Экология как наука и ее место в классификации

естественных наук

Экология (от греч. «oikos» - дом, жилище, местообитание и «logos» - учение,

наука) – наука, изучающая условия существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. Термин был впервые предложен Э. Геккелем в 1866 г.

Изначально экология развивалась как составная часть биологической науки,

изучающей надорганизменные системы (популяции, сообщества, биогеоценозы). В

более поздний период (со 2-й половины 19 в.) экология как научная дисциплина формировалась в тесной связи с другими естественными науками – химией,

физикой, геологией, географией, почвоведением, математикой.

Современная экология тесно связана с политикой, экономикой, правом

(включая международное право), психологией и педагогикой, что дает возможность выработать новый тип экологического сознания, коренным образом меняющий поведение людей по отношению к природе. Предметом современной экологии является изучение механизмов функционирования и пределов устойчивости систем жизнеобеспечения на Земле.

В истории развития экологии можно выделить три основных этапа.

Первый этап – зарождение и становление экологии как науки (до 60-х годов 19

века). На этом этапе накапливались основные данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, делались первые, содержащие экологический подход, научные обобщения. Особенное значение в данный период имели труды таких ученых как Роберт Бойль (англ., в 1670 г. поставил эксперимент по действию на организмы низкого атмосферного давления); Карл Линней; Чарльз Дарвин; Юстус Либих; русские ученые - Карл Францевич Рулье (основал первую научную экологическую школу, утверждал необходимость изучения животных в связи с условиями их обитания); его ученик Николай Алексеевич Северцов.

Второй этап – оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 60-х г.г. 19 в.). В данный период впервые был обоснован ряд принципов и понятий экологии, которые не утратили своего значения и до настоящего времени. Среди известных ученых того времени можно выделить немецкого гидробиолога К.Мебиуса (в 1877 водит важнейшее понятие о биоценозе как о закономерном сочетании организмов в определенных условиях среды), английского ученого В. Шелфорда (сформулировал закон экологического оптимума и ввел понятие экологической валентности), русских ученых - Владимира Ивановича Вернадского, В. Н. Сукачева (сформулировал понятие биогеоценоза).

Третий этап (с 50-х г.г. 20 века до настоящего времени) – превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науку об охране природной и окружающей человека среды.

Предмет и задачи экологии. Основные разделы экологии

Предметом экологии является совокупность или структура связей между организмами и средой. Главный объект изучения в экологии – экосистемы, т.е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания. Кроме того в область изучения входят: отдельные виды организмов (т.е.организменный уровень), популяции (популяционно-видовой уровень) и биосфера в целом (биосферный уровень).

Назовите основные направления и задачи экологии.

Основной, традиционной частью экологии как биологической науки является

общая экология, которая изучает общие закономерности взаимоотношений любых живых организмов и среды (включая человека как биологическое существо).

Для всех направлений экологии главным является изучение выживания живых существ в окружающей среде и задачи стоят преимущественно биологического свойства, т.е. изучить закономерности адаптации организмов и их сообществ к

окружающей среде, саморегуляцию, устойчивость экосистем и биосферы.

• точки зрения фактора времени экология дифференцируется на историческую

• эволюционную.

По объектам и средам исследования выделяют экологию животных, экологию растений и экологию микроорганизмов.

В последнее время возросла роль и значение биосферы как объекта изучения.

Особенно большое значение в современной экологии уделяется проблемам взаимодействия человека с окружающей природной средой. Актуальность и многогранность этих проблем, вызванных обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привела к «экологизации» многих естественных,

технических и гуманитарных наук. Развиваются такие новые направления как инженерная экология, геоэкология, математическая экология, сельскохозяйственная экология, космическая экология и др.

Соответственно более широкое толкование получил и сам термин «экология», а

экологический подход при изучении взаимодействия человеческого общества и природы был признан основополагающим.

• связи с этим появились новые дисциплины:

• глобальная экология, основным объектом изучения которой является биосфера как глобальная экосистема;

• социальная экология, изучающая взаимоотношения в системе «человеческое общество – природа»;

• экология человека (антропоэкология), часть соц. экологии, в которой рассматривается взаимодействие человека как биосоциального существа с окружающим миром.

С научно-практической точки зрения вполне обосновано деление экологии на

теоретическую и прикладную.

Теоретическая экология изучает общие закономерности организации жизни.

Прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком,

способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов.

Задачи экологии:

1. Общие задачи экологии:

• разработка общей теории устойчивости экосистем;

• изучение экологических механизмов адаптации к среде;

• исследование регуляции численности популяций;

• изучение биологического разнообразия и механизмов его поддержания;

• исследование продукционных процессов;

• исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;

• моделирование состояния экосистем и глобальных биосферных процессов.

2. Основные прикладные задачи экологии:

• прогнозирование и оценка возможных отрицательных последствий в окружающей природной среде под влиянием деятельности человека;

• улучшение качества окружающей природной среды;

• сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов;

• оптимизация инженерных, экономических, организационно-правовых, социальных и иных решений для обеспечения экологически безопасного устойчивого развития, в первую очередь в экологически наиболее неблагоприятных районах.

Дайте определение промышленной экологии как науки, укажите ее задачи.

Предметом промышленной экологии является то, как снизить загрязнение среды в процессе производства. Причем это не обязательно загрязнение веществами, в том числе и токсичными. Промышленность загрязняет среду теплом, шумом, электромагнитным излучением и пр., которые крайне угнетающе воздействуют как на человека, так и на природу в целом. Так например, воздействие шума является одной из главных причин стрессов и в человеческом обществе и в природе. Не достаточно изучено влияние электромагнитного излучения, особенно слабого. Тепловое загрязнение становится сейчас самым распространенным случаем хронического стресса. Особенно это заметно вблизи тепловых электростанций, высвобождающих в воздух и воду огромное количества тепла. Последствия повышения температуры в окрестных прудах и озерах различны.

Одной из наибольших опасностей считается загрязнение грунтовых вод и глубоких водоносных горизонтов. В отличие от поверхностных вод эту воду практически невозможно очистить. Поэтому она еще долго будут отравлять все живое в окрестности. Но основную нагрузку несут на себе, конечно же, атмосфера и открытые водоемы

К числу основных направлений развития промышленной экологии можно отнести следующее: 1. Очистка выбросов. Разрабатываются и внедряются все новые системы очистных сооружений, препятствующих попаданию вредных веществ в атмосферу и в водоемы. Однако проблема этим не решается - куда девать эти вещества после того, как они выделены в концентрированном виде из промышленных стоков или дыма. 2. Совершенствование технологии производства путем повторного использования отходов.

3. Совершенствование добывающих и промысловых отраслей промышленности. Здесь происходят практически неконтролируемые процессы разрушения ландшафтов, гибели пригодных для земледелия земель, загрязнения среды, непосредственное уничтожение растительного и животного мира планеты и т.п. 4. Переход на экологически более чистые источники энергии. 5. Снижение вредности транспорта. Это одна из важнейших проблем современных городов, которая напрямую связана с энергетической проблемой. Сейчас эту проблему пытаются решать с помощью соответствующих фильтров и оптимизацией конструкцией моторов, но рост численности автомобилей перекрывает все успехи в этом направлении. В природных экосистемах около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот. В социально-экономических системах около 90% материальных ресурсов переходит в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении. Поэтому главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания, деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге - совмещение техногенного и биогеохимического кругооборотов веществ.

Что такое ноосфера? Учение Вернадского о ноосфере

История появления термина О том, что такое ноосфера, впервые поведал миру в своих публикациях французский ученый-математик Эдуард Леруа в 1927 году.). Ноосфера – это особое состояние биосферы, в которой ключевая роль принадлежит человеческому разуму. Человек, пользуясь интеллектом, создает «вторую природу» наряду с существующей. Что такое ноосфера Однако в то же время он сам по себе является частью природы. Поэтому ноосфера – это все же результат эволюции, происходящей по следующей цепочке: развитие планеты – биосфера – появление человека - и, наконец, возникновение ноосферы. В то же время в концепциях В. И. Вернадского, как считают исследователи, нет четкого ответа на вопрос: "Ноосфера уже есть, или ей только предстоит появиться?" Ученый вместе с тем предположил, что во времена, когда станет взрослой его внучка, человеческий разум, его творческое начало, вероятнее всего, расцветут и раскроют себя в полной мере. И это может стать косвенным признаком появления ноосферы. Концепция Вернадского Учение Вернадского о ноосфере, как считают ученые, было связано как раз с тем участком «эволюции», когда биосфера превращается в ноосферу. Владимир Иванович в своей книге «Научная мысль как планетарное явление» пишет, что переход из биосферы в ноосферу возможен, когда на этот процесс влияет научная мысль. Учение Вернадского о ноосфере Кроме того, отмечают исследователи, Вернадский выделил несколько условий появления ноосферы. Среди таковых, например, полное заселение планеты людьми (и в этом случае места для биосферы попросту не останется). Также это совершенствование средств коммуникации и информационного обмена между людьми из разных частей планеты (и это благодаря интернету уже есть). Ноосфера может возникнуть, когда геология Земли будет в большей степени зависеть от человека, чем от природы. Концепции ученых-последователей Ученые различных областей, познав учение Вернадского и его единомышленников о том, что такое ноосфера, создали несколько концепций, развивающих исходные постулаты русского исследователя. По мнению А. Д. Урсула, например, ноосфера – это система, где нравственный разум, ценности, связанные с интеллектом, гуманизм будут являть себя в первоочередном порядке. В ноосфере по Урсулу человечество живет в гармонии с природой, в режиме совместного участия в эволюционных процессах. Человек и ноосфера Если учение Вернадского о ноосфере подразумевает преимущественное исчезновение биосферы, то, как отмечают современные исследователи, концепции авторов сегодняшнего дня содержат тезисы о том, что ноосфера и биосфера, скорее всего, будут существовать одновременно. Одним из возможных критериев наличия ноосферы - по версии современных ученых - может быть достижение предела развития человека, максимального уровня совершенствования социально-экономических институтов. Присутствует императив высших нравственных и культурных ценностей. Связь ноосферы и человека Человек и ноосфера связаны самым непосредственным образом. Именно благодаря действиям человека и направленности его разума появляется ноосфера (учение Вернадского говорит именно об этом). Возникает особая эпоха в развитии геологии планеты. Человек, создав специфичную для себя среду, берет часть функций биосферы. Люди замещают естественное, то, что уже есть в природе, искусственным. Появляется среда, где значительную роль играет техника. Ноосфера кратко Возникают ландшафты, созданные также при помощи управляемых людьми различных видов машин. Верно ли утверждать, что ноосфера – сфера разума человека? Ряд исследователей считает, что человеческая деятельность не всегда зависит от понимания им того, как устроен мир. Люди склонны действовать, экспериментируя, совершая ошибки. Разум, если придерживаться этой концепции, скорее будет являться фактором совершенствования техники как таковой, но не условием рационального воздействия на биосферу с целью превращения ее в ноосферу. Антропосфера и техносфера Теория ноосферы в работах ряда ученых тесно переплетается с двумя другими терминами. Во-первых, это «антропосфера». Понятие обозначает роль и место человека, а также его деятельности в пространстве. Антропосфера – это совокупность материальных сфер жизнедеятельности планеты, за развитие которых отвечает только человек. Во-вторых, это «техносфера». Есть две трактовки сущности термина. Согласно первой, данное явление – это частный случай трактовки антропосферы. Теория ноосферы Техносфера – это совокупность областей жизнедеятельности человека, в которых задействуется техника. Это может быть как сама планета, так и космос. Согласно второй трактовке техносфера – это тот участок биосферы, который изменяется по причине технологического вмешательства человека. Есть, кстати, группа ученых, которые отождествляют техносферу и ноосферу, а есть исследователи, в понимании которых техносфера – промежуточное звено между биосферой и ноосферой. Ноосферное мышление Наряду с понятием «ноосфера» есть термин, связанный с особого типа мышлением. Он появился сравнительно недавно. Речь идет о ноосферном мышлении. Оно, согласно мнению ряда исследователей, характеризуется несколькими специфическими признаками. Самый важный из них – высокая степень критичности. Следом – внутренняя установка человека на улучшение биосферы, на создание материальных благ, способствующих этому. Важная часть ноосферного мышления – приоритет общественного над личным (особенно в решении научных задач). Это стремление решать необычные и не решенные кем-либо задачи. Еще один компонент ноосферного мышления – стремление понимать сущность процессов, которые происходят в природе и социуме. Ноосферное образование В среде ученых есть мнение, что не каждый человек предрасположен к ноосферному мышлению от природы. Многие люди и вовсе не знают, что такое ноосфера. Однако, полагают исследователи, человека можно обучить искусству освоения данного типа мышления. Это должно происходит в рамках так называемого ноосферного образования. Главный акцент в обучении здесь ставится на возможностях мозга человека. Ноосфера сфера разума Согласно теоретикам ноосферного образования, люди должны научиться стимулировать появление в себе позитивных устремлений, тягу к гармонии с окружающим миром, желание понимать объективную сущность происходящих в обществе процессов. Если позитивные устремление, как полагают создатели данной концепции, привнести в политику и решение экономических проблем, то человечество сделает огромный шаг вперед. Концепция Тейяра де Шардена В трактате «Феномен человека» французский ученый Пьер Тейяр де Шарден выдвинул несколько философских концепций, затрагивающих такое явление, как ноосфера. Кратко обрисовать их можно так: человек стал не просто объектом эволюции, но и ее двигателем. Согласно концепциям ученого, главный источник разума – это рефлексия, способность человека познавать себя. Теорию Тейяра де Шардена и концепцию Вернадского объединяет гипотеза о появлении человека. Оба ученых считают, что люди стали особенными и отличающимися от других живых существ по причине осознания себя личностями. Принципиальное отличие понимания ноосферы по версии Тейяра Де Шардена состоит в том, что он оперирует такими категориями, как «сверхчеловек» и «космос». Когда биосфера может превратиться в ноосферу Учение о ноосфере тесно связано с биосферой. Как было сказано выше, переход о одной сферы в другой может происходить в режиме особой эволюции. Согласно распространенному определению биосфера – это система, которая обеспечивает жизнедеятельность планеты. В ней обитают живые организмы, их деятельность влияет на оборот различных элементов и химических веществ. В ходе естественной эволюции биосфера подготовила плацдарм для появления человеческой цивилизации: люди получили в пользование сельскохозяйственные культуры, полезные ископаемые. Учение о ноосфере В ходе развития, в свою очередь, человеческой цивилизации, они приобрели инструменты, при помощи которых получили возможность влиять на биосферу. В среде ученых есть версия, что некоторое время это влияние было несущественным – потребности людей составляли не более, чем 1% от ресурсов биосферы. Но по мере увеличения этой цифры развивался дисбаланс: биосфера постепенно теряла способность обеспечивать человека всем необходимым полностью. Люди столкнулись с необходимостью получать то, что не могла дать биосфера, самостоятельно. И когда этот объем самообеспечения будет таким, что человек перестанет пользоваться ресурсами биосферы, тогда и появится ноосфера. Значение учения о ноосфере для науки Учение Вернадского о ноосфере очень серьезно повлияло на осмысление цивилизационных процессов в среде исследователей самого разного профиля. Зная, что такое ноосфера (или по крайней мере приближая себя к пониманию этого явления), современные ученые получают в распоряжение ценный инструмент, позволяющий конструировать модели развития планеты в будущем. Примерно так, как это удалось Вернадскому, фактически предсказавшему появление интернета и некоторых социально-экономических достижений. Концепции о ноосфере начала 20 века дают современным ученым ключ к пониманию эволюции. Самые первые признаки, свидетельствующие о возможном появлении ноосферы, были на Земле уже во времена палеолита и мезолита. С тех пор активность человека, связанная с влиянием на биосферу, только возрастала. Мощным импульсом трансформации биосферы к ноосфере стала промышленная революция в 19 веке, сегодня не менее влиятельным фактором является интернет. Вполне возможно, что человечество ждут еще более совершенные средства связи и технологии.

Приведите характеристику окружающей человека среды как метамегасистемы.

В настоящее время, как уже было показано, воздействие человека на окружающий мир стало настолько мощным, что он стал с трудом справляться с последствиями этих воздействий. Окружающая человека среда представляет собой глобальную (и не только в рамках нашей одной планеты) метамегасистему, состоящую из двух, тесно взаимодействующих и взаимосвязанных мегасистем: природной и техногенной сред. Природная среда включает четыре основные макросистемы (геосферы): атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. В историческое время человек, по существу выделившись из биосферы уже в виде человечества, превратился в пятую макросистему со всеми характерными для нее признаками, такими составляющими, как общество, общественные формации, хозяйственная деятельность, войны и т. д. Техногенная среда также состоит из нескольких макросистем, включающих искусственные сооружения и здания, города, городские агломерации, промышленные зоны и регионы, а также инженерные сети и коммуникации, транспортные системы и т. д. Одной из составляющих является «строительная система» как разновидность «природно-техногенной системы» (ПТС). Таким образом, под «строительной системой» мы понимаем собственно здания, сооружения и их комплексы с инфраструктурой инженерных сетей, обеспечивающих их функционирование, а также сосредоточенные в них технологии. В большинстве случаев строительная система служит оболочкой, отделяющей техногенную и природную среду. Строительная система — совокупность всех этапов инвестиционно-строительного процесса проекта и его участников, имеющая объектно-правовую направленность и реализуемая в условиях воздействия конкретных факторов внешней среды.

Строительная система как форма природно-техногенной системы (ПТС) многими учеными рассматривается как некоторая экосистема. В пользу отнесения ее к экосистемам в первую очередь говорит наличие в ней таких биотических факторов, как человек и обитающие в природной составляющей ПТС представители флоры, фауны, микроорганизмов. Для обеспечения гомеостаза вновь созданные такого рода антропогенные экосистемы требуют нарастающего управляющего действия человека. Это нарастание за счет глубокого проникновения всегда чревато постепенным угнетением природных компонентов среды. Полому для сохранения природной составляющей и оптимизации гомеостаза экосистемы следует снизить антропогенный натиск. Одним из факторов, смягчающих натиск, является оптимальное проектное решение и реализация «строительной системы». Опыт строительства показывает, что экологично-оптимальное решение во многом связано с грамотным использованием особенностей природной среды и их динамикой, в том числе и при взаимодействии со строительной системой на всем периоде ее эксплуатации. Особенностью техногенной среды является возможность продления перечня входящих в нее макросистем, таких как человечество, которое может рассматриваться как одна из составляющих техногенной среды, и имеет способность создавать новые макросистемы, отказываясь по мере исчерпания надобности от старых экосистем. То есть при определенных условиях отдельные макросистемы техногенной среды могут как появляться, так и исчезать. Очень важной особенностью техногенной среды является значительная дробность ее отдельных макросистем, что объясняется чрезвычайно широким спектром воздействий человека на среду в процессе его жизнедеятельности. Серьезной особенностью техногенной среды является возможность формирования макросистем с сугубо негативными характеристиками по воздействиям на природную и техногенную среду. Примерами может служить «макросистема Чернобыля после аварии» и отчасти зона Аральского моря (уже практически исчезнувшего). Отрицательные техногенные последствия существования таких макросистем превалируют по своей значимости над любыми природными характеристиками и при нынешнем развитии человеческих знаний и состоянии общества не могут быть устранены человеком в обозримом будущем.

Особенности техногенных систем как среды обитания человека

Биосфера все более насыщается вредными для живых организмов веществами антропогенного происхождения. Миллиарды тонн в год этих веществ выбрасываются в атмосферу, сбрасываются в водо­емы, накапливаются в отходах. С воздушными по­токами, речными и морскими течениями вредные вещества переносятся на большие расстояния че­рез границы государств, создавая глобальную про­блему загрязнения, наносят ущерб здоровью людей, природе, материальным ценностям.

На территории России 24 тысячи предприятий выбрасывают вредные вещества в атмосферу и во­доемы. Более половины выбросов приходится на транспорт. Ежегодно в России улавливается и обез­вреживается 76% от общего количества отходящих вредных веществ, 82% сбрасываемых сточных вод не подвергаются очистке.

Качество вод основных рек на территории Рос­сии оценивается как неудовлетворительное. Реки Волга, Дон, сибирские реки загрязнены органическими веществами, соединениями азота, тяжелыми металлами, фенолом, нефтепродуктами.

Более четверти сельскохозяйственных угодий подвержены эрозии. Эрозия — это разрушение по­чвы водой и ветром, перемещение и переотложение продуктов разложения. Опасные размеры приобре­ли процессы заболачивания, засоления почв. Нуж­даются в рекультивации 1,2 миллиона гектар зем­ли, нарушенных при разработке полезных ископа­емых, строительно-дорожных работах. Большой урон землям нанесли ядерные испытания, аварии на атомных станциях.

Особую опасность представляют неконтролируе­мые выбросы и сбросы вредных веществ в природную среду. По данным Федеральной службы Рос­сии по гидрометеорологии и мониторингу окружа­ющей среды только за июль 1994 года экстремаль­но высокое загрязнение (превышение ПДК по ряду веществ в 100 и более раз) наблюдалось в 15 случа­ях на 8 водных объектах России. Так, в реке Белой в Башкирии концентрация ионов меди составила 300 ПДК, в реке Бляве в Оренбургской области 200 ПДК. Экстремально высокое загрязнение атмосфер­ного воздуха (превышение максимально разовых ПДК за 20-минутный период наблюдений в 50 раз и более или среднесуточных ПДК в 50-49 раз) воз­никло, например, на станции Кинель. Произошла утечка из цистерны кислотного меланжа. В возду­хе у населенного пункта была отмечена концентра­ция этилбензола 59 ПДК, ксилола 16,5 ПДК, хло­ристого водорода 8,1 ПДК.

Высокое загрязнение воздуха (превышение ПДК в 10 и более раз) отмечено 18 раз в 8 городах в течение месяца. Высокое загрязнение (превышение ПДК в 10—99 раз) зарегистрировано в 66 случаях на 57 водных объектах. В половине случаев высокое загрязнение наблюдалось в бассейне реки Вол­ги с ее притоками Окой и Камой на территории шести областей азотом нитритным 10-30 ПДК, железом 2—8 ПДК, в Астраханской области — неф­тепродуктами до 30 ПДК.

В это же время наблюдались случаи загрязнения почвы. Так, на железнодорожной станции Сызрань-1 при проведении маневренных работ была пробита цистерна, из которой вытекло на пути около 9 тонн бензина.

Деградация окружающей среды, прежде всего, ска­зывается на состоянии здоровья и состоянии генети­ческого фонда людей. Приоритет материальных по­требностей находится в очевидном противоречии с ограниченностью природных ресурсов. Безудержное развитие энергетики привело к кризису развития ци­вилизации. Очевидной становится необходимость от­каза от имеющего негативные или непрогнозируемые последствия вмешательства в тончайшие внутренние механизмы функционирования биосферы, которые вырабатывались миллиардами лет эволюции.

Антропогенное загрязнение атмосферы

Газовый состав атмосферы Земли обеспечивает условия для жизни и защищает все живое от жест­кого облучения космической радиацией. Деятель­ность человека изменяет сложившееся в природе равновесие. Сильное загрязнение атмосферы про­исходит в больших городах: 90% веществ, загряз­няющих атмосферу, составляют газы и 10% — твер­дые частицы.

Наиболее опасным результатом загрязнения яв­ляются смоги. Смог появляется при неподвижном воздухе, когда, с одной стороны, отсутствуют гори­зонтальные ветры, а с другой — распределение темпе­ратуры по высоте атмосферы таково, что отсутствует вертикальное перемешивание атмосферных слоев. Перемешивание, или конвекция, воздуха тропос­фере происходит за счет того, что по мере движе­ния вверх от земли через каждые 100 метров тем­пература снижается на 0,6°С. По высоте 8—18 км изменение температуры меняет знак, то есть наступает потепление. Таксе явление называется ин­версией. При определенных условиях инверсия тем­пературы наблюдается уже в нижних слоях тро­посферы и ведет к прекращению перемешивания воздуха выше уровня инверсии. Иногда в зимние месяцы можно наблюдать местонахождение инвер­сии между загрязненным нижним слоем воздуха и верхним прозрачным слоем.

Смоги бывают двух типов. Смог, называемый лон­донским, наблюдается в туманную безветренную по­году. Весь дым не уносится ветром, а задерживается туманом и остается над городом, производя тяже­лое действие на здоровье людей. В Лондоне в дни таких сильных смогов было отмечено повышение смертности. Замена твердого топлива газообразным значительно уменьшает задымление.

Второй тип смогов — фотохимический, появля­ется в больших южных городах в безветренную яс­ную погоду, когда скапливаются окислы азота, со­держащиеся в выхлопных газах автомобилей. Эти соединения под действием солнечного излучения проходят цепь химических превращений. Основны­ми компонентами фотохимического смога являют­ся: озон, двуокись азота N0₂ и закись азота N₂0. Скапливаясь в больших количествах, эти вещества и продукты их распада под действием ультрафио­летового излучения вступают в химическую реак­цию с находящимися в атмосфере углеводородами С_nН_n. В результате образуются химически актив­ные органические вещества пероксилацилнитраты (ПАН), которые оказывают вредное влияние на орга­низм человека: раздражают слизистую оболочку, ткани дыхательных путей и легких, эти соединения обесцвечивают зелень растений. Вредное воз­действие на окружающую среду и организм челове­ка оказывает избыток в смоге озона, обладающего сильными окислительными свойствами.

Углеводороды в смоге частично имеют естествен­ное происхождение. Метан выделяется при разло­жении и гниении растений. Другие углеводороды выделяются в результате работы нефтеперегонных заводов, двигателей внутреннего сгорания.

На долю автотранспорта приходится до 50% об­щего объема атмосферных выбросов техногенного происхождения, в состав автомобильных выбросов входит более 170 токсичных компонентов. Вблизи дорог с высокой интенсивностью автомобильного движения наблюдаются более или менее отчетли­вые воздействия на почву, растения и животных.

Дизели представляют собой основной источник загрязнений углеводородами, в том числе канцеро­генными циклическими углеводородами, которые содержатся в саже, выбрасываемой дизельными дви­гателями.

Загрязнение воздуха при работе двигателя авто­мобиля происходит за счет того, что продукты сго­рания топлива выбрасываются из него прямо в воз­дух. Наиболее вредными из компонентов выхлоп­ных газов являются окись углерода, углеводороды и окислы азота. Согласно рекомендации всемир­ной организации здравоохранения (ВОЗ), концен­трация СО в течение восьми часов не должна пре­вышать 10 мг/м₃, большие концентрации СО ведут к необратимым изменениям в организме. Опас­ная концентрация СО наблюдается на больших пе­рекрестках в часы интенсивного движения автотранспорта. Молекулы окиси углерода соединяют­ся с гемоглобином, который переносит кислород, возникает кислородное голодание. Его признаки — покраснение кожи, мышечная слабость. Предотв­ратить необратимые изменения в организме может только вдыхание кислорода, тем эффективнее, чем выше давление кислорода (для спасения людей в тяжелых случаях применяется барокамера).

Наряду с этими компонентами существенную роль играют примеси, действие которых проявляется при малых концентрациях. Такой примесью является тетраэтилсвинец, который используется в качестве присадки к бензину и служит для предотвращения детонации топлива в двигателе. Количество его по весу немногим менее 0,1%. Работающие двигатели автомобилей ежегодно выбрасывают в атмосферу около двух миллионов тонн свинца. В результате свинец появляется уже в овощах в количестве до 2 мг/кг. Установлено, что плоды деревьев, расту­щих в полосе, до 50 метров возле автострады не следует употреблять в пищу. Избыток свинца в орга­низме ведет к свинцовому отравлению, которое про-, является вначале в неврозах, бессоннице, утомляе­мости, затем в депрессиях, ухудшении умственных способностей. Соединения свинца обладают выра­женным эмбрио - и гонадотропным действием.

Важным компонентом атмосферы является сера, которая входит в состав сульфатных аэрозолей, од­ного из наиболее распространенных видов аэрозо­лей в атмосфере. В глобальных масштабах выбро­сы SO₂ составляют 160—180 млн. тонн в год. Из них 90% приходится на сжигание минерального топли­ва и 10% на выбросы металлургических и хими­ческих предприятий. Под действием ультрафиолетового излучения сернистый ангидрид превращает­ся в серный ангидрид SO₃, который с атмосферным водяным паром образует сернистую кислоту. Сер­нистая кислота спонтанно превращается в серную кислоту, очень гигроскопичную, способную образо­вывать токсичный туман. ПДУ S0₂ в воздухе со­ставляет 100-150 мг/м³.

Очень опасными загрязнителями биосферы яв­ляются окислы азота. Ежегодно в атмосферу Зем­ли поступает около 150 млн. тонн окислов азота, половина, из которых выбрасывается тепловыми электростанциями и автомобилями, а другая поло­вина образуется в результате процессов окисления, происходящих в биосфере. Сильно ухудшает види­мость на улицах города перекись азота — газ жел­того цвета, придающий коричневатый оттенок воз­духу. Этот газ поглощает ультрафиолетовые лучи, производя фотохимическое загрязнение.

Окись азота при взаимодействии с кислородом воздуха образует двуокись азота, которая в резуль­тате реакции с атмосферным водяным паром (ра­дикалом гидроксила воды) превращается в азотную кислоту. Двуокись азота NO₂, раздражает органы дыхания, вызывает кашель, при больших концент­рациях — рвоту, головную боль.

Азотная кислота может долго оставаться в газо­образном состоянии, так как она плохо конденси­руется, и при больших концентрациях может выз­вать отек легких.

Капли облаков конденсируются на частицах аэро­золей и молекулах серной и азотной кислоты. При выпадении осадков промывается слой атмосферы между облаком и землей. Так образуются кислотные дожди, Их появление вызвано значительным накоплением окислов серы и азота в атмосфере.

Кислотные дожди подавляют биологическую про­дуктивность почв и водоемов, наносят значительный экономический ущерб. Кислотность осадков оцени­вается водородным показателем рН, равным отри­цательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода. Так, при изменении концентрации ионов 10^-1 до 10¹⁴ рН принимает значения от 1 до 14. Концентрация ионов водорода в чистой дис­тиллированной воде при комнатной температуре равна 10"⁷ моль/л, что соответствует рН=7 для ней­тральной среды. В химии кислотами считаются ра­створы с рН меньше Ь,&. Растворы с рН больше 5,6, относятся к щелочным. Кислотность дождей обусловлена, главным образом, присутствием сер­ной и азотной кислот. При сильной кислотности осадков рН может быть ниже 4,0 л при слабой кис­лотности рН превышает 5,5. Кислотные аэрозоль­ные частицы имеют небольшую скорость осажде­ния и могут переноситься в отдаленные районы на 100...1000 километров от источников загрязнений.

Кислотные дожди ведут к разрушению различных объектов и зданий, взаимодействуют с карбонатом кальция песчаников и известняка, превращая его в гипс, который вымывается дождями. Кислотные дожди вызывают активную коррозию металличес­ких предметов и конструкций.

Источниками антропогенного загрязнения гидро­сферы радиоактивными веществами являются ат­мосферный перенос, речные стоки с материков в океаны, ядерные испытания на островах. При этом основные поступления радиоактивного загрязнения идут от:

— испытаний ядерного оружия,

— радиоактивных отходов, твердых и жидких, сбрасываемых в море;

— аварий, в результате которых радиоактивные вещества попадают в моря и океаны (Чернобыльс­кая авария, аварии судовых и космических ядер­ных установок).

Радиоактивные вещества вовлекаются морскими организмами в круговорот веществ. Радионуклиды переходят по пищевой цепи, концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая прямую угрозу, как для них, так и для лю­дей, вопреки мнению о безопасном разбавлении ра­диоактивных веществ в океане.

Почва—это верхний слой литосферы, образовавшийся из минеральных соединений под влияни­ем растений, животных, микроорганизмов и климата. Поверхностные слои почвы содержат много остатков растений и животных, разложение которых ведет к образованию гумуса. Гумус — органическая часть почвы, образующаяся в результате биохимических превращений растительных и животных остатков. В гумусе содержатся основные элементы питания растений, которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений, количество гумуса определяет плодо­родие почвы и зависит от деятельности почвенных микроорганизмов и других существ, перерабатывающих все органические остатки. Структура, хими­ческий состав, влажность почвы имеют важное зна­чение для плодородия почвы и обеспечения людей полноценными экологически безвредными продук­тами питания.

В результате деятельности человека появились факторы прямого или косвенного разрушительного воздействия на почву. Ежегодное потребление минерального сырья составляет около 100 млрд. тонн, в результате землю изрезали рудники, шахты, впадины на месте открытых разработок. Срыты природ­ные горы, на месте плодородных земель появились терриконы и отвалы отходов добычи полезных ис­копаемых. Уничтожают почву транспортные магис­трали, строительство сооружений и жилья. Уничтожение лесов ведет к эрозии почвы, размыванию ов­рагов, выдуванию плодородного слоя. Искусственные водохранилища поглотили большие площади пахот­ной земли, в ряде мест вызвали заболачивание.

Загрязнение земель свалками, выбросами газа и нефти, кислотными дождями, пестицидами и ми­неральными удобрениями ведет к деградаций почв, снижению плодородия. К сильнозагрязненным от­носят почвы, содержание загрязнений в которых в несколько раз превышает ПДК, имеющие под воздействием загрязнений низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физико-механических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химичес­ких веществ в выращиваемых культурах превы­шает установленные нормы. К слабозагряз­ненным относят почвы, в которых установлено превышение ПДК веществ без видимых изменений в составах почв.