- •Isbn:539000289x
- •Isbn-13(ean):9785390002896
- •Раздел I. Общая экология
- •1. Предмет и задачи экологии
- •2. Краткий обзор истории развития экологии
- •3. Значение экологического образования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 1. Взаимодействие организма и среды
- •1.1. Главные уровни организации жизни и экология
- •1.2. Организм как живая целостная система
- •1.3. Общая характеристика биоты Земли
- •Высшие таксоны ситематики империи клеточных организмов
- •1.4. О среде обитания и экологических факторах
- •1.5. Об адаптациях организмов к среде обитания
- •1.6. Лимитирующие экологические факторы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Экологические факторы и ресурсы среды
- •2.1. Физические и химические экологические факторы в жизни организмов Влияние температуры на организмы
- •Свет и его роль в жизни организмов
- •Вода в жизни организмов
- •Совместное действие температуры и влажности
- •Водная среда
- •Атмосферные газы как экологический фактор
- •Физические факторы воздушной среды
- •Химические факторы воздушной среды
- •Биогенные вещества как экологические факторы
- •Биогенные макроэлементы
- •Биогенные микроэлементы
- •2.2. Эдафические экологические факторы в жизни растений и почвенной биоты
- •Состав и структура почв
- •Строение почв в вертикальном разрезе
- •Важнейшие экологические факторы почв
- •Экологические индикаторы
- •2.3. Естественные геофизические поля как экологические факторы
- •2.4. Ресурсы живых существ как экологические факторы
- •Классификация ресурсов
- •Экологическое значение незаменимых ресурсов
- •Экологическое значение пищевых ресурсов
- •Ограждение пищевых ресурсов
- •Пространство как ресурс
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Популяционная экология
- •3.1. Количественные показатели популяций Статические показатели популяций
- •Динамические показатели популяций
- •3.2. Продолжительность жизни вида
- •Статическая демографическая таблица женского населения Канады на 1980 г. (по Krebs, 1985)
- •3.3. Динамика численности популяций
- •3.4. Регуляция плотности популяции
- •3.5. Экологические стратегии выживания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Экология биотических сообществ
- •4.1. Видовая структура сообществ и способы ее оценки
- •4.2. Пространственная структура сообществ
- •4.3. Экологическая ниша и взаимоотношения организмов в сообществе
- •Классификация биотических взаимодействий популяций двух видов (по ю. Одуму, 1986)
- •1 Жираф; 2 антилопа геренук; 3 антилопа дик-дик; 4 носорог; 5 слон; 6 зебра; 7 гну; 8 газель Гранта; 9 антилопа бубал
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Экологические системы
- •5.1. Концепция, масштабы и трофическая структура экосистемы
- •5.2. Продуцирование и разложение в природе
- •5.3. Гомеостаз экосистемы
- •5.4. Энергетические потоки в экосистеме Энергетические потоки
- •Принцип биологического накопления
- •5.5. Уровни биологической продуктивности экосистем. Экологические пирамиды
- •Уровни производства органического вещества
- •Экологические пирамиды
- •5.6. Динамика экосистемы (цикличность, сукцессия, климакс)
- •Цикличность
- •Экологическая сукцессия
- •Сукцессионные процессы и климакс
- •5.7. Системный подход и моделирование в экологии
- •Контрольные вопросы
- •Раздел II. Учение о биосфере
- •Глава 6. Биосфера как глобальная экосистема Земли
- •6.1. Место биосферы среди оболочек Земли
- •Соотношение горных пород земной коры
- •Распределение вод на Земле
- •Состав атмосферы
- •6.2. Состав биосферы как глобальной экосистемы
- •1 Озоновый слой; 2 граница снегов; 3 почва; 4 животные, обитающие в пещерах; 5 бактерии в нефтяных водах (высота и глубина даны в метрах)
- •Скорость формирования гумусового горизонта почв Русской равнины (по а. Н. Геннадиеву и др., 1987)
- •Глобальные функции почв (педосферы) (Добровольский, Никитин, 1986)
- •6.3. Круговорот веществ в природе
- •6.4. Биогеохимические циклы наиболее важных для жизни организмов биогенных веществ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Природные экосистемы Земли как хорологические единицы биосферы
- •7.1. Ландшафты и экосистемы
- •Первичная биологическая продуктивность экосистем земного шара (по р. X. Уиттекеру, 1980)
- •I. Наземные биомы
- •II. Типы пресноводных экосистем
- •III. Типы морских экосистем
- •7.2. Наземные биомы (экосистемы)
- •7.3. Пресноводные экосистемы Особенности и факторы пресноводных местообитаний
- •Характеристика пресноводных экосистем
- •7.4. Морские экосистемы Особенности и факторы морской среды
- •Характеристика морских экосистем
- •1 Stomias; 2 Argyropelecus; 3 Gonostoma; 4 Malacosteus; 5 Idiacanthus; 6 Chauliodus
- •7.5. Функциональная целостность биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8. Эволюция биосферы и факторы ее устойчивости
- •8.1. Основы учения в. И. Вернадского о биосфере
- •Эволюция биосферы и ее основных составляющих (по ф. Рамаду, 1981)
- •8.2. Эволюция биосферы и ее биоразнообразие
- •8.3. Биотическая регуляция окружающей среды
- •8.4. Ноосфера как новая стадия эволюции биосферы
- •Контрольные вопросы
- •Раздел III. Человек в биосфере
- •Глава 9. Биосоциальная природа человека и экология
- •9.1. Человек как биологический вид Эволюционные особенности вида
- •Наследственность человека
- •Искусственная среда и эволюция человека
- •9.2. Человечество как популяционная система
- •Рост численности населения
- •Темпы роста населения Земли в 19502000 гг. (Лестер р. Браун, 1992)
- •9.3. Природные ресурсы Земли как лимитирующий фактор выживания человечества Общие представления
- •Классификация природных ресурсов
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Антропогенные экосистемы
- •10.1. О фундаментальных типах экосистем
- •Сравнение природной и упрощенной антропогенной экосистем (по Миллеру, 1993)
- •10.2. Сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы)
- •10.3. Индустриально-городские экосистемы о процессах урбанизации
- •Урбанистические системы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Здоровье человека и окружающая среда
- •11.1. Понятия «здоровье» и «окружающая среда»
- •11.2. Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека
- •11.3. Влияние социально-экологических факторов на здоровье человека
- •11.4. Гигиена и здоровье человека
- •11.5. Валеология наука о здоровье
- •Контрольные вопросы
- •Раздел IV. Антропогенные воздействия на биосферу
- •Глава 12. Основные виды антропогенных воздействий на биосферу
- •12.1. Общие положения
- •12.2. Загрязнение главнейший вид негативного воздействия на биосферу
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Антропогенные воздействия на атмосферу
- •13.1. Загрязнение атмосферного воздуха
- •Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России
- •13.2. Основные источники загрязнения атмосферы
- •13.3. Экологические последствия загрязнения атмосферы
- •Влияние выхлопных газов автомобиля на здоровье человека (по х. Ф. Френчу, 1992)
- •Токсичность загрязнения воздуха для растений (Бондаренко, 1985)
- •13.4. Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы
- •Возможное потепление климата («парниковый эффект»)
- •Нарушение озонового слоя
- •Кислотные дожди
- •Закисление озер в мире (по данным «XX век последние 10 лет», 1992)
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. Антропогенные воздействия на гидросферу
- •14.1. Загрязнение гидросферы
- •Главные загрязнители воды
- •Приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности
- •14.2. Экологические последствия загрязнения гидросферы
- •14.3. Истощение подземных и поверхностных вод
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. Антропогенные воздействия на литосферу
- •15.1. Деградация почв (земель)
- •Эрозия почв (земель)
- •Загрязнение почв
- •Вторичное засоление и заболачивание почв
- •Опустынивание
- •Отчуждение земель
- •15.2. Воздействия на горные породы и их массивы Горные породы
- •Массивы горных пород
- •15.3. Воздействия на недра
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16. Антропогенные воздействия на биотические сообщества
- •16.1. Значение леса в природе и жизни человека
- •16.2. Антропогенные воздействия на леса и другие растительные сообщества
- •16.3. Экологические последствия воздействия человека на растительный мир
- •Относительная чувствительность растений к воздействию загрязнения воздуха
- •Исчезновение видов высших растений под воздействием человека за последние 200 лет
- •16.4. Значение животного мира в биосфере
- •16.5. Воздействие человека на животных и причины их вымирания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 17. Особые виды воздействия на биосферу
- •17.1. Загрязнение среды отходами производства и потребления
- •17.2. Шумовое воздействие
- •17.3. Биологическое загрязнение
- •17.4. Воздействие электромагнитных полей и излучений
- •17.5. Загрязнение от ракетно-космической деятельности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18. Экстремальные воздействия на биосферу
- •18.1. Воздействие оружия массового уничтожения
- •18.2. Воздействие техногенных экологических катастроф
- •18.3. Стихийные бедствия
- •Стихийные бедствия эндогенного характера
- •Стихийные бедствия экзогенного характера
- •Контрольные вопросы
- •Раздел V. Охрана окружающей среды. Экологическая защита
- •Глава 19. Взаимодействие природы и общества на современном этапе
- •19.1. Основные формы взаимодействия природы и общества
- •19.2. Важнейшие природоохранные принципы и объекты охраны окружающей среды
- •19.3. Экологический кризис и пути выхода из него
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20. Инженерная экологическая защита
- •20.1. Принципиальные направления инженерной экологической защиты
- •Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
- •Биотехнология в охране окружающей среды
- •20.2. Нормирование качества окружающей среды
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов, мг/м3
- •Предельно допустимые концентрации вредных веществ в питьевых водах, мг/л
- •20.3. Защита атмосферы
- •20.4. Защита гидросферы Поверхностная гидросфера
- •Подземная гидросфера
- •1 Водоносные пески; 2 депрессионная воронка; 3 насосная; 4 здание для очистки воды; 5 инфильтрационные бассейны; 6 водозаборные скважины
- •20.5. Защита литосферы Защита почв (земель)
- •Охрана и рациональное использование недр
- •Рекультивация нарушенных территорий
- •Основные направления рекультивации и виды последующего использования рекультивированных земель
- •Защита массивов горных пород
- •20.6. Защита биотических сообществ Защита растительного мира
- •Охрана животного мира
- •Красная книга
- •Особо охраняемые природные территории
- •20.7. Защита окружающей среды от особых видов воздействий Защита от отходов производства и потребления
- •Защита от шумового воздействия
- •Защита от электромагнитных полей и излучений
- •Защита от негативного биологического воздействия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21. Энерго- и ресурсосбережение
- •21.1. Экологичное энергопотребление
- •Основные направления экологичного энергопотребления
- •Характеристика основных утеплителей по данным зарубежных источников
- •Энергосберегающие заглубленные здания
- •Концепция энергосберегающего экодома
- •21.2. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
- •21.3. Ресурсосбережение в строительстве Использование техногенного сырья мощный экологический ресурс
- •Экологическая безопасность техногенного сырья
- •Контрольные вопросы
- •Раздел VI. Охрана окружающей среды. Правовые и экономические аспекты
- •Глава 22. Административно-правовые основы охраны окружающей среды
- •22.1. Экологическое законодательство Российской Федерации
- •22.2. Государственные органы управления в области охраны окружающей среды
- •22.3. Экологическая стандартизация, сертификация и паспортизация
- •22.4. Экологическая экспертиза и овос
- •22.5. Экологический риск и зоны повышенного экологического риска
- •Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия в России
- •22.6. Экологический мониторинг
- •Система наземного мониторинга окружающей среды (по и. П. Герасимову)
- •22.7. Экологический контроль
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Экологические права и обязанности граждан
- •23.1. Экологические права граждан. Общественные экологические движения
- •23.2. Экологические обязанности граждан
- •23.3. Юридическая ответственность за экологические правонарушения
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24. Экономический механизм охраны окружающей среды
- •24.1. Методы экономического регулирования
- •24.2. Эколого-экономический учет природных ресурсов и загрязнителей
- •24.3. Лицензии, договора и лимиты на природопользование
- •24.4. Новые механизмы финансирования природоохранных мероприятий
- •24.5. Экономическое стимулирование в области охраны окружающей среды
- •24.6. Понятие о концепции устойчивого эколого-экономического развития
- •Контрольные вопросы
- •Глава 25. Экологизация общественного сознания
- •25.1. Антропоцентризм и экоцентризм. Формирование нового экологического сознания
- •25.2. Экологическое образование, воспитание и культура
- •Контрольные вопросы
- •Глава 26. Международное экологическое сотрудничество
- •26.1. Роль международных экологических отношений
- •26.2. Национальные и международные объекты охраны окружающей среды
- •26.3. Основные принципы международного экологического сотрудничества
- •26.4. Участие России в международном экологическом сотрудничестве
- •Контрольные вопросы
21.3. Ресурсосбережение в строительстве Использование техногенного сырья мощный экологический ресурс
В условиях нарастающей экологической напряженности в мире проблема рационального использования и эффективного сбережения природных ресурсов становится важнейшей задачей жизнедеятельности любого государства.
Исключительно важное значение имеет не только сбережение сырьевых ресурсов, но и их повторное использование. Значение вторичных сырьевых ресурсов для поддержания экологически безопасного уровня воздействия на окружающую среду весьма значительно, в частности, их использование является одним из необходимых условий внедрения малоотходных и безотходных технологий.
Важную роль в утилизации (использовании) вторичных сырьевых ресурсов играет строительство и промышленность строительных материалов. Как известно, эти отрасли промышленности используют два вида сырья: природное и техногенное (вторичное).
Природное сырье это строительные камни, песчано-гравийная смесь, гравий, песок, щебень и другие горные породы. Сюда же относят отвалы вскрышных пород, образующиеся при разработке карьеров и строительных котлованов.
К сожалению, многие районы России не обеспечены природным сырьем в необходимом количестве, а в других их запасы значительно исчерпаны. Во многих случаях это приводит к значительным затратам на их транспортировку из других районов, что нецелесообразно ни с экономической, ни с экологической точки зрения, так как подобные перевозки сопровождаются неизбежными экологическими нарушениями.
Поэтому с развитием техники и ухудшением в стране экологической ситуации все большее значение в строительной отрасли начинает приобретать техногенное сырье. К нему относят самые разнообразные промышленные отходы и побочные продукты: металлургические шлаки, бокситовые и другие шламы, отходы горно-обогатительных комбинатов (ГОК), золу и золошлаковые отходы ТЭС, отходы углеобогащения, вторичные полимеры, продукты переработки древесины и др.
Техногенное сырье рассматривается многими специалистами как национальное достояние, как исключительно ценный продукт, аккумулирующий в себе ранее затраченные инвестиционные и энергетические ресурсы. Его использование в производстве строительных материалов во многих случаях оказалось значительно дешевле, чем разработка и освоение природных ресурсов.
Использование техногенного сырья для производства строительных материалов с экологической точки зрения весьма перспективно: 1) резко сокращаются объемы добычи дефицитных природных строительных материалов; 2) утилизируется и химически прочно связывается огромное количество загрязняющих окружающую среду промышленных отходов; 3) освобождаются ценные земельные участки, отчуждаемые под хвосто- и шламохранилища и др. Только под хранение золошлаковых отходов ТЭС отчуждаются огромные территории.
В строительной индустрии находят широкое применение многие виды промышленных отходов и побочных продуктов. Приводим несколько примеров их использования.
Зола и золошлаковые отходы (ЗШО). В настоящее время в России ежегодно образуются десятки миллионов тонн золошлаковых отходов. Каждые сутки работы на угле ТЭС накапливается до 1 тыс. т золы и шлака. Подавляющая их часть направляется в отвалы, а в строительной индустрии утилизируется лишь 35% ЗШО. Для сравнения: в США и Германии 4060%. В США из 20 млн т ежегодно образующихся зол уноса только для изготовления бетона утилизируется 7 млн т.
Золошлаковые отходы незаменимый компонент формовочных смесей для получения высококачественных строительных материалов. Их используют для производства ячеистого бетона, силикатного кирпича, пенозолсиликата, аглопорита, асфальтового основания дорожных одежд и т. д. ЗШО считаются прекрасным цементосберегающим материалом. При производстве бетонов введение зол позволяет экономить до 100 кг/м3 цемента, а при использовании добавок-модификаторов до 200 кг/м3. Одновременно улучшается структура цементного теста и повышаются теплозащитные свойства конструкций.
Прекрасно зарекомендовала себя разработанная ВНИИстроем, безотходная технология производства лицевого кирпича на основе зол ТЭС, позволяющая не только сэкономить средства на строительство и эксплуатацию золоотвалов, но и значительно уменьшить загрязнение среды. По данным Л. С. Бариновой и Ю. С. Волкова (2002), замена в бетоне или растворе 15%-ного цемента на золу уноса или металлургический шлак, что технологически допускается, в перерасчете на мировые объемы их применения, могло бы снизить количество выбросов в атмосферу диоксида углерода (СО2) на 300 млн т в год.
Металлургические шлаки высококачественное сырье для производства шлакопортландцементов, шлаковаты, гипсошлаковых блоков, щебня и др. Годовой объем выхода шлаков металлургических заводов исчисляется многими десятками миллионов тонн. В нашей стране очень высок объем утилизации доменных шлаков, 80% выхода которых идет для изготовления шлакопортландцемента и пористых заполнителей.
В последние годы все большее применение в качестве крупного и мелкого заполнителя в бетонах получают создаваемые по безотходной технологии шлаковая пемза (термозит) и шлакостеклогранулят, не уступающие природному щебню по большинству показателей. Например, прочность бетона на шлаковом цементе на 1520% выше, чем на гранитном.
Широко известен ценнейший конструктивный материал шлакоситалл, обладающий высокими физико-механическими, химическими свойствами и экологической чистотой. Исключительно большое значение для производства портландцементного клинкера и шлакопортландцементов высокого качества имеет гранулированный доменный шлак, придающий цементу антикоррозийность, повышенную прочность, текучесть и быстроту твердения.
В связи с тем, что в ближайшие годы в России ожидается реконструкция предприятий по переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ), резко усиливается спрос на особо тяжелые бетоны для радиационной защиты. Для этих целей учеными предлагается использовать бетон, в составе которого вместо дорогостоящего металла будут использованы отходы и шихта металлургического производства.
Прекрасным примером блокирования фенолформальдегидных и других загрязнителей в структуре строительных материалов является использование отработанных формовочных смесей (ОФС), образующихся в ходе металлургического литейного передела. Формовочная глина, используемая как связующее, нетоксична и может широко применяться при производстве строительных материалов.
Продукты переработки древесины и других растительных отходов. В России на лесопромышленных комплексах и деревоперерабатывающих комбинатах ежегодно образуется свыше 200 млн м3 отходов древесины. Кроме того, сжигается и вывозится в отвалы в огромном количестве древесная тара, отходы переработки хлопчатника, лубяных культур и другого экологически ценного сырья, пригодного для производства строительных материалов.
По мнению В. И. Сметанина (2000), важнейшим направлением рационального, экологически целесообразного использования древесины в строительной индустрии является производство различных древесных бетонов: арболита, фибролита, опилкобетона, королита и др.
Наиболее известным из этих экологически чистых дешевых строительных материалов является арболит. Это легкий крупнопористый бетон, состоящий из древесной дробилки (в основном отходы от лиственных пород) и портландцемента марки 400. Широко применяется в качестве стеновых блоков при строительстве малоэтажных зданий. При устройстве ограждающих конструкций и перегородок используют королит теплоизоляционный материал, состоящий из коры, цемента (или строительного гипса) и добавок.
В промышленности строительных материалов широкое применение находит ценнейшее экологически чистое сырье, вырабатываемое из отходов целлюлозно-бумажного производства лигносульфонаты, обладающие обеспыливающими, пластифицирующими, пенообразующими и другими ценными свойствами.
Отходы химического комплекса. Несмотря на огромные объемы и разнообразие видов вторичного минерального сырья, эти отходы в строительной индустрии используются недостаточно. Находят некоторое применение электротермофосфорные шлаки (шлакопортландцемент, силикатный кирпич), отходы содового производства (автоклавное производство материалов, газогипс), кубовые остатки перегонных производств и битумы (ячеистые бетоны с добавками нефтебитума и др.).
С точки зрения экологии следует более подробно остановиться на побочном продукте, получаемом при переработке апатитовых и фосфоритовых концентратов фосфогипсе. Применяется он при изготовлении цемента, строительных блоков, сухой штукатурки и др. Только в Японии в 70-х гг. строительная промышленность ежегодно расходовала около 3 млн т фосфогипса.
Однако проведенные в 8090-е гг. исследования показали, что «фосфогипс обладает гораздо большей удельной радиоактивностью, чем природный гипс… и, по-видимому, люди, живущие в домах с его применением, получают облучение на 30% более интенсивное, чем жители других домов». (Доклад Комитета по атомной энергии, ООН, г. Нью-Йорк.) Л. Брунарски (1990) считает, что фосфогипс может быть применен в строительстве лишь после специальной проверки на радиоактивность. Выяснилось также, что фосфогипс, перерабатываемый по существующей технологии, помимо радионуклидов может содержать и такие вредные для здоровья человека вещества, как фтористые соединения (Долгорев, 1990).
Помимо рассмотренных выше золошлаковых отходов, металлургических шлаков, продуктов переработки древесины и отходов химического производства при производстве строительных материалов находят применение и другие виды техногенного сырья. Важно подчеркнуть, что практически для любого вида выпускаемых в России строительных материалов вместо природного сырья возможно и экологически целесообразно использование различных видов техногенного сырья.
Вторичные ресурсы (отходы производства) широко используются не только в промышленности строительных материалов, но и в дорожном строительстве (в качестве инертных наполнителей вместо песка, скальных пород, гравийных смесей и др.), в фундаментостроении, при устройстве гидротехнических плотин и др. Переработка строительных отходов во вторичное сырье рассмотрена нами в п. 2.6.
Значительный интерес представляет использование отходов промышленности в такой материалоемкой отрасли строительства, как устройство оснований фундаментов зданий и сооружений. Исследования, проведенные НИИОСПом, показали, что для этих целей наиболее пригодны вскрышные и отвальные породы, у которых завершился процесс самораспада, а также доменные и сталеплавильные шлаки. При устройстве оснований из этих отходов их уплотняют, трамбуют, используют глубинное уплотнение с помощью мелких взрывов и др.
В последние годы в нашей стране использование промышленных отходов, как в строительстве, так и в промышленности строительных материалов, заметно сократилось, что связано как с общим падением уровня промышленного производства, так и с отсутствием должного стимулирования использования вторичных ресурсов в производстве.
По мнению Г. А. Денисова (2002), низкий уровень использования техногенного сырья в России помимо указанных выше причин вызван принципиально различным подходом к этой проблеме в экономически развитых странах и в России. Там, например, золошлаки в этих странах являются продуктом (товаром), а не отходом, и использованием (реализацией) этого продукта занимаются его производители, т. е. ТЭС. Интересно отметить, что, как показывают расчеты, рентабельность производства товаров-продуктов из золошлаков (бетонные смеси, многоцелевые вяжущие, песок, щебень и др.) значительно выше рентабельности производства самой электроэнергии на ТЭС.
В этом отношении пример показывают западные страны. Например, в Дании уровень утилизации рециклируемых материалов достиг 100%. В Нидерландах создана цельная, экологически выдержанная концепция развития строительной индустрии, которая основана на внедрении замкнутого безотходного производства с многократным использованием техногенного сырья.