Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы промышленной экологии. Учебное пособие
.pdf
1.3. С трук тура и энергетика биосферы, ее рег уляторные возможности
Антропогенные факторы – совокупность воздействий человеческой деятельности на окружающую среду. Чаще всего проявляются в форме разного рода загрязнений биосферы: механического, химического, биологического, физического. Прямое
воздействие – это вырубка лесов, сбор плодов, охота, вытаптывание. Косвенное воздействие – осушение болот, строительство
плотин.
Принципы взаимодействия человеческого общества с природой перетекают в законы экологии. В 1974 году Б. Коммонер
(американский биолог и эколог) сформулировал четыре закона.
1. Все связано со всем – закон об экосистемах и биосфере,
обращающий внимание на глобальную связь процессов и явлений в природе. Любое воздействие влечет за собой последствия.
Простой пример – вырубка лесов: нарушается экосистема леса –
массово гибнут животные и растения.
2. Все должно куда-то деваться – закон о хозяйственной де-
ятельности человека, отходы от которых неизбеж ны, поэтому необходимо думать об уменьшении их количества, а также о вторичной переработке и многоразовом использовании одной вещи.
3. Природа «знает» лучше – закон разумного, сознательного
природопол ьзования. Человек – это часть природы, и нельзя пытаться покорить ее, нужно с ней сотрудничать.
4. Ничто не дается даром – закон рационального природопользования, который заключается в том, что пользоваться богатствами природы следует рационально.
При грамотном применении законов экологии можно выделить слабые звенья и сконцентрировать внимание на тех условиях среды, которые с наибольшей вероятностью могут оказаться
критическими.
1.3. СТРУКТУРА И ЭНЕРГЕТИКА БИОСФЕРЫ,
ЕЕ РЕГУЛЯТОРНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи.
Много внимания ей уделял и русский ученый В.И. Вернадский.
Он считал, что биосфера определяется границами, в которых
обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты
связаны между собой, и изменения в одной сфере приведут к
изменениям во всех оболочках.
В.И. Вернадский выделял в составе биосферы ряд основных
элементов.
11
Раздел 1. Эволюция биосферы
Живое вещество: флора, фауна, представители микромира,
прочие живые организмы. Органика и углеродные формы жизни
осуществляют геохимические процессы, формируя облик планеты.
Биогенное вещество: все продукты переработки, которые изменяются во время циклов рождения, питания, размножения,
смерти, разложения, других функциональных процессов биомассы. Масштабы биогенного вещества соответствуют нефтяным и
угольным месторождениям, осадочным породам, другим следам
былой жизнедеятельности организмов.
Косное вещество: горные породы, лава, метеоритные глыбы,
образовавшиеся без участия переработки биомассой.
Биокосное вещество: класс веществ, образующихся из косной
материи при участии органи ческ их форм жизн и. Основн ые представители – почва и донный осадок.
Современная биосфера возникла в результате длительной
эволюции в процессе постоянного взаимодействия абиотических
и биотических факторов. В.И. Вернадский выделял три этапа в
эволюции биосферы:
1) возникновение жизни;
2) появление новых и разнообразных одно- и многоклеточ-
ных организмов;
3) появление человека и общества, которое начинает в своих
интересах воздействовать на биосферу, превращая ее в ноосферу.
Ноосфера – высшая стадия развития биосферы, при которой
разумная деятельность человечества становится главной движущей силой ее развития. Этот термин предложил французский
математик Э. Леруа. Он назвал ноосферой оболочку биосферы,
которая формируется человеческим сознанием. Впоследствии
основоположник учения о биосфере В.И. Вернадский расширил
данное понятие. По Вернадскому, разумная деятельность человека должна стать ведущим фактором в отношениях общества и
природы.
Необходимым условием существования биосферы является
наличие круговоротов веществ. После использования одними
организмами вещества должны переходить в доступную для других организмов форму. Такой переход веществ от одного звена к
другому требует энергетических затрат, потому возможен только при участии энергии Солнца. С использованием солнечной
энергии на планете протекают два взаимосвязанных круговорота
веществ: большой – геологический – и малый – биологический.
12
1.3. С трук тура и энергетика биосферы, ее рег уляторные возможности
Геологический круговорот веществ – процесс миграции веществ, осуществляемый под влиянием абиотических факторов:
выветривания, эрозии, движения воды. Живые организмы участия в нем не принимают. Энергетической основой круговорота
служит энергия Солнца. С появлением на планете живого вещества появи лся биологический круговорот. В нем принимают участие все живые организмы, поглощающие из окружающей среды
одни вещества и выделяющие другие.
Биологический круговорот обеспечивается взаимодействием
трех основных групп организмов: продуцентов (зеленые растения, осуществляющие фотосинтез, и бактерии, способные к хемосинтезу), которые создают первичное органическое вещество;
консументов (травоядные и хищные животные), которые потребляют органическое вещество; редуцентов (бактерии, грибы и
простейшие животные), которые разлагают мертвое органическое вещество до минерального.
Геологический и биологический круговороты в совокупности формируют общий биогеохимический круговорот веществ,
основу которого составляют циклы азота, воды, углерода и кислорода. Все кру гов о рот ы тесно свя з ан ы меж д у соб о й . Кру г оворо т
веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует
постоянного притока энергии. Связанная в органических веществах энергия по ступеням пищевой цепи уменьшается, потому
что бÓльшая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих
в организмах, поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и
ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и
притока солнечной энергии.
Биосфера – это система, обладающая свойствами саморегуляции, т. е. способности живых организмов поддерживать постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. Одно из наиболее характерных проявлений
орг аниз ов а нност и биос ф ер ы – это на ли чие озонового слоя, на хо дящегося за пределами биосферы и поглощающего губительные
для жизни ультрафиолетовые лучи. Другой пример саморегуляции биосферы – Мировой океан. Реки ежегодно приносят в него
1,5 млн т карбоната кальция, а солевой состав воды существенно
не меняется. Организмы используют карбонаты для построения
своих скелетов, а после их отмирания карбонаты опускаются на
13
Раздел 1. Эволюция биосферы
дно. Так, путем создания «кальциевых покровов» стабилизируется состав океанических вод. Этот механизм обеспечивается живыми организмами и действует в биосфере уже многие миллионы
лет. Преобразование суши в связи с «выходом жизни» из воды
можно рассматривать также в качестве примера саморегуляции
биосферы, так как это стало приспособлением к да льнейшему
развитию жизни и биосферы.
1.4. ТЕХНОСФЕРА. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ,
СТРУКТУРА И ЭНЕРГЕТИКА
Человеческая цивилизация привела к появлению на планете новой глобальной материальной системы в виде среды искусственно созданных объектов. На суше это города, железные
дороги, аэродромы, карьеры, шахты, нефте- и газопроводы; в
воздухе – тысячи летательных аппаратов, в океанах и морях –
танкеры, авианосцы, подводные лодки. Поэтому в современной
биосфере выделяется новое состояние природы – техносфера,
которая представляет собой совокупность искусственных объектов, созданных целенаправленной деятельностью человека, и
природных объектов, измененных этой деятельностью.
В структуру техносферы входят и потенциально опасные
объекты:
• ядерно-опасные и радиационно-опасные (атомные электростанции, предприятия топливного цикла, объекты временного и долговременного хранения ядерного топлива);
• химически и биологически опасные;
• содержащие взрывчатые вещества;
• добычи, переработки, хранения и транспортировки нефти
и газа;
• гидротехнические сооружения;
• тепловые электростанции мощностью свыше 600 МВт;
• морские порты, аэропорты с длиной основной взлетно-посадочной полосы 1800 м и более, мосты и тоннели длиной более
500 м, метрополитены;
• предприятия по подземной и открытой добыче и переработке твердых полезных ископаемых и др.
В процессе производственной деятельности человека происходит изменение природных комплексов, которое получило название техногенез. Характерные черты глобального техногенеза
в ХХ в.:
• за 100 лет мировое пот ребление энергии увел и чилось в 14 раз;
14
1.4. Техносфера. Основные понятия, структ ура и энергетика
• в структуре топливного баланса большинства стран мира
произошел переход от использования угля и дров к преобладающему использованию углеводородного сырья – нефти и газа,
возросло преобразование топлива в электроэнергию;
• многократно увеличилась добыча и переработка минеральных ресурсов – руд и нерудных материалов;
• значительно возрос объем и изменилась структура машиностроения, весомую долю ее составила военная техника;
• значительно интенсифицировалась химизация всех отраслей хозяйственной деятельности;
• появились принципиально новые виды оружия массового
поражения, которые создают непосредственную угрозу выживанию человека;
• появился новый, не свойственный биосфере элемент – тех-
новещество.
Техновещество обладает огромной геологической активностью и очень быстро изменяет облик планеты. Оно расходует потенциальную энергию ныне существующей биосферы примерно
в 10 раз быстрее, чем она может быть аккумулирована всем современным живым веществом. Поэтому разрушительная функция техновещества намного превосходит все его созидательные
качества. В состав техновещества включают следующие технические устройства:
• добывающие полезные ископаемые и вырабатывающие
энергию;
• перерабатывающие сырье и производящие средства произ-
водства;
• производящие средства потребления;
• передачи, использования и хранения средств информации;
• переработки и утилизации отходов;
• автономные многофункциональные системы (роботы).
Особенностью техносферы является то, что область жизни в
ней постоянно подвергается чрезвычайным воздействиям, поэтому происходит нарушение биосферного равновесия, что, в свою
очередь, является причиной современного глобального экологического кризиса на планете.
15
Раздел 1. Эволюция биосферы
1.5. ОСНОВНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС
В настоящее время экологические проблемы современности
по своим масштабам условно могут быть разделены на локальные, региональные и глобальные, а среди большинства международных экологических конфликтов можно выделить три категории: распределение водных ресурсов, загрязнение морей,
качество воздуха и воды.
Локальные экологические проблемы характерны для небольших
территорий, их можно быстро локализовать и ликвидировать.
К ним можно отнести завод, сбрасывающий в реку промышленные стоки без очистки, вредные для здоровья людей; хищническую рубку векового лесного массива; ненормированные
выбросы вредных веществ в атмосферу в результате работы промышленных предприятий.
Региональные экологические проблемы охватывают территории
больших регионов. Например, осушение болот Полесья привело
к тому, что южная часть Беларуси вышла из состояния экологического равновесия. В результате пропали озера, уничтожен
лес, распахиваются торфяники. Если учесть, что болота – естественные фильтры воды, «санитары» агроэкосистем, регулируют
ги д ролог и чески й реж им терри т ори й , запасают влагу в ве сен не- о сенний период выпадения осадков, питают ручьи и реки, то налицо региональная экологическая катастрофа.
Глобальные экологические проблемы охватывают всю биосферу.
Возникнув в одной точке, они распространяются по всей планете. К основным глобальным проблемам современности следует
отнести: изменение климата, парниковый эффект; разрушение
озонового слоя; химическое загрязнение атмосферы; загрязнение
почв, уменьшение их площади; загрязнение Мирового океана;
истребление лесного покрова; демографический взрыв.
Важнейшей экологической проблемой для Республики Беларусь является загрязнение почвы, воды и атмосферы радионуклидами, обусловленное взрывом на Чернобыльской АЭС. Для
снижения уровня загрязнений проводится ряд эффективных мероприятий: контроль состояния воды, продуктов питания, древесины, захоронение радиоактивных веществ и отходов. Разработаны Государственные программы по ликвидации и минимизации
последствий катастрофы. В настоящее время ситуация постепенно улучшается, уровень радиоактивного облучения снижается.
16
1.6. Концепция устойчивого развития
Острым остается вопрос обезвреживания и использования
отходов. Свалки и полигоны твердых коммунальных отходов
(ТКО) занимают огромные территории земель, растут их объемы. Полиэтилен, пластик, стекло – главные материалы, которые
долгие годы остаются в природе в неизменном виде.
Экологические проблемы порождают экологический кризис,
то есть критическое состояние окружающей среды, вызванное
деятельностью человека. Он характеризуется не столько усилением воздействия человека на природу, сколько резким увеличением влияния измененной людьми природы на общественное развитие. В отличие от катастрофы, кризис – обратимое состояние,
в котором человек выступает активно действующей стороной. Катастрофическое состояние является уже необратимым процессом.
Среди главных причин экологического кризиса следует назвать
загрязнение окружающей среды: радиационное; атмосферного
воздуха; деградация сельхозугодий; недостаток питьевой воды.
1.6. КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
В 1987 году была сформулирована концепция устойчивого
развития, поставившая перед обществом самый важный вопрос –
о возможности достойного, разумного, неразрушительного и
продолжительного сосуществования человечества и окружающей
среды. В соответствии с определением, данным ООН, устойчивое развитие – это такое развитие общества, которое позволяет удовлетворять потребности нынешних поколений людей, не
нанося при этом ущерба возможностям будущих поколений по
удовлетворению их собственных потребностей. Был принят план
действий, который содержит более 100 программ в самых различных областях. В концепцию положен ряд принципиальных
особенностей:
• для достижения устойчивого развития защита окружающей
среды должна составлять неотъемлемую часть процесса развития
и не может рассматриваться в отрыве от него;
• все государства должны сотрудничать в решении задачи
искоренения бедности – необходимого условия для обеспечения
устойчивого развития;
• право на развитие должно быть реализовано так, чтобы
справедливо удовлетворять потребности развития как нынешнего, так и будущих поколений.
17
Раздел 1. Эволюция биосферы
Основной вывод, который вытекает из этих принципов:
устойчивое развитие страны невозможно без широкого внедрения ресурсосберегающих технологий и реализации концепции
инновационного производства. Для реализации перехода на модель устойчивого развития должно быть сформировано новое
общество, в котором основным признаком национального богатства станут духовно-нравственные ценности и знания людей,
живущих в гармонии с окружающей природой.
Контрольные вопросы и задания
1. Дайте определение биосферы и опишите ее компоненты.
2. Проанализируйте регуляторные возможности биосферы.
3. Какие гру п п ы орг анизмов обеспечиваю т биоти ческ ий кру-
говорот?
4. Дайте определение понятий «техносфера», «ноосфера».
5. Опишите структуру техносферы.
6. В чем сущность и отличительные особенности экологиче-
ских факторов?
7. Изложите законы экологии.
8. Перечислите и опишите экологические проблемы совре-
менности.
9. Спрогнозируйте влияние экологического кризиса на со-
стояние окружающей среды.
10. Охарактеризуйте особенности концепции устойчивого
развития.
18
РАЗДЕЛ 2. ОСНОВЫ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
2.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Природная среда служит естественной основой хозяйственной деятельности людей. С точки зрения потребностей общества
все тела и силы природы условно подразделены на две группы:
природные условия и природные ресурсы.
Природные условия – это элементы природы, которые непосредственно не используются в процессе производства, но оказывают влияние на жизнедеятельность людей. Они могут быть
благоприятными для хозяйственной деятельности (оптимальная
температура, достаточ ная вла ж ность возду ха) и неблагоприят ными (суровый климат, пустыни).
Природные ресурсы – это компоненты природной среды, которые используются или могут быть использованы при осуществлении хозяйственной и иной деятельности в качестве источников энергии, продуктов производства, предметов потребления и
имеют потребительскую ценность.
Природные ресурсы принято делить по принадлежности к
соответствующим геосферам Земли: ресурсы литосферы (почва,
полезные ископаемые), гидросферы (наземные и подземные водоисточники), атмосферы (атмосфера), органического мира (растения, животные и человек).
По своему качеству природные ресурсы могут быть исчерпаемые и неисчерпаемые. К исчерпаемым ресурсам относятся все
природные тела, находящиеся в пределах земного шара. В их
состав входит животный и растительный мир, минеральные и
органические соединения, содержащиеся в недрах Земли (полезные ископаемые). Все исчерпаемые ресурсы классифицируют
по их способности к самовосстановлению на возобновляемые и
нево зоб новляемые. К возобновляемым природным ресурсам от-
19
Раздел 2. Основы природопользования
носятся растения, животные, человеческая популяция, мир микроорганизмов. Они возобновляются в результате естественных
природных процессов и поддерживаются на относительно постоянном уровне. Состояние этих ресурсов зависит от интенсивности и направления хозяйственной деятельности человека. Невозо бновляемые природные ресурсы не могут быть восстановлены
ни самостоя тельно, ни с помощью человека. К ни м отно ся т ся полезные ископаемые и топливо: нефть, газ, каменный уголь и т. д.
Они имеют конечные запасы и невосполнимы в биосфере.
Неисчерпаемые природные ресурсы – это атмосферный воздух, вода и космические ресурсы, связанные единым круговоротом вещества и энергии. К космическим ресурсам относятся
энергия Солнца, ветра, морские приливы и отливы, осадки.
Природные ресурсы могут быть заменимые и незаменимые.
К заменимым относят те виды, которые сейчас или в ближайшем будущем можно заменить другими, например, минеральное
сырье – органическим, топливо – солнечной энергией, металл –
пластиком. К незаменимым относятся: питьевая вода, уникальные генетические ресурсы животных и растений.
По характеру использования природные ресурсы классифицируют на промышленные, сельскохозяйственные, минераль-
но-сырьевые, топливно-энергетические, продовольственные, оздоровительные, рекреационные.
Совокупность сведений о количественном и качественном
состоянии природных ресурсов, их экологической и экономической оценке называется кадастром. Государственные кадастры
природных ресурсов ведутся для учета количественных, качественных и иных характеристик природных ресурсов, а также
для учета объема, характера и режима их использования. В Республике Беларусь ведутся следующие государственные кадастры
природных ресурсов: земельный, недр, водный, атмосферного
воздуха, лесной, растительного мира, животного мира, климатический, а также отходов. Ведение государственных кадастров
природных ресурсов координирует Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды.
2.2. АТМОСФЕРА, ЕЕ СОСТАВ. КЛИМАТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ.
СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Атмосфера – газовая оболочка Земли, вращающаяся вместе
с ней как одно целое, имеющая слоистое строение и состоящая
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]