Рекомендуемая литература

1. Агpоэкология/Под pед. д.с.-х.н. В.А.Чеpникова и к.геогp.н. А.И.Чекеpеса.- М.: "Колос", 2000.- 536 с.

2. Небел Б. Наука об охpане окpужающей сpеды: Как устpоен миp/Пеp. с англ.: В 2 томах.- М.: Миp, 1993.

3. Одум Ю. Основы экологии/Пеp. с англ. - М.: Миp, 1987.

4. Реймеpс Н.Ф. Пpиpодопользование: Словаpь-спpавочник. М.: Мысль, 1990. - 639 с.

5. Телитченко М.М., Остpоумов С.А. Введение в пpоблемы биохимической экологии: Биотехнология, сельское хозяйство, охpана сpеды.- М.: Наука, 1990. - 288 с.

Вопросы для самостоятельного контроля:

1.Биосфера и место в ней человека. Человек как часть экологической системы.

2.Понятия экосистемы, биогеоценоза, биоценоза, агроценоза, биотопа, популяции.

3. Структура биоценоза (продуценты, консументы, редуценты). Трофические взаимоотношения организмов в биоценозе,

пищевые цепи и экологические пирамиды. Энергетическая

закономерность Линдермана.

4.Учение об окружающей среде. Значение работ В.И. Вернадского в развитии учения об окружающей среде. Живое, биогенное и биокостное вещество биосфеpы.

5.Компоненты окружающей среды: физические, химические, биологические.

6.Факторы окружающей среды: биотические, абиотические, антропогенные.

7.Экологическое равновесие, причины вызывающие его нарушение.

8.Биологический и геологический круговороты веществ и энергии в биосфере.

9.Природные ресурсы. Возобновимые и невозобновимые. Исчерпаемые и неисчерпаемые.

10.Основные задачи экологической науки.

2. Человек и окружающая среда. Усложнение взаимоотношений человека с окружающей природной средой в эпоху научно-технического прогресса

Взаимоотношения человека, человеческого общества с окружающей природной средой условно можно подразделить на период его приспособления к окружающей среде без серьезных последствий для своей жизни и период, когда происходят как целенаправленные, так и непредвиденные изменения, связанные с возрастанием численности людей на планете, значительным развитием промышленного производства, сельского хозяйства, транспорта, увеличением эксплуатации природных ресурсов. На сегодняшний день человек использует более 50 % суши, извлекает из недр Земли ежегодно 100 млрд т рудных ископаемых, сжигает 7 млрд т условного топлива, выплавляет более 800 млн т металлов, вносит более 500 млн т удобрений, более 4 млн т пестицидов, использует от 2 до 5 миллионов химических соединений, вырубает 30 млн га лесов. Следствием указанной деятельности является загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и грунтовых вод, почвы, накопление различных отходов производства. В границах биосферы формируется новое состояние природы, определяемое как биотехносфера.

Загрязнение окружающей природной среды

Загрязнение биосферы можно подразделить на ингредиентное (отходы добывающей и перерабатывающей промышленности, остатки удобрений и пестицидов, выхлопные газы автотранспорта, бытовые отходы и др.), параметрическое (тепловое, световое, электромагнитное, шумовое, радиоактивное), биоценотическое (нарушение баланса и численности популяций), деструкционное (изменение структуры земной поверхности в результате эрозии, осушения, строительства, пожаров, зарегулирования стока рек и пр.).

Большое воздействие на окружающую природную среду оказывает интенсификация промышленного производства, развитие транспорта и энергетики, химизация земледелия и быта. Эти сферы хозяйственной деятельности вовлекают в биологический круговорот большое количество веществ, из которых огромное большинство не природного происхождения, а поэтому чуждо природе. Из них значительное количество является токсичными для живых организмов. Вещества не природного происхождения в экологической литературе получили название ксенобиотиков (от греческого xenos - чужой и bios - жизнь - чужеродные для живых организмов - промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т. д.).

Количество поступающих в окружающую среду ксенобиотиков ныне измеряется величиной 20-30 млрд тонн в год, а их видов насчитывается от 5 до 10 миллионов и только 100 тыс. имеют естественное происхождение. Поступление ксенобиотиков в окружающую среду привело к загрязнению водоисточников, почв, воздуха, кормов и пищевых продуктов.

Постоянное поступление токсичных веществ в ОПС приводит к отрицательным воздействиям на биоценозы, нарушает сбалансированность экологических систем и часто ведет к их полной деградации.

Загрязнение окружающей природной среды проявляется:

1. В накоплении большого количества промышленных, бытовых и животноводческих отходов в одном месте.

2. В образовании и поступлении сточных вод в природные водоемы и почвенные горизонты.

3. В загрязнении атмосферы твердыми и газообразными веществами .

4. В загрязнении природных компонентов радионуклидами (радиоактивными веществами).

5. В наше время появились и особые виды загрязнения среды, например, электромагнитное загрязнение, связанное с передачей электроэнергии по ЛЭП, с работой радио и телепередающих станций, а также тепловое загрязнение атмосферы, вызванное сжиганием большого количества минерального и органического топлива, акустическое (шумовое) загрязнение среды, вибрация.

Актуальной проблемой на сегодняшний день является состояние природных водоемов. Возрастающее с каждым днем загрязнение их разнообразными веществами сопровождается деградацией экологических систем водоемов и катастрофическим уменьшением ресурсов чистой пресной воды. Источниками загрязнения водоемов являются промышленные предприятия химической, нефтехимической, металлургической, пищевой и других отраслей проиводства, а также сельское хозяйство (в частности, сточные воды предприятий по промышленному выращиванию животных), автотранспорт (отходы и утечка ГСМ), строительная индустрия, бытовые стоки населенных пунктов и особенно крупных городов.

По физическому состоянию загрязнения окружающей среды подразделяют на твердые, жидкие, аэрозольные. Приоритетные компоненты загрязнений в атмосферном воздухе-сернистые газы (SO₂, SO₃), оксиды азота, угарный газ, бенз(а)пирен, пыль, сажа; в водоемах-нефть и нефтепродукты, фенолы, металлоорганические соединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), соли тяжелых металлов: свинца, меди, никеля, кадмия, цинка и др., а также органические вещества и микроорганизмы в коммунальных и животноводческих сточных водах.

В результате усложнения взаимоотношений между человеческим обществом и окружающей средой возникают экологически проблемные ситуации: экологические проблемы, кризисы и катастрофы.

Экологические проблемы - любые явления, связанные с заметным воздействием человека на природу, или обратным воздействие природы на человека, его экономику и хозяйственную деятельность в виде стихийных бедствий, климатических возмущений и т.п. По масштабам воздействия на природную среду подразделяются на глобальные (загрязнение Мирового океана, потепление климата, разрушение озонового экрана планеты), региональные (загрязнение европейских рек Дуная и Рейна, выпадение кислотных осадков над странами Скандинавии, опустынивание в некоторых районах Африки), национальные (загрязнение реки Волги, озера Байкал), локальные (загрязнение окружающей территории вокруг промышленных предприятий, крупных автострад.

Экологические кризисы - явления, характеризующиеся напряженным состоянием взаимоотношений человека с природой. Экологическая катастрофа - быстрое, как правило, катастрофическое изменение элементов биосферы, приводящее к коренной перестройке экосистемы в целом или ее компонентов, является необратимым природным явлением.

Для оценки состояния окружающей среды выделяют следующие градации:

1. естественное состояние, при котором в экосистемах наблюдается антропогенное воздействие, не изменяющее фоновый уровень;

2. равновесное состояние, при котором скорость восстановительных процессов выше или равна темпу нарушений;

3. кризисное состояние, когда антропогенные нарушения превышают по скорости естественно-восстановительные процессы, но сохраняется естественный характер экосистем;

4. критическое состояние, при котором происходит обратимая замена прежде существовавших экосистем под антропогенным воздействием на менее продуктивные;

5. катастрофическое состояние - трудно обратимый процесс закрепления малопродуктивных экосистем;

6. состояние коллапса, при котором наблюдается необратимая потеря биологической продуктивности, биомасса экосистемы стремится к нулю.

По медико-социальной шкале выделяют регионы:

- благополучной экологической ситуации (наблюдается устойчи- вый рост продолжительности жизни, снижение уровня заболеваемости, детской смертности);

- напряженной экологической ситуации (в этих регионах отдельные показатели здоровья людей, заболеваемость достоверно выше нормы, но это не приводит к статистически достоверным снижениям продолжительности жизни и более ранней инвалидности);

- зоны экологического бедствия (здоровье населения и продолжительность жизни в них достоверно ниже, чем на аналогичных территориях, не подвергающихся подобным воздействиям);

- зоны экологической катастрофы (территории смертельно опасные для постоянного проживания людей).

Разработаны нормативы качества, ограничивающие поступление загрязняющих веществ в окружающую среду. К ним относятся:

- санитарно-гигиенические нормативы (ПДК, ПДУ, санитарно-защитные зоны),

- экологические нормативы (предельно-допустимая нагрузка),

- производственно-хозяйственные (ПДВ, ПДС),

- временные.

Санитарно-гигиенические нормативы:

ПДК - предельно допустимая концентрация. Ограничивает концентрацию вредного вещества в объектах окружающей среды на безопасном для здоровья людей или животных уровне. ПДК показывает, какое количество вредного вещества в окружающей среде при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье людей и не вызывает неблагоприятных изменений у его потомства. Единицами измерения ПДК являются мг/м³ для воздуха, мг/л для воды, мг/кг для почвы, пищевых продуктов, кормов.

Производственно-хозяйственный нормативы:

ПДВ - предельно допустимый выброс. Он устанавливается для веществ, выбрасываемых источниками загрязнения (предприятиями, энергоустановками, транспортом и пр.) в атмосферный воздух. ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ не превысит ПДК. Превышение объема загрязняющих веществ выше ПДВ может привести к неблагоприятным последствиям в окружающей среде, и может представлять опасность для здоровья человека;

ПДС - предельно допустимый сброс. Установлен для веществ, сбрасываемых со сточными водами в водный объект – реку, озеро, водохранилище. ПДС - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая в установленном режиме в данном пункте в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте (устанавливается с учетом ПДК вещества).

Показатель степени загрязнения воды органическими веществами характеризуют биологическим потреблением кислорода (БПК) — это количество кислорода, которое за установленное время требуется на биологическое окисление загрязнителей, содержащихся в единице объема воды (выражают в мг кислорода в литре воды - мг О₂/л). В зависимости от загрязненности воды определяют показатель окисления за 5, 20 суток или полную биологическую окисляемость (соответственно БПК₅, БПК₂₀, БПК_полн). В питьевой воде БПК_полн не должен превышать 3 мг О₂/л.

В зависимости от путей перехода загрязняющих веществ в биосфере выделяют 4 показателя ПДК: ПДКтр (транслокационный показатель), характеризует переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; ПДК_МА (миграционно - воздушный показатель), характеризует переход химического вещества из почвы в атмосферу; ПДКмв (миграционно - водный), характеризует переход из почвы в грунтовые воды и водоисточники; ПДКос (общесанитарный показатель), характеризует влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и состав почвенного микробного сообщества.

Для слежения за состоянием окружающей среды и прогноза возможных изменений создана система мониторинга, предполагающая постоянное наблюдение за объектами природной среды (смотри главу 12).

Радикальным решением экологических проблем является изменение технологий производства, внедрение малоотходных, ресурсосберегающих и энергосовместимых технологий. В перспективе для максимально рационального использования природных ресурсов и энергии, предотвращения загрязнения окружающей среды необходимо внедрение безотходных технологий. Малоотходная технология является промежуточной ступенью при создании безотходного производства. При малоотходных технологиях вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными требованиями, но часть сырья и материалов переходит в отходы на длительное хранение и захоронение. Основой безотходных технологий является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов в замкнутом цикле: первичные производственные ресурсы - переработка - потребление - вторичные сырьевые ресурсы - переработка - потребление. Такое производство не оказывает неблагоприятного воздействия на экосистемы, предотвращает нарушение экологического равновесия.