ІНЖЕНЕРНА ЕКОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ 1

Розділ 1 Теоретичні основи інженерної екології

Тема 1.1. Загальні теоретичні положення. Об’єкт та предмет дослідження

Екологія – наука, яка вивчає взаємодію живих організмів і середовище їх мешкання, а також взаємодію між організмами (співтовариств між собою). Обов’язковою умовою взаємодії є обмін речовиною, енергією та інформацією.

Вперше термін „екологія ”застосував німецький біолог Ернест Геккель у 1866 році.

Екологію можна поділити на наступні розділи:

1. загальна екологія:

   • теоретична екологія;

   • моделювання процесів і екосистем;

   • експериментальна екологія.

2. біоекологія:

   • екологія співтовариств, організмів, популяцій;

   • екологія природних біосистем;

   • еволюційна екологія;

   • вчення про біосферу.

3. геоекологія:

   • екологія геосфер;

   • екологія природних зон;

   • кліматологія;

   • екологія країн, регіонів, континентів.

4. екологія людини:

   • біоекологія людини;

   • соціальна екологія;

   • екологія людства.

5. прикладна екологія:

   • інженерна екологія;

   • сільськогосподарська екологія;

   • біоресурсна і промислова екологія;

   • медична екологія;

   • комунальна екологія.

Інженерна екологія – прикладна дисципліна, що є системою науково-обгрунтованих інженерно-технічних заходів, направлених на збереження якості навколишнього прородного середовища в умовах зростаючого промислового виробництва.

Поняттєвий апарат інженерної екології містить містить ряд термінів:

Біосфера („сфера життя”)– оболонка Землі, в якій розвивається життя різноманітних організмів. Ця оболонка охоплює нижню частину атмосфери, захищеної озоновим шаром (18 км – на екваторі, 8-10 км – на полюсах, до 25 км – над іншими частинами); гідросферу (до 11022 км –Марианська западина), в тому числі донні відкладення, а також верхню частину літосфери (7-8 км).

Термін «біосфера» вперше був застосований австрійським геологом Едуардом Зюссом. Академік Вернадський В.І. є основоположником вчення про біосферу (його праця «Біосфера» була опублікована у 1926 році ), про речовину біосфери (жива, кісткова, біокісткова, біогенна, космічна і радіоактивна речовини).

За Вернадським В.І. біосфера – це простір оболонки Землі, де існує або коли-небудь існувало життя. При цьому жива речовина біосфери є її «функцією», а сама біосфера – результат діяльності живої речовини.

В даний час відбувається поступовий перехід від біосфери до ноосфери.

Ноосфера – це сфера розуму, яка є вищою стадією розвитку біосфери, пов'язана з виникненням і розвитком людства, коли розумна діяльність людини стає головним визначальним чинником глобального розвитку.

На даний час поряд з класичними поняттями «біосфера» і «ноосфера» виділяється новий стан природного середовища – техносфера (біотехносфера).

Техносфера – частина біосфери, в якій господарює людина і яка докорінно перетворена нею в техногенні об'єкти (будинки, дороги, аеродроми, шахти, кар'єри, космічні станції). Розвиток техносфери супроводжується необмеженим використанням природних ресурсів і вільним викидом всіх відходів людської діяльності в навколишнє природне середовище. Це призводить до таких глобальних наслідків:

• енергетична криза;

• руйнування екосистем;

• демографічні вибухи;

• забруднення навколишнього середовища (кислотні дощі, парниковий ефект, озонові діри, смоги, деградація ґрунтів, забруднення води тощо).

Екосистема – це сукупність спільно існуючих різних видів організмів і умов їх існування, що знаходяться у взаємозв'язку одного з одним. Розрізняють природні екосистеми - озеро, ліс, пустеля і т.ін. Штучна екосистема - місто, гребля, поле, засіяне пшеницею, космічний корабель і т.ін. (Рис. 1.)

Частковим поняттям, близьким до терміну «екосистема» є термін «біогеоценоз». Біогеоценоз – однорідна ділянка земної поверхні з певним складом живих і неживих компонентів і динамічною взаємодією між ними.

Екосистема може включати декілька биогеоценозів. Біогеоценози – це природні утворення. Будь-який біогеоценоз є екологічною системою, але не будь яка екосистема є біогеоценозом. Як екологічну систему можна розглядати озеро, ліс, космічний корабель, що є замкненою системою життєдіяльності.

Рис. 1. Екосистема.

1 – зооценоз; 2 – фітоценоз; 3 – мікробоценоз; 4 – атмосфера; 5 – гідросфера; 6 – літосфера.

Між природними екосистемами знаходиться промислове підприємство, взаємопов'язане з навколишнім природним середовищем. Припустимо, що будь-яке приміщення (лабораторія, цех) є екосистемою, в якій людина проводить значну частину свого життя, екосистемі властиві деякі ознаки, при цьому в ній задіяні матеріальні, людські, енергетичні ресурси.

Подібні екосистеми мають свої особливості:

• неадекватність поведінки як природних так і штучних об'єктів, що складають екосистему;

• багатомірність протікаючих процесів в даній екосистемі і т.ін.

Таку систему називають системою типу «людина – виробничий об'єкт - природне середовище» (рис. 2).

Рис. 2. Структура нообіогеоценозу

1 – зооценоз; 2 – фітоценоз; 3 – мікробоценоз; 4 – атмосфера; 5 – гідросфера; 6 – літосфера; 7 – засоби праці; 8 – суспільство; 9 – продукти праці.

Екосистеми в загальному випадку можуть бути різного рівня. Якщо ми говоримо про класичні екосистеми, то вони поділяються на:

• мікроекосистеми (квітка у вазоні);

• мезоекосистеми (ліс, озеро, луг);

• макроекосистеми (океан, континент).

Спробуємо представити системи «людина – виробничий об'єкт – природне середовище» у вигляді класифікації:

1) глобальні екосистеми – крупний промисловий регіон (Донбас);

2) регіональні екосистеми – будь-яке промислове підприємство з промисловим майданчиком і санітарно-захисною зоною (АЕС);

3) локальні екосистеми – цех, лабораторія (будь-яке приміщення, де може бути виділене робоче місце).

Екологічний чинник – елемент середовища, який спричиняє істотний вплив на живі організми.

Екологічні чинники прийнято поділяти на три групи:

• абіотичні чинники (чинники неживої природи, наприклад, ліматичні – температура, вологість, світло, тиск);

• біотичні чинники (чинники живого середовища) – вплив одних організмів на інші, а також на неживу природу;

• антропогенні чинники - такі, що виникли в результаті діяльності людини, причому діяльність може бути виробничою, побутовою та пов'язаною з військовими діями.

Антропогенний виробничий чинник (АВЧ) – це чинник, який здатний викликати негативні зміни здоров'я людини, безпосередньо зайнятої у виробничому процесі, а також антропогенні зміни навколишнього середовища, схильного до дії конкретного підприємства або виробничого процесу.

За своєю природою АВЧ бувають:

• хімічними;

• фізичними;

• біологічними;

• психофізіологічними.

За своєю дією АВЧ поділяють на:

• шкідливі – чинники, вплив яких на працюючих в певних умовах призводить до зниження працездатності або захворювань (наприклад, шум, вібрація, електромагнітне випромінювання);

• небезпечні – чинники, вплив яких на працюючих в певних умовах призводить до травм або до іншого різкого погіршення здоров'я (наприклад, електричний струм, газоподібний хлор в певних концентраціях, шум, вібрація і т.ін.);

• особливо небезпечні – чинники, які в певних умовах призводять до промислової аварії, катастроф (наприклад, іонізуюче випромінювання, пожежа, вибух, викид великої кількості газоподібного хлору і т.ін.).

Шкідливі АВЧ носять як правило детермінований (визначений) характер, а небезпечні і особливо небезпечні АВЧ носять стохастичний (випадковий) характер, тому в кількісну оцінку стохастичних АВЧ входить ймовірність виникнення даного чинника.