающую природную среду

8.2. Проблемы отходности производства

Принципы малоотходных технологии. Экологизация и снижение природоемкости производства предполагают сокращение валового внесения в природную среду техногенных эмиссии. Сделать производство полностью безотходным невозможно. Условно безотходными могут быть только отдельные стадии технологического цикла производства.

Так, согласно определению, принятому на семинаре Европейской экономической комиссии ООН по малоотходной технологии (Ташкент, 1984), «безотходная технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле «сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы* таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».

Термин «чистое производство», это технологическая стратегия, предотвращающая загрязнение окружающей среды и понижающая до минимума риск для людей и окружающей среды. Применительно к процессам - это рациональное использование сырья и энергии, исключение применения токсичных сырьевых материалов, уменьшение количества и степени токсичности всех выбросов и отходов, образующихся в процессе производства.

Переработка отходов. Ресурсосберегающие и малоотходные технологии способствуют оздоровлению окружающей среды. Но многие действующие предприятия не могут быть быстро переведены на малоотходные схемы производства. Существующие на них технологии высокоотходны, поэтому остается актуальной задача создания эффективных систем улавливания, утилизации и переработки газообразных, жидких и твердых отходов.

Многие вещества и материалы, которые относят к отходам, на самом деле таковыми не являются. В большинстве случаев они могут служить сырьем для других производств и использоваться для разных нужд. Поэтому отходы производства и потребления следует рассматривать как вторичные материальные ресурсы (BMP), которые можно повторно использовать. Использование BMP - одно из главных направлений повышения эффективности производства является одновременно важнейшим условием уменьшения промышленного загрязнения окружающей среды.

Главная организационная проблема - раздельный сбор и сортировка отходов, особенно твердых бытовых отходов (ТБО). Главные технологические трудности связаны с высокой энергоемкостью переработки отходов и вредным воздействием ее на окружающую среду, с обеспечением необходимой чистоты конечных продуктов.

Основной метод переработки ТБО в мире - сжигание их в топках, близких по конструкции к топкам энергетических установок. При таком варианте низкотемпературного сжигания с отходящими газами выносится много неразложившихся вредных соединений и продуктов их взаимодействия. Поэтому мусоросжигательные заводы становятся дополнительными источниками загрязнения атмосферы, а количество отходов, требующих захоронения, достигает 25% от массы исходных ТБО.

Большую перспективу имеют комбинированные технологии, в которых утилизация отходов происходит попутно.

 

8.3. Биотехнологии

Одним из важных путей экологизации производства является расширение использования биологических технологий - применения живых организмов и биологических процессов для получения полезных продуктов и очищения окружающей среды. На биотехнологиях основано все сельское хозяйство. Хлебопечение и виноделие - это по существу микробиологические технологии.

Создание сбалансированных природно-технических систем невозможно без производственных циклов, органично вписывающихся в природу. Естественные биологические процессы по сравнению с техногенными не только более экологичны, но и более экономичны. Все большее развитие получают биотехнологии, непосредственно связанные с защитой окружающей среды.

Экологическая биотехнология - это специфическое применение биотехнологических методов для решения проблем окружающей среды.

К сфере экологической биотехнологии относятся следующие основные направления:

§  биологическая очистка сточных вод;

§  биообработка твердых отходов (утилизация ила сточных вод, переработка ТБО, обезвреживание и ликвидация опасных промышленных отходов);

§  биологическая очистка воздуха от ароматических веществ;

§  биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде;

§  биологическая рекультивация почв, загрязненных отходами органической химии и нефтью;

§  обеспечение возобновляемыми источниками энергии и сырья на основе органических отходов и биомассы (получение биогаза и других видов вторичного топлива, трансформация органических удобрений и др.);

§  создание безопасных и эффективных средств биологической борьбы с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур, альтернативных химическим пестицидам.

Рис. 8.3. Классификация методов и средств защиты окружающей среды

 

8.4. Средозащитная техника

Классификация средств экологической защиты. Под средозащитной техникой понимается совокупность технических средств и технологических методов, предназначенных для защиты окружающей природной среды от промышленных загрязнений. Все методы и средства защиты среды можно разделить на две большие группы: активные и пассивные (рис. 8.3).

Активные методы направлены непосредственно на источник загрязнения, они позволяют свести к минимуму поступление в среду всех видов отходов. Главные из них уже рассмотрены.

Пассивные методы и средства не оказывают прямого воздействия на источник загрязнения, они носят защитный характер и служат для ослабления негативного влияния на биосферу образовавшихся отходов и вредных физических факторов. К ним относятся рациональное размещение и локализация источников загрязнения, системы очистки газовых выбросов и сточных вод, установки для переработки, утилизации и обезвреживания отходов, глушители шума, виброизоляторы технологического оборудования, экраны для защиты от ионизирующих и электромагнитных излучений и т.п.

Мероприятия по рациональному размещению источников загрязнения решаются на различном уровне (общегосударственном, региональном, местном) в зависимости от масштабов, отраслевой структуры производства и экологической техноемкости территории с учетом всех факторов экологической обстановки.

Средства защиты атмосферы. Наиболее рациональным направлением охраны воздушного бассейна от загрязнения являются технологические процессы, обеспечивающие минимальный объем газообразных отходов, локализацию токсичных веществ в зоне их образования и значительную замкнутость газовых потоков. Однако до настоящего времени основным способом снижения вредных выбросов в атмосферу остается внедрение систем газоочистки.

Для улавливания аэрозолей (пылей и туманов) используют аппараты сухой, мокрой и электрической очистки. Работа сухих пылеулавливающих аппаратов основана на различных механизмах осаждения взвешенных частиц: гравитационном (под действием силы тяжести), инерционном, центробежном или фильтрационном. В мокрых пылеуловителях осаждение происходит вследствие контакта взвешенных частиц с жидкостью, чаще всего водой. Метод электрической очистки основан на ионизации газа в электрическом поле высокого напряжения и осаждении заряженных частиц пыли на электродах электрофильтра. Для очистки газов от содержащихся в них газообразных и парообразных примесей применяют методы абсорбции, адсорбции, каталитические и термические методы.

Рис. 8.4 Классификация методов и аппаратов для очистки промышленных выбросов

 

Для очистки от пыли необходимо учитывать физико-химические характеристики пыли: плотность, фракционный состав, адгезивные свойства, смачиваемость, гигроскопичность, электрические свойства частиц и слоя пыли, способность пыли к самовозгоранию и образованию взрывоопасных смесей. Для улавливания пыли сухим способом используют пылеосацительные камеры, инерционные пылеуловители, жалюзийные аппараты, циклоны, ротационные и вихревые пылеуловители, фильтры и электрофильтры.

Для тонкой очистки газовых выбросов широко используют различные типы фильтров. Фильтрующими элементами могут быть гибкие и жесткие пористые перегородки из разнообразных материалов - от тонких тканей до перфорированных металлических стенок и керамики.

Аппараты мокрой очистки газов отличаются высокой эффективностью улавливания мелкодисперсных пылей, возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. В качестве газопромывающей жидкости обычно используется вода.

Электрическая очистка - один из наиболее совершенных методов очистки газов от мелкодисперсной пыли. Установка электрической очистки состоит из собственно электрофильтра и питающего устройства, предназначенного для подачи тока высокого напряжения на электроды электрофильтра. Отрицательно заряженные аэрозольные частицы под действием электрического поля движутся к осадительному электроду, а относительно небольшая масса положительно заряженных частиц оседает на коронирующем электроде.

Улавливание туманов. Для очистки газовых выбросов от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей применяют волокнистые и сеточные фильтры-туманоуловители и мокрые электрофильтры. Их действие основано на захвате частиц жидкости волокнами при пропускании туманов через фильтрующий элемент с последующим отеканием жидкости. Для улавливания грубодисперсных примесей используют брызгоуловители, состоящие из пакетов металлических сеток. Часто применяют двухступенчатые установки, включающие фильтр для улавливания крупных капель и фильтр для очистки от тумана. Мокрые электрофильтры, применяемые для улавливания туманов, по принципу действия аналогичны сухим электрофильтрам.

Для очистки газов от газо- и парообразных загрязнителей применяют четыре основных способа: промывку выбросов и поглощение примесей жидкостью (абсорбция), поглощение примесей твердыми активными веществами (адсорбция), поглощение примесей за счет каталитических превращений и термическая нейтрализация отходящих газов. Для улавливания паров летучих растворителей используют также метод конденсации, в основе которого лежит уменьшение давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры.

Адсорбционные методы очистки газов основаны на способности некоторых твердых пористых тел - адсорбентов - селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты газовой смеси. В качестве адсорбентов применяют пористые материалы с развитой поверхностью: активные угли, силикогель, алюмогель, цеолиты.

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные или менее токсичные в присутствии катализаторов.

Термические методы основаны на свойстве горючих токсичных компонентов окисляться до менее токсичных при наличии кислорода и высокой температуры газовой смеси. Эти методы применяют для освобождения газов от легкоокисляемых токсичных примесей при больших объемах выбросов и высокой концентрации загрязняющих веществ. Используют три основных схемы термонейтрализации промышленных выбросов: прямое сжигание в пламени, термическое окисление и каталитическое сжигание. Область применения термических методов ограничена характером образующихся при окислении продуктов реакции.

Многоступенчатая очистка. Сложный состав промышленных выбросов и высокие концентрации содержащихся в них токсичных компонентов предопределяют применение многоступенчатых систем очистки и обезвреживания отходящих газов, представляющих комбинацию рассмотренных выше методов и аппаратов. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят через несколько автономных аппаратов очистки либо через комплексный агрегат, включающий несколько ступеней очистки. Такие решения возможны для обеспечения высокоэффективной очистки газов от пылей, при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей, при очистке от твердых частиц и туманов и т.п.

Эффективность систем газоочистки определяется не только степенью очистки технологических и вентиляционных выбросов от вредных примесей, но и возможностью использования или нейтрализации и изоляции уловленных продуктов.

Средства защиты воды. Меры по защите водных объектов от промышленных загрязнений включают:

§  применение безводных и маловодных технологий и замкнутых циклов водоснабжения;

§  предотвращение или снижение загрязнения воды, забираемой из природных источников;

§  очистку сточных вод.

Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды и сведения к минимуму сброса стоков в водоемы - внедрение оборотных и замкнутых систем водоснабжения. Оборотную воду используют в теплообменных аппаратах для отведения избыточного тепла, для промывки деталей, изделий, а также в качестве растворителя или реакционной среды. В зависимости от целевого назначения оборотного водоснабжения возможны схемы с охлаждением, с очисткой оборотной воды и комбинированные схемы с одновременной очисткой и охлаждением воды.

 

Рис. 8.5. Классификация методов очистки промышленных сточных вод

 

Различные методы очистки сточных вод (рис. 8.5) подразделяют на рекуперационные и деструктивные. Первые предусматривают извлечение из промышленных сточных вод ценных веществ и дальнейшую их переработку. При деструктивных методах очистки загрязнители разрушаются путем окисления или восстановления с последующим удалением разрушенных продуктов из воды в виде газов или осадков. Механическая очистка служит предварительным этапом очистки производственных сточных вод. Удаление взвешенных примесей достигается отстаиванием, фильтрованием или циклонированием.

Фильтрование применяют для выделения из сточных вод тонкодисперсных примесей твердых или жидких веществ. Распространены два основных типа фильтров: зернистые и микрофильтры. В зернистых фильтрах воду пропускают через насадки из несвязных пористых материалов (антрацит, песок, мраморная крошка и др.).

Химическую очистку используют для удаления растворимых примесей из сточных вод перед спуском их в водоем или городскую канализацию, иногда до или после биологической очистки, а также в замкнутых системах водоснабжения. Основные методы химической очистки: нейтрализация, окисление и восстановление.

Нейтрализации подвергают сточные воды, содержащие кислоты или щелочи с целью приведения реакции среды близкой к нейтральной (рН = 6,5 - 8,0). Нейтрализацию проводят смешиванием кислых и щелочных сточных вод, добавлением реагентов, фильтрованием сточных вод через нейтрализующие материалы.

Окисление применяют для обезвреживания сточных вод от токсичных примесей (цианидов, растворенных соединений мышьяка и др.), извлечение которых нецелесообразно либо невозможно другими способами. В качестве окислителей при очистке сточных вод используют газообразный и сжиженный хлор, кислород воздуха, озон и другие реагенты.

Озонирование применяется для очистки сточных вод от нефтепродуктов, фенола, сероводорода, цианидов и других примесей. Одновременно обеспечивается устранение привкусов, запахов, обесцвечивание и обеззараживание воды.

Биологическая очистка сточных вод играет главную роль в освобождении воды от органических и некоторых минеральных загрязнений. Она сходна с природным процессом самоочищения водоемов. Биоочистка осуществляется сообществом организмов, которое состоит из различных бактерий, водорослей, грибков, простейших, червей и др. Процесс очистки основан на способности этих организмов использовать растворенные примеси для питания, роста и размножения.

Под действием микроорганизмов могут протекать два процесса - окислительный (аэробный) и восстановительный (анаэробный). В аэробных процессах микроорганизмы, культивирующиеся в активном иле либо в биопленке, используют растворенный в воде кислород. Для их жизнедеятельности необходимы постоянный приток кислорода и температура 20-30° С. Анаэробная очистка протекает без доступа кислорода, основной процесс здесь - сбраживание ила. Эти методы применяют для очистки от органики сильно концентрированных сточных вод и для обезвреживания осадков.

Биологическая очистка сточных вод может проходить в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах) и в искусственных сооружениях - аэротенках и биофильтрах разной конструкции.

Аэротенк представляет собой разделенный перегородками на отдельные коридоры железобетонный резервуар, который оборудован устройствами для принудительной аэрации. Процесс очистки в аэротенке идет по мере пропускания через него аэририруемой смеси сточной воды и активного ила, состоящего из живых организмов и твердого субстрата (отмершей части водорослей и различных твердых остатков). За несколько часов основная масса органики перерабатывается. Из аэротенка смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник. Осевший на дно активный ил отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Избыток его направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде циркуляционного активного ила снова возвращается в аэротенк.

В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой кусковой загрузки, в качестве которой используют щебень, гравий, шлак, керамзит, пластмассу, металлическую сетку и другие материалы, на поверхности которых образуется биологическая пленка, выполняющая те же функции, что и активный ил. Она адсорбирует и перерабатывает органические вещества, находящиеся в сточных водах.

Физико-химические методы используют для глубокой очистки сточных вод, удаления из них тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких) и растворимых примесей. По сравнению с другими методами очистки они имеют ряд преимуществ и область их применения в последние годы постоянно расширяется. К этой группе методов относятся: коагуляция, флотация, сорбция, ионный обмен, экстракция, гилерфильтрация, электрохимическая очистка, эвапорация, десорбция, дезодорация, дегазация и другие.

К ним примыкают электрохимические методы очистки сточных вод, включающие процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляцию, электрофлотацию и электродиализ. Все эти процессы происходят при пропускании через сточную воду постоянного электрического тока. Электрохимическая очистка позволяет извлекать из сточных вод растворимые и взвешенные примеси без использования химических реагентов, обеспечивает возможность автоматизации технологического процесса очистки, упрощает эксплуатацию очистных сооружений. Основной недостаток электрохимических методов - большое потребление электроэнергии.

Средства защиты от вредных физических воздействия. Техногенное химическое, радиационное и тепловое загрязнение среды оказывает влияние на все элементы биосферы, имеет глобальный масштаб и несомненное общеэкодогическое значение. Техногенное волновое загрязнение имеет более локальный характер и в наибольшей мере относится к экологии или даже скорее к гигиене человека. Особую остроту оно приобретает в крупных промышленных городах, где сосредоточены мощные источники электромагнитного и акустического загрязнения.

Защита от шума. В соответствии с действующими гигиеническими нормативами уровни звукового давления постоянного шума и эквивалентные уровни непостоянного шума в жилых помещениях не должны превышать 30 дБА ночью и 40 дБА в дневное время, на территории жилой застройки - соответственно 45 дБА и 55 дБА. Возможность выполнения этих нормативов в значительной мере зависит от шумовых характеристик различных источников.

Для снижения шума нужно:

а) уменьшить уровень звуковой мощности источника шума;

б) уменьшить направленность излучения шума;

в) увеличить угол излучения и расстояние от источника;

г) ослабить шум на пути его распространения к расчетной точке.

Первое достигается заменой источников на акустически менее мощные; следующие требования (б, в) - правильным планировочным расположением объектов шумового воздействия по отношению к источникам; последнее (г) - различными средствами звукоизоляции и виброизоляции, применением звукопоглощающих материалов и конструкций, установкой глушителей шума.

К средствам звукоизоляции относятся звукоизолирующие ограждения (стены, перегородки), звукоизолирующие кожухи и акустические экраны. Роль последних могут выполнять размещенные вдоль магистралей ленточных конструкций из двухэтажных зданий нежилого назначения, перепады рельефа, насаждения деревьев и кустарников и т.п. Глушители шума устанавливают в воздуховодах вентиляторов, компрессоров, в системах выпуска отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и других источников шума аэродинамического происхождения. Акустическая обработка шумных производственных помещений звукопоглощающими материалами не только снижает шум внутри помещений, но и уменьшает интенсивность его излучения шума в окружающую среду.

Защита от инфразвуковых колебаний должна быть перенесена главным образом на их источники. К основным мерам относятся: уменьшение уровня колебаний в источнике; поглощение звуковой энергии при помощи глушителей; использование механических преобразователей частоты. Снижение интенсивности инфразвука может быть достигнуто за счет изменения режима работы технологического оборудования (например, увеличения числа рабочих циклов, что обеспечивает перевод частоты силовых импульсов за пределы инфразвукового диапазона), повышения жесткости крупногабаритных конструкций, устранения низкочастотных вибраций.

Защита от вредного воздействия вибраций осуществляется как воздействием на источник возбуждения вибрации, так и на пути ее распространения. Основными методами борьбы с вибрациями являются: снижение вибраций в источнике их возникновения, виброгашение, виброизоляция, вибродемпфирование. При создании нового оборудования и технологических процессов необходимо стремиться к исключению механизмов, кинематических и технологических схем, вызывающих ударную нагрузку, резкие ускорения и другие динамические процессы (устранение дисбаланса вращающихся частей; применение вместо кривошипных механизмов равномерно вращающихся; замена ковки и штамповки прессованием, пневматической клепки - сваркой и т.п.). Для снижения уровня производственных вибраций важно также предотвратить резонансные режимы работы оборудования, что обеспечивает изменение частот собственных и вынужденных колебаний машин и механизмов.

Виброгашение обычно достигается путем установки тяжелых агрегатов (молотов, прессов) на массивные бетонные фундаменты, а более мелкого инженерного оборудования зданий - вентиляторов, насосов - на виброгасящие плиты и основания.

Виброизоляция осуществляется путем введения в колебательную систему дополнительной упругой связи, уменьшающей передачу вибрации от источника колебаний к основанию или смежным элементам конструкций. Для этого применяют резиновые или пластмассовые прокладки, цилиндрические пружины и рессоры, воздушные подушки, гибкие вставки и их сочетания. А для уменьшения распространения вибрации от фундаментов машин по периметру фундаментов создают акустические щели или швы с засыпкой из рыхлого материала. В основе вибродемпфирования лежит увеличение активных потерь энергии путем превращения энергии механических колебаний в теплоту. Широкие возможности для защиты от вибраций имеет нанесение на вибрирующие поверхности деталей машин и инженерных коммуникаций упруговязких материалов и листовых вибродемпфирующих покрытий.

Защита от электромагнитных колебаний во многом зависит от их частотных характеристик и напряженности электромагнитных полей (ЭМП). Основными источниками ЭМП промышленной частоты являются воздушные ЛЭП, а ЭМП радиочастотного диапазона - радиотехнические объекты (РТО). Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого ЛЭП, устанавливают следующие ПДУ его напряженности (кВ/м): внутри жилых зданий - 0,5; на территории жилой застройки - 1; в населенной местности, вне зоны жилой застройки - 10; в ненаселенной местности, посещаемой людьми, - 15. В случае превышения предельно допустимого уровня напряженности и плотности потока энергии необходимо применять следующие способы и средства защиты:

§  уменьшение параметров излучения в источнике ЭМП, что достигается использованием согласованных нагрузок и поглотителей мощности, правильным выбором генерирующего оборудования;

§  экранирование источников излучения;

§  увеличение расстояния до источников излучения.

При экранировании заземленные металлические экраны могут быть замкнутыми (полностью окружающими излучающее устройство) или незамкнутыми. Основной способ защиты - удаление от источника. При размещении РТО планировочные решения выбираются с учетом характеристик источников излучения, рельефа местности, этажности застройки. На территории РТО не допускается строительство жилых и общественных зданий. В целях защиты населения от воздействия электрического поля ЛЭП вдоль их трассы устанавливаются санитарно-защитные зоны.

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризовать основные направления экологизации промышленного производства, энергетики, сельского хозяйства и транспорта.

2. Дать определение безотходной и малоотходной технологиям и прокомментировать возможности их реализации.

3. Оценить современные промышленные технологии с точки зрения их природоемкости.

4. Привести примеры биотехнологий и рассказать об их достоинствах и недостатках.

5. Перечислить методы и средства защиты окружающей среды, оценить вклад средозащитной техники в экологизацию производства.

 

 

 

 

 

ГЛАВА IX. Концепция «устойчивого развития»

 

	План:
	9.1. Определение экоразвития 9.2 Основные принципы экоразвития и условия их реализации. 9.3. Концепция «устойчивого развития».

 

9.1. Концепция экоразвития

В основе концепции экоразвития заложена идея соизмерения природных и производственных потенциалов территории. В центре проблемы находится регламентация размещения и концентрации производительных сил в зависимости от условий эколого-экономического баланса, т.е. от соответствия природоемкости производства и экологической техноемкости природного комплекса территории.

Принципы экоразвития. Стратегия экоразвития базируется на нескольких основополагающих принципах, нацеленных на решение практических задач на национальном и региональных уровнях:

                 1.            Региональные и локальные задачи экоразвития должны быть подчинены глобальным и национальным целям предотвращения экологического кризиса и оптимизации среды обитания человека (принцип «мыслить глобально - действовать локально»).

                 2.            Региональное экоразвитие включает функцию раннего предупреждения неблагоприятных экологических тенденций или предусматривает гарантии их минимизации (принцип превентивности).

                 3.            Цели экоразвития первичны по отношению к целям экономического развития (принцип экологического императива).

                 4.            Размещение и развитие материального производства на определенной территории должно осуществляться в соответствии с ее экологической техноемкостью (принцип эколого-экономической сбалансированности).

                 5.            Из всех возможных вариантов организации производства предпочтение отдается вариантам, обеспечивающим наименьшую природоемкость, сохранение окружающей среды и безопасные условия жизнедеятельности людей (принцип экологизации и гуманизации производства).

Главной формой реализации концепции экоразвития является эколого-экономическая система (ЭЭС). При переходе от экономической системы, как объекта управления, к эколого-экономической принципиально изменяются цели управления. Главной целью управления экономической системой является получение максимального дохода с вложенных затрат. В эколого-экономической системе высшей целью является уравновешенность, соразмерность ее частей, достижение эколого-экономического баланса. И только на более низкой ступени оптимизации ЭЭС лежит показатель ее экономической эффективности.

В связи с изменением главной цели изменяются требования к организационной и функциональной структурам управления.

Организационная структура управления экоразвитием должна :

§  быть неотъемлемой частью общей структуры управления государством, должна быть вписана в единый цикл управления;

§  отражать основные цели и задачи экоразвития;

§  быть адекватной системе экологического законодательства;

§  не иметь дублирующих структурных подразделений;

§  иметь профессиональные кадры, способные к выполнению задач экоразвития.

Функциональная структура управления должна включать совокупность взаимосвязанных блоков, в каждом из которых, в свою очередь, выделяются свойственные им цели и задачи. Важнейшие функциональные блоки можно обозначить как «закон», «кадастр», «экономика», «контроль» и «организация».

                 1.            Закон. Создание целостной законодательной системы экологического права. Разработка, совершенствование и утверждение законов и других нормативно-правовых актов, охватывающих все аспекты изучения, эксплуатации, экономического использования и охраны природных ресурсов, а также порядка применения этих законов и правовых норм.

Законодательная система природопользования должна опираться на Конституцию РУз. Гражданский кодекс РУз, Федеративный договор РУз, на Закон об охране окружающей среды и строиться на единой методологической основе, учитывающей принципы экоразвития.

Построение законодательной системы природопользования предполагает возможно полную кодификацию многочисленных правовых и нормативных актов и создание поресурсных кодексов - земельного, водного, горного, лесного, биоресурсного.

                 2.            Кадастр. Ведение комплексных государственных кадастров природных ресурсов. Изучение и учет потенциалов, запасов и оборота (самовозобновления) природных ресурсов. Оценка ресурсного потенциала и условий воспроизводства ресурсов бассейнов, регионов и страны в целом. Анализ и прогнозирование ресурсной базы экономики и поддержания качества окружающей среды. Разработка государственных перспективных программ комплексного освоения и неистощительной эксплуатации природных ресурсов.

В сферу изучения, учета и ведения государственных кадастров кроме традиционных природных объектов должны войти и такие природные ресурсы как ассимиляционный потенциал, продукционный потенциал, климатические ресурсы, экологическая техноемкость территорий.

                 3.            Экономика. Формирование тотальной системы платности и политики цен на природные ресурсы. Введение экономических распределительных функций и конкурсного подхода в комплексное использование ресурсов и в разные по назначению направления использования одного и того же ресурса. Оценка себестоимостей различных этапов изучения, освоения, использования и воспроизводства ресурсов, а также определение цены неприкосновенности ресурса. Развитие и повышение экономической эффективности системы лицензирования изысканий и эксплуатации природных ресурсов. Формирование эффективной инвестиционной политики, экономическое стимулирование ресурсосбережения.

                 4.            Контроль. Контроль за соблюдением законов, стандартов, норм и лимитов, касающихся эксплуатации и охраны природных ресурсов - одна из важнейших функций государственного управления. Нормативное регулирование всех фаз ресурсного цикла, их безопасности и экономичности. Организация и осуществление государственной экспертизы в области пользования природными ресурсами. Контроль ведомственных оценок запасов и потребностей в ресурсах. Проверка основных экономических показателей использования ресурсов - образования и распределения капитала, возврата инвестиций. Контроль лицензирования. Соблюдение государственных интересов в области. сохранения ресурсного потенциала страны и международного сотрудничества по изучению и эксплуатации ресурсов. Разработка системы санкций за нарушения рационального природопользования.

                 5.            Организация. Формирование оптимальной организационной структуры государственного управления экоразвитием и экологизацией на федеральном и региональном уровнях. Разграничение прав и обязанностей по управлению природными ресурсами и экологическим контролем и надзором между различными ведомствами при обеспечении тесной межотраслевой координации регулирования и контроля пользования ресурсами. Разграничение прав собственности и полномочий по управлению природными ресурсами между органами государственной власти РУз и субъектов РУз. Формирование единой информационной системы природно-ресурсного мониторинга. Организация системы региональных, бассейновых и территориальных органов, предприятий и учреждений по управлению использованием и охраной природных ресурсов. Организация научных исследований и технических изысканий во всех сферах природопользования. Вопросы управления экоразвитием и экологизацией, хотя и ставятся в основном на международном уровне, могут найти конкретное воплощение лишь на национальном уровне, поскольку они связаны с особенностями государственного устройства и экологической политикой, проводимой органами власти.

                 1.            Основные условия, необходимые для реализации концепции экоразвития. Переход к новой стратегии развития Узбекистана, является жизненно важным этапом его развития. Но переход от природохищнической, технократической парадигмы развития к экоразвитию требует определенных условий.                                                                                                                    Наличие глубоко проработанной единой государственной экологической политики, подкрепленной долгосрочной стратегической программой. На фоне поворота к гражданскому обществу и обеспечению прав человека хуже всего обстоит дело как раз с обеспечением права людей на безопасную среду жизни, на гарантированную защиту от техногенного загрязнения и поражения. Необходима сильная поддержка целей экоразвития в Правительстве и в Олий Мажлисе.

                 2.            Наличие глубоко проработанного законодательства в области природопользования и охраны окружающей среды. Экологическое законодательство должно опираться на сильную и конкретную конституционную норму. При определении приоритетных направлений развития права в области охраны природной среды и природопользования необходимо учитывать, что отношения в этой сфере регулируются наряду с собственно «экологическими» актами, также нормами законодательства государственного, гражданского, уголовного, земельного и др. Без такой правовой и организационной структуры принятые экологические законы и подзаконные акты не будут иметь необходимого правоприменительного механизма и не дадут желаемого эффекта.

                 3.            Достаточное финансовое и материальное обеспечение. Резкий дефицит финансирования - путь к продолжению и усугублению национального экологического кризиса. Реализация принципа платности природопользования. Необходимо проведение такой федеральной и региональной финансово-кредитной и налоговой политики, которая способствовала бы активизации предпринимательской деятельности в области природопользования, привлечению инвестиций, в том числе и иностранных, направляемых на экологически ориентированное технологическое перевооружение.

                 4.            Участие населения в процессе выработки и принятия решений по наиболее важным практическим задачам экоразвития.

Особенно важен общественный контроль при переходном процессе либерализации экономики и приватизации хозяйственных объектов. социологические обследования и методы социального проектирования. Для этого необходима доступность, открытость и публичность всей информации о техногенном загрязнении среды и обусловленном им риске для здоровья людей.

Научно-методическая, информационная и нормативная обеспеченность территориальных эколого-экономических программ. Нужно разработать научно-методические, справочные материалы, рабочие методики и нормативы по широкому кругу прикладных проблем природопользования. Наиболее важными из них являются:

§  соизмерение производственных и природных потенциалов конкретных   территорий;   количественная   оценка   природоемкости производства и экологической техноемкости природной среды (территориальные экологические нормативы);

§  организация и проведение экологической паспортизации и экспертизы хозяйственных объектов;

§  процедура предпроектной оценки воздействия намечаемых к созданию хозяйственных объектов на окружающую среду (ОВОС);

§  создание специализированных банков региональной эколого-экономической информации.

                 5.            Правильная кадровая политика, при которой доступ к власти и управлению природопользованием определяется профессионализмом и компетентностью. Вся система управления природопользованием независимо от ее самооценки испытывает острый дефицит квалифицированных специалистов, восприимчивых к новым требованиям эколого-экономической политики и способных полностью нейтрализовать экологическую безграмотность правительственных чиновников и хозяйственных руководителей.

Вузовская подготовка экологов-практиков остается несовершенной. Необходимо создание специализированных факультетов, где был бы обеспечен развернутый макроэкологический подход к образованию.

                 6.            Международное сотрудничество и поддержка.

Экологический кризис и мощные источники техногенных эмиссии представляют ощутимую глобальную опасность. Экономическое и социальное напряжение, региональные кризисы, экологические беженцы, трансграничные переносы радионуклидов, кислотных оксидов, парниковых газов, дыма лесных пожаров, ядерные свалки и склады ОВ, затопленные реакторы - все это стало крупным национальным «вкладом» во всемирное ухудшение экологической обстановки. Существует несколько программ международного сотрудничества, в рамках которых зарубежные партнеры оказывают финансовую, технологическую и научно-методическую помощь для улучшения экологической обстановки и рационализации использования ресурсов в различных регионах Узбекистана (Аральское море, Каракалпакия). Поэтому общество, его институты, ООН и национальные правительства выбирают, должны выбрать, наконец, вынуждены выбрать путь экоразвития - экологически ориентированного социально-экономического развития. Ответственность перед будущими поколениями побуждает к максимальной рационализации использования природных ресурсов. Рост благосостояния людей может происходить только за счет качественных преобразований экономики и производства на фоне постепенного количественного демографического и материально-потребительского отступления. Только такой путь не приведет к ухудшению качества среды и угнетению природных систем планеты.

Контрольные вопросы:

1.Дайте определение экоразвития.

2.Назовите основные принципы экоразвития и условия их реализации.

3.Расскажите об Концепции «устойчивого развития».

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

 

П1. Применяемые единицы измерения и их соотношения

Масса: 1 т = 10³ кг = 10⁶ г = 10⁹ мг = 10¹² мкг

Время: 1 год = 365,25 сут = 8766 ч = 31 557 600 с

Площадь: 1 км² = 100 га = 10⁶ м² = 10'° см²

Объем: 1 км³ = 10⁹ м³ = 10¹² дм³ (л) = 10¹⁵ см³(мл)

Энергия (см. приложение П2)

 

Кратные единицы величины

 

П2. Энергетика. Биоэнергетика

Таблица перевода единиц энергии

 

Теплоты реакций окисления органических веществ

 

П3. Предельно допустимые концентрации (пдк) некоторых веществ

В атмосферном воздухе, мг/м³

 

В воде, мг/л

П4. Единицы радиоактивности и дозы радиоактивного облучения

 

 

Поглощенная доза - средняя энергия, переданная ионизирующим излучением единице массы облучаемого вещества.

Эквивалентная доза - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного излучения.

Эффективная доза – величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органе на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного органа или ткани.

Эффективная коллективная доза - величина, определяющая полное воздействие излучения на группу людей.

 

 

 

 

 

 

Основные дозовые пределы (Нормы радиационной безопасности НРБ -96)

 

Примечание. Основные дозовые пределы не включают в себя дозы от природных, медицинских источников ионизирующего излучения и дозу вследствие радиационных аварий. На эти виды облучения устанавливаются специальные ограничения.

 

П6. Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от некоторых промышленных источников и автотранспортных средств^*

Удельное выделение загрязняющих веществ (кг/т) при литье цветных металлов и сплавов

 

Пробеговые выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями по территории населенных пунктов

 

Примечания:

                 1.            Токсичность отработавших газов при работе двигателя на сжиженном нефтяном газе принимается равной токсичности отработавших газов при работе двигателя на бензине, выбросы соединений свинца отсутствуют.

                 2.            Расчет выбросов соединений свинца выполняется только для регионов, где используется этилированный бензин.

 

Значения коэффициента, учитывающего изменение выбросов загрязняющих веществ легковыми автомобилями при движении но территории населенных пунктов

 

 

 

 

* По данным источников:

1. Сборник методик по расчету выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986.

2. Методика расчета выделений (выбросов) загрязняющих веществ в атмосферу при механической обработке металлов (на основе удельных показателей). - М.: НИИ Атмосфера, 1997.

3. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий (расчетным методом). - М.: НИИАТ, 1991.

4. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. - М., 1993.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

 

Абиотические факторы - факторы неживой природы (космические, геофизические, климатические, пространственные, временные и т.п.), оказывающие прямое или косвенное влияние на живые организмы.

Абсорбция - поглощение вещества всей массой (объемом) поглощающего тела (другого вещества): газа - жидким или твердым веществом, любого загрязнителя - им же.

Автотрофы - организмы, способные синтезировать органическое вещество из диоксида углерода, воды и минеральных солей. Источниками энергии для биосинтеза служат свет (у фотоавтотрофов) или окисление ряда неорганических веществ (у хемоавтотрофов).

Агроценоз - сообщество организмов, культивируемых и сопутствующих им в сельском хозяйстве.

Адаптация - процесс и результат приспособления организмов к условиям существования. Различают видовую (генотипическую) адаптацию, происходящую в ряде поколений и связанную с процессом видообразования, и индивидуальную (фенотипическую) адаптацию - акклимацию, происходящую в пределах индивидуального развития организма и не затрагивающую его генотип.

Адсорбция - поглощение вещества из раствора или газа поверхностными слоями жидкости или твердого тела (называемых адсорбентами); играет важную роль в биологических процессах, а также в процессах очистки веществ и природоохранных технологиях.

Акклиматизация - приспособление организмов к измененным новым климато-географическим условиям существования.

Акклимация - индивидуальная   (фенотипическая) адаптация к факторам среды; сопровождается обратимыми морфологическими и физиологическими изменениями организма.

Алармизм. - акцентирование общественного внимания на тревожных (негативных, катастрофических, кризисных) актуальных и потенциальных последствиях научно-технического прогресса.

Аменсализм - тип межвидовых отношений, при котором в совместной среде один вид организмов подавляет существование другого вида, не испытывая противодействия.

Анабиоз - временная полная приостановка жизнедеятельности организма, связанная с наступлением неблагоприятных условий или с особой фазой индивидуального развития.

Анаэробы - организмы, живущие при отсутствии свободного кислорода.

Антропогенез - исторический процесс происхождения, возникновения и развития человека.

Антропогенные факторы - факторы, возникшие в результате человеческой деятельности.

Антропоцентризм (в экологии) - воззрение, согласно которому:

современное человечество свободно от экологических законов, действующих в живой природе; взаимодействие с природой подчинено экономическим интересам людей; решение возникших экологических проблем может быть сведено к технологическим мерам по охране окружающей человека среды.

Ареал - область распространения систематической группы организмов - популяции, вида и т.п.

Ассимиляция - усвоение организмом поступающих из окружающей среды веществ в процессе роста и развития, их уподобление веществам организма.

Аутоэкология - экология отдельных особей данного вида; экология вида.

Аэротенк - искусственное сооружение в виде проточного резервуара для биологической очистки сточных вод от органических загрязнителей путем окисления их микроорганизмами, находящимися в аэрируемом слое.

Барьер экологический - полоса территории, которая благодаря особенностям естественного или созданного ландшафта (санитарно-защитная зона) служит препятствием для распространения техногенных загрязнений.

Безопасность экологическая - степень защищенности территориального комплекса, экосистемы, человека от возможного экологического поражения, определяемая величиной экологического риска.

Биоаккумуляция - накопление веществ (техногенных загрязнителей) в организмах возрастающих трофических уровней.

Биоген - питательное вещество; биогены, биогенные элементы - незаменимые химические элементы, из которых состоит вещество живых организмов, - углерод, водород, кислород, азот, сера, фосфор.

Биогеохимический цикл - круговорот химических элементов из неорганических соединений через растительные и животные организмы (органические вещества) вновь в исходное состояние. См. Биотический круговорот.

Биогеохимия - наука, изучающая круговорот химических элементов в биосфере.

Биогеоценоз - наземная экосистема, объединяющая на основе обмена веществ, энергии и информации сообщество живых организмов (биоценоз) с пространственной совокупностью абиотических условий (биотопом).

Биоиндикация - использование особо чувствительных организмов для обнаружения загрязнителей или других агентов в окружающей среде.

Биоинтервал фактора - участок диапазона изменений (градиента) какого-либо количественного фактора среды, в пределах которого возможно существование организма данного вида.

Биом - совокупность экосистем со сходным типом растительности, расположенных в одной природно-климатической зоне (тундра, тайга, степь, дождевой тропический лес, пустыня и т.п.).

Биосфера - глобальная экосистема, особая активная «оболочка» Земли, состав, строение и энергетика которой определяются деятельностью живых организмов.

Биота - любая пространственная совокупность всех живых организмов, безотносительно к категории сообщества (например, биота экосистемы, биота суши, биота океана, биота биосферы).

Биотические факторы - все формы воздействия организмов друг на друга.

Биотический круговорот - круговорот биогенных элементов и вовлекаемых им других веществ в экосистемах, в биосфере между их биотическими и абиотическими компонентами. Важнейшей чертой биосферного биотического круговорота является высокая степень замкнутости.

Биотический потенциал - 1) совокупность свойств популяции, вида, определяющих возможность увеличения численности и области распространения в данных условиях; 2) то же, что и репродукционный потенциал.

Биотоп (экотоп) - относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство, занятое данным биоценозом.

Биофильтр - сооружение для биологической очистки сточных вод, построенное на принципе постепенного прохождения очищаемых масс либо через толщу фильтрующего материала, покрытого активной микробиологической пленкой, либо через пространство, занятое искусственно созданным сообществом организмов - «очистителей», например, камышей.

Биоценоз - сообщество взаимодействующих организмов разной систематической принадлежности, совместно обитающих на каком-либо участке суши или водоема; население биотопа.

Биоцентризм (эксцентризм) - воззрение, согласно которому (в противоположность антропоцентризму): взаимодействие человеческого общества с живой природой должно быть подчинено экологическому императиву - требованию сохранения целостности саморегуляции биосферы.

Биоциды - вещества и другие агенты, подавляющие жизнедеятельность и размножение организмов.

Бифуркация - раздвоение; точка бифуркации - пункт и момент выбора одного из нескольких возможных путей развития, эволюции системы, предсказательная информация о которых отсутствует.

Валентность экологическая - (пределы толерантности) - характеристика способности вида, популяции существовать в различных условиях среды (ср. Биоинтервал фактора).

Валовой национальный продукт (ВНП) - суммарная рыночная стоимость всех товаров и услуг, произведенных в стране за год.

Газы парниковые - газообразные вещества, попадающие в атмосферу и воздающие парниковый эффект, - пары воды, углекислый газ, »етан, окислы азота, летучие углеводороды и др.

Генотип - совокупность генов организма. Генофонд - совокупность генотипов всех особей популяции, вида.

Гетеротрофы - организмы, питающиеся готовыми органическими веществами.

Гипобиоз - значительное снижение уровня жизнедеятельности при наступлении неблагоприятных внешних условий (например, при зимней спячке животных).

Глобальное потепление - повышение средней температуры атмосферы и гидросферы в масштабах планеты, вызванное природными и техногенными факторами.

Гомеостаз - способность организма или системы организмов поддерживать постоянство функциональных характеристик в изменяющихся условиях среды.

Демографический взрыв - резкое увеличение скорости роста и численности населения Земли в XX в.

Демографический переход - смена типов воспроизводства населения (соотношений между рождаемостью и смертностью), постепенно приводящая к стабилизации численности.

Демэкология - экология популяций, в центре внимания которой находятся вопросы динамики численности.

Депопуляция - уменьшение численности популяции, населения.

Деструкторы - гетеротрофные организмы, разрушающие органические вещества до простых, вплоть до неорганических соединений (в том числе деритофаги и редуценты).

Детериорация - ухудшение, порча земли или других природных объектов; процесс, противоположный мелиорации.

Детоксикация - процесс обезвреживания внутри биологической системы попавших в нее вредных веществ.

Детрит - мертвое органическое вещество, продукты выделения и распада организмов.

Детритофаги - организмы, питающиеся детритом (син. сапрофаги).

Диссимиляция - распад сложных органических веществ в организме, сопровождающийся освобождением энергии, которая используется в процессах жизнедеятельности.

Дрейф генов - процесс случайного ненаправленного изменения частоты генов (аллелей) в популяции.

Емкость среды - количественная характеристика совокупности условий, ограничивающих рост численности популяции.

Емкость территории демографическая - обобщенная количественная характеристика условий данной территории, ограничивающая допустимую численность населения.

Емкость экосистемы - максимальный размер популяции одного вида, который данная экосистема способна поддерживать в определенных экологических условиях на протяжении длительного времени.

Заболевания зкзогенные (экологические) - заболевания, вызванные неблагоприятными экологическими условиями.

Закон больших чисел: совокупное действие большого числа случайных факторов приводит, при некоторых общих условиях, к результату, почти не зависящему от случая.

Закон константности количества живого вещества биосферы - (В.И. Вернадский): количество живого вещества (биомассы всех организмов) биосферы для данной геологической эпохи постоянно.

Закон максимизации энергии и информации в эволюции: наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации.

Закон минимума (Ю. Либих): биотический потенциал (жизнеспособность, продуктивность организма, популяции, вида) лимитируется тем из факторов среды, который находится в минимуме, хотя все остальное условия благоприятны (см. Закон толерантности).

Закон оптимальности: любая система с наибольшей эффективностью функционирует в некоторых характерных для нее пространственно-временных и экологических пределах.

Закон развития системы за счет окружающей ее среды: любая система может развиваться только за счет материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно.

Закон толерантности (В.Шелфорд): факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное (неблагоприятное - как минимальное, так и избыточное) значение, ограничивают возможность существования вида в данных условиях, вопреки и несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий.

Зона аридная - территория или природно-климатическая зона с малым естественным увлажнением - засушливая (полупустыни и пустыни).

Зона бореальная - зона лесов умеренного пояса.

Зона геопатогенная - пространство обитания, где сочетание неблагоприятных естественных факторов может вызвать заболевания у человека.

Зона гумидная - территория или природно-климатическая зона с высоким естественным увлажнением (например, дождевые тропические леса).

Зона санитарно-защитная - обычно часть территории, обладающая свойствами экологического барьера и пространственно разделяющая источники неблагоприятных экологических воздействий и возможные объекты этих воздействий.

Зона экологическою бедствия - территория, где в результате техногенной или природной катастрофы возникла угроза экологического поражения людей из-за деградации естественной среды обитания.

Зооценоз - сообщество животных какого-либо биоценоза.

Зоофаги - плотоядные организмы, питающиеся животными других или своих видов (каннибализм).

Иммобилизация - обездвиживание, прекращение миграции веществ, уменьшающее их активность (например, в донных отложениях).

Императив экологический - обращенное к человеческому сообществу повеление, настоятельное требование (подобие нравственного закона) ограничить и остановить природбгубительную экспансию и соизмерить антропогенное давление с экологической выносливостью биосферы.

Интродукция - обычно преднамеренный перенос особей какого-либо вида растений или животных за пределы их ареала, в новые природно-климатические условия.

Информационное общество - стадия развития цивилизации, на которой преобладающей формой общественных связей становятся потоки информации, а материально-энергетические потоки минимизируются за счет экономии и высокой эффективности.

Канцерогены - вещества или физические агенты, способные вызвать развитие злокачественных новообразований или способствовать их возникновению.

Квоты загрязнения среды - разрешенные долевые количества выбрасываемых в окружающую среду техногенных загрязнителей, устанавливаемые местными, национальными или международными нормативными актами.

Кислотные осадки - атмосферные осадки - дождь, снег, туман, содержащие техногенные примеси, из-за которых их кислотность превышает нормальный уровень, т.е. рН ниже 5,6.

Комменсализм - тип межвидовых отношений, сожительства (симбиоза), при котором в совместной среде организмы одного вида безответно получают пользу от присутствия организмов другого вида.

Консументы - гетеротрофные организмы (в основном животные), потребляющие органическое вещество других организмов - растений (растительноядные - фитофаги) и животных (плотоядные - зоофаги).

Контаминационный эквивалент энергии - общая масса техногенных загрязнителей среды (с учетом их токсичности), приходящаяся на единицу потребленной энергии в данной технологии, отрасли производства.

Коэволюция - а) параллельная, совместная, сопряженная эволюция взаимодействующих организмов; б) сопряженная эволюция человечества и природы.

Ксенобиотики - вещества, чуждые природе, составу и обмену веществ живых организмов.

Кумуляция - скопление порций вещества, усиливающее его действие;

суммирование вредных эффектов от действия вредных агентов.

Лицензирование природопользования - система оплачиваемых государственных разрешений на эксплуатацию природных ресурсов.

Мальтузианство - развитие теории народонаселения Т.Р. Мальтуса (1798); совокупность взглядов, по которым неограниченный рост численности населения рассматривается как главная причина социальной напряженности, политических потрясений и экологических кризисов.

«Мания»-структуры - системы хозяйственных или социально-психологических отношений с нарушенными обратными связями, находящиеся в сильной зависимости от стимулов кратковременного или мнимого благополучия.

Мелиорация - улучшение земель для сельскохозяйственных целей.

Метаболизм - обмен веществ и энергии в организме, биологической системе.

Мониторинг - слежение за какими-то объектами или явлениями, регулярная или непрерывная регистрация их состояния.

Мониторинг экологический - слежение за качеством всех слагаемых окружающей среды и состоянием биологических объектов.

Монокультура - а) замена естественного разнообразия растительного покрова какой-либо одной сельскохозяйственной культурой; б) бессменное возделывание какой-либо сельскохозяйственной культуры на одном и том же поле.

Мутагены - вещества или физические агенты, способные вызывать мутации.

Мутация - изменение в генетическом аппарате организма, приводящее к наследуемому изменению признаков или к гибели организма.

Мутуализм - тип межвидовых взаимоотношений, когда оба сожительствующих организма извлекают взаимную пользу.

Неособирательство - форма хозяйственной деятельности, при которой осуществляется максимальное контролируемое (неистощительное) использование природных биологических ресурсов с целью относительного уменьшения технического производства в сельском хозяйстве и пищевой промышленности.

Ниша экологическая - комплекс факторов, которые требуются для существования вида, включая его связи с другими видами в сообществе.

Ноогенез (ноосферогенез) - процесс формирования ноосферы.

Ноосфера - букв. «мыслящая оболочка», сфера разума, согласно В.И.Вернадскому - качественно новая, высшая стадия развития биосферы под контролем разумной деятельности человека.

Норма реакции - экологические пределы, в которых возможно приспособительное изменение реакций жизнедеятельности и признаков организмов данного вида.

Озоновый экран - слой атмосферы, отличающийся повышенной концентрацией молекул озона (О₂), поглощающих коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца, опасное для живых организмов.

Онтогенез - индивидуальное развитие организма; для многоклеточных - от оплодотворения яйцеклетки до старения и смерти.

Опустынивание (аридизация) - процесс обеднения растительного покрова, связанный со стойким уменьшением увлажнения территории, превращением ее в аридную зону.

Оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) - экспертная процедура, предназначенная для определения (прогнозирования) возможных воздействий строительства, пуска, эксплуатации (включая аварийные ситуации) и ликвидации хозяйственного объекта на состояние окружающей среды, целостность природных систем и здоровье людей.

Парниковый эффект - повышение температуры атмосферы из-за увеличения содержания в ней парниковых газов, приводящего к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли.

Пестициды - синтетические вещества, используемые для защиты растений, животных, сельскохозяйственной продукции от угнетающих и повреждающих влияний других организмов - сорняков (гербициды), насекомых (инсектициды), грибков (фунгициды) и др.

Пирамида экологическая (трофическая) - графическое изображение количественных соотношений между трофическими уровнями биоценоза - продуцентами, консументами (отдельно каждого уровня) и редуцентами, выраженное в их численности (пирамида чисел), биомассе (пирамида биомасс) или энергии (пирамида энергий).

Пищевая (трофическая) цепь - перенос вещества и энергии между членами биоценоза, представляющими различные трофические уровни, при поедании последующим членом цепи предыдущего.

Полинозы - аллергические заболевания, вызванные пыльцой цветущих растений.

Поллютанты - техногенные загрязнители среды:  воздуха (аэрополлютанты),     воды     (гидрополлютанты),     земли (терраполлютанты).

Популяция - совокупность особей одною биологического вида, населяющих пространство с относительно однородными экологическими условиями, имеющих общий генофонд и возможность свободно скрещиваться.

Поражения экологические - нанесение вреда природным комплексам, экологическим системам, их отдельным компонентам, а также человеку в результате резких или длительных изменений экологических условий.

Правило Д.Аллена: увеличение выступающих частей тела одного вида или близких видов теплокровных животных (конечностей, хвоста, ушей) при продвижении с севера на юг.

Правило К.Бергмана: у теплокровных животных, подверженных географической изменчивости, размеры тела особей статистически (в среднем) больше у популяций, обитающих в более холодных частях ареала.

«Правило 10%» (правило пирамиды энергий Р. Линдемана): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице» продуцент - консументы), в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень энергии.

«Правило 1%»: для биосферы в целом доля возможного потребления чистой первичной продукции (на уровне консументов высших порядков) не превышает 1%.

Принцип Ле Шателье - Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

Принцип минимума диссипации (рассеяния) энергии, или принцип экономии энергии (Л.Онсагер - И.Пригожий): при вероятности развития процесса в некотором множестве термодинамически допустимых направлений, реализуется то, которое обеспечивает минимум рассеяния энергии.

Принцип сбалансированного природопользования: размещение и развитие материального производства на определенной территории должно осуществляться в соответствии с ее экологической выносливостью по отношению к техногенным воздействиям.

Природоемкость производства - совокупный ущерб, который наносится природным объектам и ресурсам, состоянию окружающей среды строительством и эксплуатацией хозяйственных объектов, их отходами и продукцией.

Продуценты - автотрофные организмы (в основном - зеленые растения), образующие первичную продукцию органических веществ.

Радиофобия - пограничное предболезненное состояние человека, вызванное страхом радиационного поражения - по оправданным или воображаемым причинам.

Регенерация отходов - использование полезных компонентов, заключенных в отходах, для новых технологических циклов (обычно другого типа, чем ранее проходивших).

Редуценты -  гетеротрофные организмы (бактерии и грибы), завершающие распад органических соединений до простых неорганических веществ - воды, диоксида углерода, сероводорода и солей.

Рекультивация - комплекс мер, направленный на восстановление ранее нарушенного природного ландшафта, а также продуктивности нарушенных земель.

Рекуперация отходов - технологический процесс обработки отходов с целью повторного использования их компонентов, как правило, в том же технологическом процессе, где произошло образование отходов.

Рециклинг - возможно полное возвращение расходных и вспомогательных веществ и материалов в циклических производственных процессах для повторного использования.

Реципиенты - в экологическом контексте общее обозначение для объектов техногенных воздействий - людей, других живых организмов, экосистем, а также неживых объектов.

Сапрофаги   -   животные,   питающиеся   мертвой   органикой (детритофаги).

Синэкология - экология многовидовых сообществ, экосистем.

Стенобионты (стеноэки) - организмы, нормальное существование которых возможно в узких пределах изменений экологических условий - температуры (стенотермы), влажности (стеногидридные организмы), выбора пищи (стенофаги) и т.д.

Стресс - состояние физиологического напряжения организма, совокупность реакций, возникающих в ответ на внешние воздействия, нарушающие гомеостаз.

Сукцессия - направленная и непрерывная последовательность изменений видового состава организмов в данном местообитании.

Тератогены - вещества или физические агенты, которые при действии на родительские организмы способны вызвать врожденные уродства у потомства.

Технобиогеоценоз (сокр. техноценоз) - экологическая интерпретация понятия природно-производственного комплекса.

Техногенез (в экологии) - процесс развития материальной культуры, техники, порождающий изменения в природной и окружающей человека среде.

Техншфера - «техническая оболочка» - искусственно преобразованное пространство планеты, находящееся под воздействием продуктов производственной деятельности человека.

Урбанизация - рост и развитие городов, преобразование сельской местности в городскую, миграция сельского населения в города, увеличение роли городов в жизни общества.

Фенотип - совокупность генетически определяемых признаков и свойств организма.

Фитопланктон - совокупность микроводорослей, мелких растительных организмов, обитающих в толще воды.

Фитофаги - растительноядные животные.

Фитоценоз - многовидовое растительное сообщество.

Фотопериодизм - изменения состояния биологических систем, обусловленные естественным ритмом освещенности, сменой дня и ночи, сезонными изменениями длительности светового дня.

Хемосинтез - синтез органических веществ у хемоавтотрофных бактерий, использующих в качестве источников энергии окисление некоторых неорганических веществ.

Хемофобия - пограничное предболезненное состояние человека, вызванное страхом химического отравления.

Эврибионты (эвриэки) - организмы, существующие в широких пределах изменений экологических условий: температуры (эвритермы), влажности (эвригидридные организмы), выбора пищи(эврифаги) и т.п.

Эвтрофикация водоемов - чрезмерное обогащение водной среды питательными веществами.

Эдафон - совокупность животного населения почвы.

Экологизация науки - процесс проникновения идей и проблем экологии в другие области знания, в систему современных естественных, технических и гуманитарных дисциплин. Выделяются три уровня экологизации: внутридисциплинарная, междисциплинарная и проблемная.

Экологическая техноемкость территории (ЭТТ) - обобщенная характеристика территории, количественно соответствующая максимальной техногенной нагрузке, которую может выдержать и переносить в течение длительного времени совокупность реципиентов и экологических систем территории без нарушения их структурных и функциональных свойств.

Экопатология - см. Заболевания экогенные.

Экоразвитие - экологически ориентированное социально-экономическое развитие, при котором рост благосостояния людей не сопровождается ухудшением состояния среды обитания и деградацией природных систем (М. Стронг, 1972).

Экосистема (экологическая система) - совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом.

Экосфера - а) совокупность живых организмов современной биосферы и всех веществ, находящихся под контролем потребления, трансформации и продуцирования живыми организмами (= современная биосфера); б) в данном учебнике: экосфера = современная биосфера + техносфера - «единая глобальная система взаимодействия современной биосферы и техносферы,. арена взаимодействий человека и природы, на которой сосредоточены все современные экологические проблемы и коллизии».

Экофобии - общее наименование для фобий, вызываемых неблагоприятными экологическими воздействиями на людей {радио-фобия, хемофобия).

Эксцентризм - см. Биоцентризм.

Экоцид - значительное угнетение и гибель экосистем, различных организмов, в том числе и людей, под влиянием резких или длительных антропогенных нарушений нормальных экологических условий.

Эктотермы - организмы, температура тела которых мало отличается от температуры среды обитания и следует за ее изменениями: низшие организмы, растения, холоднокровные животные.

Эмерджентность - возникновение совершенно новых свойств при взаимодействии двух или нескольких объектов или явлений, свойств, не являющихся простой суммой исходных.

Эмиссия (в экологии) - выпуск, испускание каких-либо веществ, побочных продуктов производства.

Эндотермы - теплокровные животные -птицы и млекопитающие, способные с помощью внутренних механизмов терморегуляции поддерживать относительно постоянную температуру тела, в определенных пределах не зависящую от температуры среды

Эрозия почвы - разрушение (смыв, размыв, выдувание) плодородного слоя почвы талыми, ливневыми водами и ветрами.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.     И.А. Каримов «Узбекистан на пороге XXI века: угрозы безопасности и гарантии прогресса» - Ташкент: Узбекистан – 315с.

2.     Экология (под общ. ред. проф. С.А. Боголюбова), М.: Знание, 1999г.

3.     Бекназов Р.У. Новиков Ю.В.  «Охрана природы»  Т.,1995й.

4.     Валуконис Г.Ю., Муратов Ш.О. «Основы экологии» - Т., 2001г.

5.     Холмуминов М. «Экология и закон» – Т: “Адолат”, 2000г.

6.     Розанов С.И. «Общая экология» Санкт-Петербург ,«Лань», 2001г.

7.     Экология (под общ. Ред. Проф. С.А. Боголюбова), М.: Знание, 1999г.

8.     Бекназов Р.У. Новиков Ю.В.  «Охрана природы»  Т.,1995й.

9.     Валуконис Г.Ю., Муратов Ш.О. «Основы экологии» - Т., 2001г.

10.                 Агаджанян НА; Торшин В.И. Экология человека. - М.: КРУК, 1994.

11.                Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ, 1998.

12.                Арский Ю.М., Данилов-Данильян В.И.. Залиханов М.Ч.. Кондратьев К.Я., Котляков В.М., Лосев К.С. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?: Учеб. пособие/Под ред. проф. В.И.Данилова-Данильяна. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1997.

13.                Горелов А.А. Экология: Учеб. пособие. - М.: Центр, 1998

Мазур И.И; Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология: Учеб. пособие. В 2-х т. - М.: Высшая школа, 1996.

14.                Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Учеб. пособие для вузов. - СПб.: Химия, 1997.

15.                Шилов В.А. Экология: Учебник для биол. и мед. спец. вузов. - М.: Высшая школа, 1998.

16.                Экология и защита биосферы; Учебник для втузов, в 3-х книгах. - М.: «Междунар. дом сотрудничества», 1996.

 

 

Оглавление:

 

Предисловие........................................................................................... 2

ГЛАВА I. Предмет и задачи экологии. Методы экологии  2

1.1. ............................................................................................................... 3

1.2. Основные разделы экологии................................................ 4

1.3. Экология, природопользование и охрана окружающей среды........................................................................................................................... 6

1.4. Методы экологии........................................................................ 7

1.5. Главные проблемы и задачи экологии........................... 9

Глава II. Законы и объекты экологии................................. 13

2.1. Главные законы экологии................................................... 13

2.2. Основные объекты экологии............................................. 13

ГЛАВА III. Экологическая среда и ресурсы биосферы 17

3.1. Факторы среды............................................................................ 17

3.2. Ресурсы биосферы..................................................................... 18

ГЛАВА IV. Поглощение техносферой природных ресурсов     22

4.1. Техногенез.................................................................................... 22

4.2. Техносфера................................................................................... 23

4.3. Ресурсы техносферы............................................................... 24

4.4. Земля,вода,биоресурсы.......................................................... 26

4.5. Энергетические и минеральные ресурсы….………………………..31

ГЛАВА V. Техногенное загрязнение среды........................ 36

5.1. Техногенные эмиссии и воздействия.......................... 36

5.2. Загрязнение атмосферы........................................................ 40

5.3. Загрязнение природных вод................................................ 43

5.4. Загрязнение земли.................................................................... 45

5.5. Радиационное загрязнение................................................. 49

5.6. Физическое волновое загрязнение среды………………………….51

5.7. Предприятия связи и окружающая среда…………………………..55

5.8. Экология на предприятиях связи…………………………………...56

ГЛАВА VI. Основные типы техногенных поражений и экологическая безопасность..................................................... 59

6.1. Основные типы экологических поражений и их территориальных проявлений...................................................... 59

6.2. Примеры экологических поражений, вызванных хозяйственной деятельностью................................................... 62

6.3. Зависимость здоровья населения от качества окружающей среды........................................................................................................... 68

6.4. Определение экологической безопасности,  процедура управления экологическим риском......................................... 69

ГЛАВА VII. Экологическое нормирование техногенных воздействий............................................................................................. 72

7.1. Экологические нормативы, действующие в современной практике, методы их расчетов..................................................... 72

7.2. Цели и методы экологического мониторинга......... 77

7.3. Основные организационные процедуры, направленные на экологическую регламентацию хозяйственной деятельности......................................................................................................................... 79

ГЛАВА VIII. Экологизация промышленности................... 82

8.1. Основные направления экологизации промышленного производства, энергетики, сельского хозяйства и транспорта...............82

8.2. Определение безотходной и малоотходной технологии, возможности их реализации......................................................... 86

8.3. Примеры биотехнологий, достоинства и недостатки 88

8.4. Методы и средства защиты окружающей среды.... 89

ГЛАВА IX. Концепция «устойчивого развития».............. 99

9.1. Определение экоразвития..................................................................99

ПРИЛОЖЕНИЯ. СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ................................. 104

П1. Применяемые единицы измерения и их соотношения          104

П2. Энергетика. Биоэнергетика............................................... 104

П3. Предельно допустимые концентрации (пдк) некоторых веществ.................................................................................................... 105

П4. Единицы радиоактивности и дозы радиоактивного облучения............................................................................................... 106

П5. Удельные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от некоторых промышленных источников и автотранспортных средств^*.................................................................................................... 108

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ.......................................................................... 110

ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................... 121

 

 

 

 

Учебное пособие по предмету «Экология»

 

Рассмотрено и рекомендовано к печати

НМС университета

(протокол №____от 24.06.2014г.)

 

 

 

 

Авторы:

                            Борисова Е.А.

                            Кадыров Ф.М.

                            Агзамова М.Р.

 

Ответственный редактор:

 

Корректор:

Абдуллаева С.Х.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Формат 60х84 1/16

Заказ №-___  Тираж-___

 

Отпечатано в Издательско полиграфическом  

Центре «ALOQACHI» при ТУИТ

Ташкент, ул. Амира Темура 108