Болятко Основы екологии и охраны окружаюсчей 2008

УДК [574.3+574.4+502:628.3+614.7] (076+072) ББК 20.1я73+26.23я73+26.22я73 Б 79

Основы экологии и охраны окружающей среды: учебное

Впособие вошли основные разделы курса «Основы экологии

иохраны окружающей среды», изложены вопросы по рассматриваемым экологическим проблемам и необходимые методические материалы.

Приведены основы фундаментальной науки – экологии, вопросы антропогенного воздействия на окружающую среду, энергетики, загрязнения объектов окружающей среды, радиоэкологии, охране водной и воздушной среды, ресурсов и различных математических моделей. Даны научно-практические основы и правовой механизм взаимодействия общества и природы, экономики и экологии.

Предназначено для проведения занятий по курсу «Основы экологии и охраны окружающей среды».

Пособие подготовлено в рамках Инновационной образовательной программы.

Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. А.Б. Колдобский

ISBN 978-5-7262-0964-7 © Московский инженерно-физический институт (государственный университет), 2008

О Г Л А В Л Е Н И Е

1.6.Техносфера, ноосфера, коэволюция человечества и

2.2.Общие закономерности биогеохимических

2.3.Биогеохимические циклы важнейших химических

3

2.4.Антропогенное воздействие на биогеохимические

3.1.Термодинамика биосферы. Естественный баланс

3.2.Влияние атмосферы на формирование климата и условий жизни на Земле. Изменение состава

3.3.Парниковый эффект. Естественная цикличность

4.1.Проблема сохранения качества окружающей

4.3.Экологические проблемы в связи с загрязнением

4.6.Экологический мониторинг. Проблема нормы и

5.1.Экологический прогноз и моделирование

4

5

8.1.Научно-практические основы взаимодействия

8.2.Правовой механизм регулирования взаимодейст-

8.3.Правовые основы использования атомной

9.1.Формирование экономического механизма природопользования в условиях рыночной

9.2.Экономическое стимулирование природоохранной

6

ПРЕДИСЛОВИЕ

В соответствии с Конституцией Российской Федерации каждый гражданин имеет право на благоприятную окружающую среду, каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам, которые являются основой устойчивого развития, жизни и деятельности народов, проживающих на территории России.

Устойчивое развитие России, повышение качества жизни и здоровья ее населения, а также обеспечение национальной безопасности возможны только при условии сохранения природных систем и поддержания качества окружающей среды.

Россия – крупнейшая страна мира с территорией более 17 млн кв. км, что составляет около 13% всей суши Земли. Более 10 млн кв. км территории России представляет собой массивы ненарушенных экосистем. Однако существуют серьезные экологические проблемы, связанные со многими сторонами жизни нашей страны. Так, 10 - 15% территории России не соответствует экологическим требованиям.

По оценкам, Россия расходует на охрану окружающей среды около 2% валового продукта, что крайне мало на общемировом фоне. Реально эти расходы включают средства федерального, региональных и местных бюджетов, экологических фондов и предприятий. На решение экологических проблем тратится менее одного процента федерального бюджета.

Современный стиль жизни населения ведет к недопустимому уровню расхода природных ресурсов и выброса веществ, загрязняющих окружающую среду. Результатом может явиться исчерпание в ближайшее время природных ресурсов и многократное повышение антропогенной нагрузки на биосферу. Сейчас необходимо, чтобы решение экологических проблем и охрана окружающей среды стали приоритетной целью человеческой цивилизации. Для этого нужно развивать новое мировоззрение и формировать экологическую культуру.

За последние годы написана масса учебников и пособий по экологии и защите окружающей среды. Много внимания уделяется экологическим проблемам в научных журналах, в популярной

7

литературе и в других изданиях. Много полезной информации можно также найти по Интернету.

Настоящее учебное пособие написано для проведения занятий со студентами естественнонаучных специальностей и призвано иллюстрировать содержание курса «Основы экологии и охраны окружающей среды». На этих занятиях студенты могут применить ранее полученные знания по физике, математике, химии и по другим прикладным наукам.

Пособие создано на основе многолетнего опыта чтения лекций в Московском инженерно-физическом институте для студентов естественнонаучных специальностей, а также для будущих специалистов по менеджменту и экономике в атомной отрасли.

Авторы стремились создать пособие, которое отражало бы основные современные проблемы экологии и прикладные аспекты охраны окружающей среды. Для проведения практических занятий по курсу рекомендуется использовать учебное пособие Болятко В.В., Ксенофонтов А.И. Сборник задач по курсу «Основы экологии и охраны окружающей среды». М.: МИФИ, 2007.

В зависимости от специализации и подготовленности студентов те или иные разделы курса могут быть усилены более подробным материалом и соответствующей направленности семинарских занятий.

Авторы далеки от мысли, что написанное учебное пособие полностью лишено каких-либо недостатков, поэтому будут благодарны за все будущие замечания и пожелания.

В написании учебного пособия приняли участие: канд. физ.-мат. наук, доц. В.В. Болятко (гл. 2), канд. физ.-мат. наук, доц.

В.М. Демин (гл. 3.1 - 3.3, 5.2 - 5.4, гл. 7), д-р ист. наук, проф.

В.В. Евланов (гл. 8, 9), канд. физ.-мат. наук, доц. А.И. Ксенофонтов (гл. 3.4, гл. 5.1, гл. 6), канд. хим. наук, доц. О.Г. Скотникова (гл. 1, 4).

Авторы весьма благодарны канд. физ.-мат. наук А.Б. Колдобскому за полезные замечания, своим коллегам по кафедре «Биофизика, радиационная физика и экология» Московского инженерно-физического института за советы и рекомендации, а также за возможность использовать их накопленный опыт при проведении занятий со студентами в настоящем учебном пособии.

А.И. Ксенофонтов

8

Люди погибнут от неумения пользоваться силами природы и от незнания истинного мира

Надпись на пирамиде Хеопса

Г Л А В А 1

ВВЕДЕНИЕ В ЭКОЛОГИЮ

1.1. Предмет и содержание экологии

Слово «экология» образовано от греческих «oikos», что означает «дом» или «жилище» и «logos» - наука, т.е. буквально

переводится как наука об организмах, обитающих у себя дома. Впервые термин «экология» был применен Эрнстом Геккелем в 1869 г. Обычно экологию определяют как науку о взаимоотношениях организмов или групп организмов между собой и средой обитания.

Можно считать, что с самого начала своей истории человек интересовался экологией с практической точки зрения, ведь для того, чтобы выжить, он должен был иметь знания о среде своего обитания, растениях и животных, о силах природы. Однако как наука, охватывающая практически все стороны жизни человека, экология сейчас приобретает глобальный масштаб.

Экологическое знание сегодня является обширной совокупностью дисциплин, включающих различные аспекты взаимодействия и взаимовлияния человечества и природы (фундаментальные и прикладные). Наряду с традиционными разделами общей экологии, входящими в цикл биологических дисциплин, появились такие направления, как экология человека, экологическая химия, космическая экология, биохимическая экология, экология культуры, включающая исследование материально-духовной среды жизни (влияние городской среды, архитектуры, культурных ландшафтов, исторической и национальной среды обитания и др.), и целый ряд других направлений. В настоящее время экология является научной базой для развития прикладной экологии, промышленной экологии,

9

экологической безопасности и других самостоятельных подразделений.

Если вспомнить историю развития науки, то следует отметить, что возникшая еще в древней Греции натурфилософия интегрировала имеющиеся на тот момент знания о природе, рассматриваемой в ее целостности. В последующие века по мере накопления естественнонаучных данных происходило обособление отдельных отраслей знаний, прежде всего математики, физики, а также философии, биологии, химии, системного анализа и др., которые развивались практически независимо друг от друга. Однако одновременно с этим накапливались представления в рамках многих научных дисциплин о единстве механизмов, управляющих жизненными процессами человека, животных и других живых организмов, их поведением, а также эволюцией биосферы и человека. Возник ряд научных дисциплин на стыке разных наук, например биофизика, биохимия, молекулярная биология, молекулярная генетика и целый ряд других, – все это науки, возникшие путем интеграции знаний различных научных дисциплин.

В экологии сейчас происходит такой же процесс интеграции на новом уровне естественнонаучных знаний. Для экологии характерен широкий системный междисциплинарный подход. В экологических исследованиях могут быть использованы самые разнообразные методики: и описательные, и аналитические, и синтетические и пр. Подобные представления об экологии ставят ее в разряд нового раздела знаний.

Очень часто в выступлениях политиков, представителей культуры, не говоря уже об основной массе людей, можно услышать выражения «плохая экология», «хорошая экология». Никого из них не смущает тот факт, что о науке нельзя говорить «плохая» или «хорошая». Наверное, никто бы из них не сказал «плохая» математика или молекулярная биология. Происходит это потому, что под экологией понимают состояние или уровень загрязнения природных сред. При этом охрана окружающей человека среды концентрирует свое внимание, прежде всего, на потребностях самого человека.

Охрана природы – прикладные экологические знания о сохранении систем жизнеобеспечения Земли. Весь цикл прикладных

10