В В Е Д Е Н И Е

Геоэкология — комплексная наука на стыке экологии, геологии, геохимии, биологии и географии. Зарождение геоэкологии связывают с именем немецкого географа К. Тролля, который ещё в 30-х годах прошлого века понимал под ней одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и географические исследования в изучении экосистем. По его мнению, термины «геоэкология» и «ландшафтная экология» являются синонимами. В России широкое использование термина «геоэкология» началось с 1970-х годов, после упоминания его известным советским географом В. Б. Сочавой. Как отдельная наука окончательно сложилась в начале 1990-х годов ХХ века.

Однако, чёткого и общепринятого определения этот термин до сих пор не получил, предмет и задачи геоэкологии также формулируются по-разному, зачастую весьма разнородно. В самом общем случае они сводятся в основном к изучению негативных антропогенных воздействий на природную среду.

В рамках широкого понятия «геоэкология» находятся многие весьма разнообразные научные направления и практические проблемы. В связи с тем, что геоэкология охватывает многообразные аспекты взаимодействия общества и природы, наблюдается различная трактовка её предмета, объекта и содержания, не определен круг вопросов геоэкологических исследований, не существует общепризнанной методологии и терминологической базы.

Можно выделить по меньшей мере два крупных направления в понимании термина «геоэкология», в видении предмета, целей и задач этой науки:

Геоэкология рассматривается как экология геологической среды, при этом термины «геоэкология» и «экологиечская геология» полагаются синонимами. При таком подходе геоэкология изучает закономерные связи

6

(прямые и обратные) геологической среды с другими составляющими

природной среды — атмосферой, гидросферой, биосферой, оценивает влияние хозяйственной деятельности человека во всех её многообразных проявлениях и рассматривается как наука на стыке геологии, геохимии, и экологии.

Геоэкология трактуется как наука, изучающая взаимодействие географических, биологических (экологических) и социально-производственных систем. В этом случае геоэкология изучает экологические аспекты природопользования, вопросы взаимоотношений человека и природы, для неё характерно активное использование системной и синергетической парадигм, эволюционного подхода. Здесь геоэкология рассматривается как наука на стыке географии и экологии.

йСуществует и ряд других, воззрений на геоэкологию. Так, можно выделить различные трактовки в зависимости от того, какую науку (географию, геологию, геохимию или экологию) автор принимает за основу геоэкологии. Ряд авторов рассматривает геоэкологию как экологизированную географию, изучающую приспособление хозяйства к вмещающему ландшафту. Другие - частью геохимии, в которой изучаются последствия взаимодействия биотических и абиотических компонентов.

Многие учёные считают геоэкологию результатом современного развития и синтеза целого ряда наук: географических, геологических, почвенных и других. Эти авторы выступают за широкое понимание геоэкологии, как интегральной науки экологической направленности, изучающей закономерности функционирования антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации.

Экстенсивное развитие промышленности во второй половине двадцатого века привело к интенсивному накоплению в приповерхностной части литосферы химических элементов в концентрациях не свойственных для среды существования живых организмов. Задача их диагностики и

7

идентификации была успешно решена в коллективных работах Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИМГРЭ). Синхронно с данной школой в России развивались подходы к диагностике и ранжированию аномалий недостатка жизненно-важных элементов в системе "почва-растение". Ведущая роль в становлении данного направления принадлежит коллективу ГЕОХИ РАН им. В.И.Вернадского и сотрудников его региональных центров. В работах В.В.Ковальского, В.В.Ермакова, М.А. Риша, Б.А. Айдарханова, А.М Хакимовой. и др. большое внимание уделено изучению и картографированию биогеохимических провинций недостатка и дисбаланса биофильных, т.е. жизненно-важных элементов. Ведущими параметрами диагностики качества литогеохимических аномалий являются биогеохимические показатели, включая биосубстраты растений и животных. Школа эколого-геохимических исследований МГУ им. М.В. Ломоносова представлена работами творческих коллективов под руководством Н.С.Касимова, (урбанизированные территории), И.А. Авессаломовой (горнодобывающие регионы), Н.П.Солнцевой (нефтедобывающие регионы) и др., основным базисом построения эколого-геохимических карт является учение о геохимии ландшафта. Широко используются серия расчетных показателей, отражающих интенсивность миграции в системе "почва-растение". Разнообразие подходов к эколого-геохимическим оценкам территорий с одной стороны позволило разработать базис для комплексных исследований, а с другой стороны, на современном этапе, стало вносить определенный диссонанс в стыковку и сопоставление результатов полученных различными творческими коллективами. Анализ современной критериальной базы говорит о необходимости активного внедрения в практику эколого-геохимических исследований методологии различных естественно-научных школ. Только их комплексное использование позволяет объективно выявить весь спектр геохимических факторов экологического риска, снижающих комфортность территории для существования экосистемы и проживания человека.

Л Е К Ц И Я № 1

Экология атмосферы План лекции

1.1 Основные особенности атмосферы.

1.2 Экологическая роль природных атмосферных процессов

1.3 Антропогенные изменения атмосферы. Источники, загрязнители, загрязнения воздуха и их последствия.

1.1 Основные особенности атмосферы

Атмосфера – это внешняя газовая оболочка Земли, не имеющая четко выраженной верхней границы и существующая благодаря гравитационному притяжению планеты. Ее масса составляет 5 х 10¹⁵ т. 97 % всей массы сосредоточено в нижнем слое толщиной около 29 км (рис.4.1).

По резкой смене температур в ней выделяют несколько слоев, границы между которыми называются паузами (тропо-, страто-, мезопаузы) (рис.4. 2). В самом нижнем слое- тропосфере температура по мере удаления от поверхности падает от нормальной до – 55⁰ С (полюса) – минус 75⁰ С (экватор). В стратосфере происходит резкое повышение температуры с высотой, достигающее 0⁰С в стратопаузе на высоте 55 км. Мезосфера охватывает слой, располагающийся в интервале 55-80 км над поверхностью Земли, с температурой минус 85⁰ С. В термосфере температура повышается, достигая на высоте 400 км 1200⁰ С. Выше термосферы располагается зкзосфера, представляющая переходную область между атмосферой и межпланетным пространством.

В состав атмосферы входят различные газы, атмосферная влага (водяной пар) и пыль. Составные части делятся на три группы: постоянную, переменную и случайную. К первой относятся азот – около 78 %, кислород –

9

21 % и инертные газы – около 1 %. От широты и долготы местности их содержание не меняется. С высотой происходит уменьшение концентрации газов. В термосфере имеет место ионизация молекул азота и кислорода, вызванная поглощением солнечной радиации, из-за чего этот слой называют ионосферой.

В экзосфере гравитационное поле Земли не способно удерживать ионизированные газы, которые рассеиваются в космосе (зона диссипации).

Ко второй группе относятся диоксид углерода (0,02-0,04 %) и водяной пар (до 3 %), к третьей – случайные компоненты, определенные местными условиями. Так, вблизи металлургических заводов воздух часто содержит диоксид серы, в местах разложения органических остатков – аммиак.

Стратосфера в интервале 15-50 км содержит озон (0₃), наибольшая концентрация которого отмечается на высоте 25-30 км. В «озоновом слое» содержится до 90 % общего количества атмосферного озона. Часть озона содержится и в тропосфере, где он образуется при грозовых разрядах и при воздействии на кислород разрядов, вызванных геоэлектричеством.

Если собрать весь озон атмосферы в один слой, то при нормальных условиях (давление 1 атм и температуре 273⁰ С) он будет иметь толщину 0,3 см.

В обычных условиях озон представляет собой газ с резким специфическим запахом, является сильным ядом, превосходящим по токсичности синильную кислоту. Он обладает мутагенными и канцерогенными свойствами; действует на кровь, подобно ионизирующей радиации. В смеси с кислородом он взрывоопасен. Таким образом, присутствие озона в тропосфере представляет экологическую проблему, тем более что в последнее время отмечается рост его концентрации в приземных воздушных слоях. Озон стратосферы из-за способности поглощать губительное для биосферы коротковолновое излучение является защитным экраном Земли.

10

В атмосфере существуют закономерности в распределении озона по времени, широте и высоте. Послеобеденное содержание озона больше утреннего. Наибольших значений содержание озона достигает весной, а осенью падает до минимума. Максимум концентрации озона приходится на высоту 25 км. С повышением широты максимум концентрации озона падает с 25 до 13 км.

Помимо газов в составе атмосферы определенную роль играет водяной пар. Главным образом он содержится в тропосфере. Неконденсированные остатки воды проникают и в стратосферу. На высоте около 30 км существуют области «перламутровых» облаков, состоящих из водного льда с вмороженными в него частицами разнообразных соединений азота, хлора и углерода. У верхней границы мезосферы (80 км) происходит образование «серебристых» облаков, представляющих собой скопления ледяных кристалликов.

Важная особенность воздушной оболочки – ее запыленность, влияющая на прозрачность атмосферы. Естественным природным источником уменьшения прозрачности являются выбросы вулканического пепла. Кроме того, в результате вулканической деятельности в верхние слои атмосферы попадает огромное количество сернистого газа, который, окисляясь под воздействием солнечных лучей и реагируя с водяным паром, образует аэрозоль серной кислоты. Запыленности атмосферы способствует и антропогенная деятельность, значительно уменьшая ее прозрачность.