![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Тверской государственный технический университет
- •Тверь 1998
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Важнейшие научные концепции и положения экологии
- •1.1 Исходные теоретические концепции экологии
- •1.2 Взаимоотношения организма и среды
- •1.3.Экология популяций и сообществ
- •1.4.Экологические системы
- •1.4.1. Общая характеристика.
- •1.4.2.Превращения энергии в экосистемах.
- •1.4.3.Классификация экосистем.
- •1.4.4.Эволюция и устойчивость экосистем.
- •2.Биосфера и человек
- •2.1.Структура и эволюция биосферы
- •2.1.1.Состав и границы биосферы.
- •2.1.2.Циркуляция элементов в биосфере.
- •2.1.3.Эволюция биосферы.
- •2.2.Человек в биосфере
- •2.3.Экология человека
- •2.3.1.Среды жизни человека и формы его адаптации к ним.
- •2.3.2.Адаптивные типы и расы.
- •2.4.Основные направления антропогенных воздействий на биосферу
- •2.4.1.Современные воздействия человека на биосферу.
- •2.4.2.Общая характеристика негативных воздействий экономической деятельности человека на пс.
- •3.Актуальные экологические проблемы человечества в биосфере
- •3.1.Проблема роста народонаселения
- •3.2.Проблема урбанизации
- •3.3.Глобальные последствия загрязнения атмосферы
- •3.4.Опасность ядерных катастроф и радиоактивных загрязнений
- •3.5. Проблема истощения природных ресурсов
- •3.6. Региональные экологические проблемы Тверской области
- •3.7. Прогнозирование и оценка экологического риска.
- •4.Охрана биосферы
- •4.1.Экологические принципы охраны природы и рационального природопользования
- •4.2.Концепция экологической безопасности и устойчивого развития рф
- •4.3. Экологический мониторинг в биосфере, рф и ее регионах
- •4.4. Международное сотрудничество по охране ос
- •4.5.Основные формы и методы защиты природной среды и решения экологических проблем
- •5.Защита компонентов биосферы
- •5.1.Защита атмосферы от материальных загрязнений
- •5.1.2.Характеристика и источники загрязнения атмосферы.
- •5.1.3. Нормирование загрязнений атмосферы.
- •5.1.4.Контроль за состоянием чистоты атмосферы.
- •5.1.5.Защита_атмосферного воздуха.
- •5.1.6.Рассеивание выбросов в атмосфере.
- •5.1.7.Методы очистки выбросов.
- •5.2.Защита водной среды от материальных загрязнений
- •5.2.1. Экологическая характеристика водной среды.
- •5.2.2.Водопользование и его виды.
- •5.2.3.Виды и источники загрязнения водной среды.
- •5.2.4.Нормирование качества воды.
- •5.2.5.Контроль качества воды и регламентация спуска св в водоемы и канализацию города.
- •5.2.6.Основные направление защиты водной среды.
- •5.2.7.Методы очистки св.
- •5.2.8.Оборотное водоснабжение предприятий
- •5.3.Охрана почв и земель
- •5.3.1.Экологическое значение почв.
- •5.3.2.Антропогенные воздействия на почвы.
- •5.3.3.Борьба с порчей почв, земли и рекультивация земель.
- •5.4. Охрана флоры и фауны
- •5.4.1. Охрана растительного мира.
- •5.4.2. Охрана животного мира (фауны).
- •5.5. Охрана недр
- •5.6. Защита опс от радиоактивных загрязнений
- •5.6.1. Важнейшие параметры ии и единицы их измерения.
- •5.6.2. Характеристика и источники рз в рф.
- •5.6.3. Гигиеническое нормирование техногенного облучениялюдей.
- •5.6.4. Радиационный контроль (рк) в рф.
- •5.6.5. Защита от ии.
- •5.6.6. Принципы обеспечения рб населения.
- •5.7. Защита опс от энергетических загрязнений
- •5.7.1. Защита населения от акустических загрязнений.
- •5.7.2. Защита населения от вибраций.
- •5.7.3. Защита населения от неионизирующих электромагнитных загрязнений.
- •5.7.3.1. Защита населения от воздействий змп промышленной частоты.
- •5.7.3.2. Защита населения от воздействий змп радиотехнических объектов (рто).
- •5.7.4. Защита опс от тепловых загрязнений стз).
- •6. Основы экономики природопользования
- •6.1. Взаимоотношения человеческого общества и природы, варианты его решения
- •6.2. Экологическая экспертиза хозяйственной и иной деятельности
- •6.3. Оценка ущерба от загрязнений опс
- •6.4. Экономический механизм природопользования в рф
- •6.5 Экономическое стимулирование природоохранной деятельности и экологические фонды в рф
- •7. Основы экологического права и управление охраной природы в рф
- •7.1.Источники и содержание экологических правовых норм
- •7.2. Ответственность за экологические правонарушения
- •7.3. Управление охраной природы в рф
- •Заключение
- •Библиогpафическии список
- •Приложение 1. Принятие сокращения в учебном пособии
- •1. Важнейшие научные концепции и положения экологии 9
- •2. Биосфера и человек 28
- •3. Актуальные экологические проблемы человечества в биосфере 50
- •4. Охрана биосферы 69
- •5. Защита компонентов биосферы 83
- •6. Основы экономики природопользования 157
- •7. Основы экологического права и управление охраной природы в рф 171
5.Защита компонентов биосферы
5.1.Защита атмосферы от материальных загрязнений
5.1.1.
Экологическая
характеристика атмосферы.
Газообразная оболочка Земли
- важнейший
компонент всех экосистем, функционирующих
на суше. Ее специфические особенности
определяют морфологию и физиологию
живых существ, организацию образуемых
ими популяций и сообществ, особенности
и интенсивность обмена веществ и энергии.
Она является мощным резервным фондом
в круговороте азота и избирательным
фильтром для энергии солнечного
излучения. Из-за высокого содержания в
атмосферном воздухе
(примерно 21%) он
yжe не
является экологическим лимитирующим
фактором. У растений и животных появились
органы, обеспечивающие его непосредственное
усвоение из атмосферы в процессе
дыхания. На больших высотах низкое
парциальное давление
становится препятствием для нормальной
жизнедеятельности человека, растений
и животных
(см. рис.
2.1).
Участки суши и биогеоценозы резко различаются по средним значениям, суточным и сезонным колебаниям интенсивности падающего на поверхность планеты солнечного излучения, температуры влажности воздуха, что определяет неизмеримо большее разнообразие форм живых организмов на суше сравнительно с аналогичными показателями для океана. У животных и растений выработаны сложные приспособительные реакции (периодичность жизненных циклов, механизмы терморегуляции, различные типы фотосинтеза на экваторе и в умеренном поясе и т.д.). Жизнь в воздушной среде и необходимость активного поиска пищи привели к сильному развитию образований, поддерживающих тело в условиях незначительной плотности среды (опорные ткани растений и скелет животных), к различным формам движений животных (в том числе я непосредственно в воздушной среде) и способам распространения семян у растений. Одно из существенных особенностей экосистем воздушно-наземной среды заключается в резком преобладании биомассы растений сравнительно с биомассой микроорганизмов и животных (соответственно 99,2% и 0,8%). В океане же эти соотношения составляют 6,3 и 93,7%.
5.1.2.Характеристика и источники загрязнения атмосферы.
Атмосфера
состоит из
окиси газов и имеет общую массу
тили примерно
одну миллионную массы Земли. Около
50% ее массы
сосредоточена в приземном слое до высоты
5,5 км и
99%. - в слое
до
40 км. Этот
слой постоянен по составу и изменяется
незначительно. По объему он состоит
из постоянных (
-
78,01%;
-20,95%: аргон
- 0,93%;
-
0,032 и
инертные газы
– 0,078 %) и
переменных
(
,
,
СО,
,
водяной пар и др.) газов. Масса
в атмосфере
примерно
т.,
его
поставляет растительность Земли до
т.в год. При
этом
т
продуцируют леса. В верхнем слое атмосферы
(в стратосфере) молекулы
под
действием солнечной радиации
расщепляется на атомы, образуя
.
Его
содержание в атмосфере составляет
%
(по массе), а общее количество достигает
т. Он сосредотачивается
высоте
20...45 км в
виде слоя толщиной 2...4 мм (максимум у
полисов).
Озоновый слой интенсивно поглощает
ультрафиолетовые лучи Солнца, защищая
органическую природу от их смертоносного
действия. Он
задерживает
около 20 % инфракрасных (тепловых)
излучений Земли. Увеличение или уменьшение
содержания
в атмосфере служит предвестником
циклонов и антициклонов, потеплении
или похолодании, изменений ветра, а
также влияет организм человека, особенно
его кожу.
Переменные
газы (см. выше) создают загрязнения в
атмосфере и поступают в нее от
естественных и искусственных источников
загрязнения атмосферы (ИЗА). К первым
относят ИЗА природного происхождения
(извержения вулканов, пылевые бури,
лесные пожары и т.п.), а ко вторым
- ИЗА
антропогенного происхождения, т.е.
вызванные деятельностью человека. По
массе антропогенные загрязнения
сопоставимы с природными, а по
их превзошли. Кроме того, углеводороды
,
обладают способностью накапливаться,
что создает условия для повышения их
содержания в атмосфере до опасных
величин. Ниже рассматриваются в основном
антропогенные загрязнения, представлявшие
серьезную опасность материального
загрязнения атмосферы.
Антропогенные
выбросы в атмосферу мира ежегодно
составляет порядка
20 млрд.т,
в том числе
-
18,3 млрд.т,
твердых частиц
- 1 млрд.т,
СО
- 304 млн.т,
-
100 млн.т,
-
88 млн.т и
-
53 млн.т.
При этом промышленность с теплоэнергетикой
поставляет
40...50%,
транспорт
- 40...50,
сельское хозяйство
- 5...6 и
коммунальный сектор
- 7...8%
суммарных выбросов. Главными
источниками этих загрязнений являются
промышленность и транспорт.
В итоге
примерный относительный состав 3В в
атмосфере промышленных городов следующий:
СО
- 45%,
-18,
-
15, пыль
- 12 и
-
10%.
Как
известно, в атмосфере Земли происходит
самоочищение от материальных загрязнений
за счет их конденсации, растворения,
окисления, разложения и т.п., но это
самоочищение не беспредельно. В
определенных зонах Земли антропогенные
источники, непрерывно и интенсивно
выделяющие газовые и/или пылевые 3В,
создают как глобальные, так и региональные
и локальные загрязнения ОПС. Так
интенсивные и непрерывно возрастающие
загрязнения атмосферы
и хлорфторуглеродами (фреонами или
хладонами) в мире способствуют постепенному
потеплению климата в биосфере и истощению
озонового слоя нашей планета (см. выше
раздел
3). Региональные
и локальные загрязнения атмосферы
распределяются так:
86% над
промышленными районами,
12,9%. над
городами,
1% над
сельской местности и
0,1% над
океанами. Аэрозольное загрязнение
увеличивает плотность атмосферы и
способствует развитию облачного
покрова Земли, что снижает прямую
солнечную радиацию. Оседание пыли на
горные вечные снега и ледники увеличивает
их таяние.
Локальные загрязнения (как аэрозольные, так и газовые) в период температурных инверсий (см. подраздел 5.1.6) вызывают смоги двух видов. Первый или Лондонский смог возникает из-за загрязненности воздуха копотью или дымом, содержащим SO; (в РФ часто наблюдается в Нижнем Тагиле. Кемерове и др.), а второй или Лос-Анжелессний смог - при загрязнении воздуха выхлопными газани автотранспорта (часто наблюдается в южных городах с интенсивным движением автомобилей). Лондонский смог (смесь дыма
и
тумана) в
1952 г. за
4 дня погубил
более
4 тыс. чел.
Его главным токсическим компонентой
стал
содержанием 5...10 мг/м и более; новых
вредных веществ в нем не образуется.
Лос-Анджелесский смог или фотохимический
смог возникает при более низких
концентрациях загрязнителей и низкой
влажности воздуха; образует новые
вещества (фотооксиданты, озон и др.),
значительно превосходящие исходные по
своей токсичности, и желто-зеленую или
голубоватую дымку летом и ранней осенью.
Он вызывает у людей раздражение слизистых
оболочек дыхательных путей и глаз, губит
листву на деревьях, а также усиливает
коррозии металлов, приводит к
растрескиванию резины и т.д.
В
России за период с
1991 по
1995 годы в
атмосферном воздухе городов и
промцентров среднегодовые и средние
из максимальных концентраций 3В
(взвешенные вещества,
и др. существенно уменьшились, что
обусловлено значительным спадом
производства, а концентрации СО и
возросли
в связи с ростом парка автомобилей. В
1995 г.
среднегодовые концентрации
в воздухе
выше ПДК имели место в
204
(в
1994 г.
- 208) городах
с населением около
63 млн.чел.
(42% населения
РФ). При этом случаи превышения
максимальных концентраций 5ПДК отмечены
в
126 городах
и 10ПДК в
80 городах,
а превышение 10ПДК по трек и более 3В
- в
12 городах.
Приоритетный список городов РФ, где
наблюдается наибольший уровень
загрязнения атмосферного воздуха,
включает
45 городов
(Архангельск. Братск, Екатеринбург,
Москва, Норильск. Саратов и др.), из них
в
23 городах
(Братск, Уфа, Екатеринбург, Кемерово,
Чита и др.) это наблюдается более 3
лет. Характерной особенностью загрязнений
в этих городах являются высокие
концентрации специфических 3В
–
бенз(а)пирена, формальдегида, сероводорода,
бензола и др.
В 1995 г. произошло 34 аварии на химически опасных объектах, сопровождающиеся залповым выбросом СДЯВ; из них 50% на предприятиях Роскомхимнефтепрома, 35,3% - Минтопэнерго РФ и 14,7%. - других отраслей. Экстремально высокими уровнями загрязнения атмосферного воздуха они сопровождались в городах Курган, Волжский и Тамбов, а также на ст. Зуевка Горьковской железной дороги.
В 1995 г. выбросы 3В в атмосферу по РФ от стационарных ИЗА составили 21,3 млн.т (в 1994 г. - 31,8 млн.т), из них 85,3% приходится на промышленность. Наибольшее загрязнение атмосферы (по объему выбросов) происходит в результате деятельности предприятий энергетики (27,7% от общего выброса промышленностью РФ), цветной (20,4%) и черной (15,1%) металлургии, добычи (7.8%) и переработки (5,0%) нефти, машиностроения (4,0%), газовой промышленности (3.9%) и промстройматериалов (3,7%). На территории РФ выпало 4,3...4.б млн.т серы, 1,3...1,4 млн.т окисленного и 2,0...2,8 млн.т аммонийного азота. Плотность выпаданий окисленной среды в крупных индустриальных регионах РФ (Северо-Западном, Центральном, Центрально-Черноземном и Уральском) достигает 750 кг/км^2 в год, а нитратного и аммонийного азота 720 кг/км2. В итоге кислотность осадков в этих регионах доходит до рН = 3,1.
Среднегодовая
концентрация пыли в воздухе г. Тверь
равна 0,7ПДК,
0,2ПДК,
СО
– 0,ЗПДК,
-
0,25ПДК, а сероуглерода –
2,4ПДК (газета
"TЖ"
от
09.02.95 г.).
Уровень такого загрязнения определяется
деятельностью предприятий энергетики
(40%), химии
(около
20%) и
машиностроения
(10%).
Крупнейшими загрязнителями атмосферы
в Тверской области являются предприятия
энергетики
(51% областного
выброса от стационарных ИЗА, в том числе
от Конаковской ГРЭС
- 32% и
Тверских ТЭЦ
- 9,5%),
машиностроения, деревообрабатываищей
и легкой промышленности (суммарно
до
20%), а также
автотранспорт.
На
суммарную заболеваемость населения РФ
(30...40% по
всем экологическим факторам) влияет
загрязнение атмосферного воздуха.
В частности,
заболевает
37% детей и
10% взрослых;
ими вызвано
41% заболеваний
органов дыхания,
16% -
эндокринной системы,
2,5% -
онкологических заболеваний у лиц
возраста 30-34
года и
11% у лиц
55-59 лет.
При этом частота заболеваний раком у
лиц старше
40 лет
(группа риска) повышена на
12...20% при
концентрации бенз(а)пирена 2-4ПДК по
сравнении с городами, в которых
концентрации бенз(а)пирена ниже 2ПДК; а
при превышении 4ПДК
- на
22...24%. Также
установлено, что примышленная пыль,
и
способны вызывать онкологические
заболевания, когда концентрации любого
из них превышают ПДК более чем в
2 раза.
Вклад широко распространенных 3В (пыль,
СО,
и
)
в атмосферном воздухе в частоту обострении
хронического бронхита превосходит
вклад специфических 3В (органических
соединений, металлов) в
1,6 раза,
тогда как вклад последних в частоту
эндокринных заболеваний в
1,5 раза
выше.
Экономический ущерб от загрязнений атмосферы может достигать значительных сумм. Так, в США он ежегодно составляет 16 млрд. долларов или 80 долларов на одного жителя. При этом из-за заболеваемости и смертности людей ущерб достигает 6 млрд. долларов, а из-за коррозии и разрушения металлов, гибели растений и снижения урожайности в сельском хозяйстве - 4,9 млрд. долларов в год. По РФ такой статистики пока нет.