МЧС России

Санкт-Петербургский университет государственной

противопожарной службы

Утверждаю

Начальник кафедры «Сервис безопасности»

майор внутренней службы

В.А. Балабанов

«____» _____________ 2009 г.

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине «Экологические экспертизы»

Тема № 2 «Глобальные проблемы окружающей среды»

Обсуждена на заседании кафедры Протокол №__

от « ___ » _____ 2009года

Санкт-Петербург

2009

I. Цели занятия

1. Сформировать представление о глобальных экологических проблемах человечества.

2. Изучить содержание глобальных экологических проблем человечества.

3. Формировать качества, необходимые для творческого отношения к обеспечению экологической безопасности, проведению экологических экспертиз.

II. Расчёт учебного времени

Содержание и порядок проведения занятий	Время, мин.
ВВОДНАЯ ЧАСТЬ ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ Учебные вопросы Главные принципы прикладной экологии человека. Антропогенные воздействия и их классификация. Глобальные тенденции загрязнения биосферы; масштабы, последствия, влияние на биоту. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ	10 минут 70 минут 20 минут 30 минут 20 минут 10 минут

III. Литература

Основная

1. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология: Учебник для вузов. - Ростов н/Д.: Феникс, 2003.

2. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. - М.: Издательский центр «Академия», 2004.

Дополнительная

1. Гирусов Э.В., Лопатина В.Н. Экология и экономика природопользования. – М.: Юнити-Дана, Единство, 2003.

Нормативно правовые документы

Федеральные законы

1. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 года № 7-ФЗ.

IV. Текст лекции

Вводная часть

Экологические экспертизы расцениваются многими специалистами как один из важных и эффективных правовых инструментов, который предотвращает нанесение вреда окружающей природной среде.

В настоящее время уже никто не сможет отрицать, что негативное воздействие людей на окружающую природную среду осуществляется с целями удовлетворить различные, прежде всего, материальные потребности.

Необдуманное отрицательное воздействие людей на природу ведет к серьезным последствиям, которые в настоящее время оцениваются как глобальный экологический кризис. В связи с этим, специалисты в области экологических экспертиз должны знать и уметь использовать в своей деятельности знания, которые относятся к науке и практике экологии.

Учебные вопросы.

1. Главные принципы прикладной экологии человека.

Прикладная экология – большой комплекс дисциплин, связанных с разными областями человеческой деятельности и взаимоотношениями между человеческим обществом и природой. Все основные аспекты науки об окружающей среде реализуются в прикладной экологии. Она формирует экологические критерии экономики, исследует механизмы антропогенных воздействий на природу, окружающую человека среду, следит за ее качеством, обосновывает нормативы неистощительного использования природных ресурсов, осуществляет экологическую регламентацию хозяйственной деятельности, контролирует экологическое соответствие различных планов и проектов, разрабатывает технические средства охраны окружающей среды и восстановления нарушенных человеком природных систем. Понятие «экологического» здесь чаще всего означает соответствие требованиям к нормальной среде существования человека.

Выделяют следующие прикладные разделы экологии.

Инженерная экология связана с изучением и разработкой инженерных норм и средств, отвечающих экологическим требованиям производства в строительстве, добывающей и перерабатывающей промышленности, энергетике, на транспорте. Это контроль и регламентация материальных и энергетических потоков производства и техногенных эмиссий (т.е. испускания, выброса побочных продуктов) от различных инженерных объектов; экологическая безопасность технологических процессов, сооружений, машин и изделий; оптимизация отраслевой структуры промышленных комплексов и размещения мощностей строительства и эксплуатации гражданских и хозяйственных объектов. Инженерной экологии приходится также иметь дело с влиянием экологических факторов и различных живых организмов на инженерные объекты.

Сельскохозяйственная экология в своей значительной части сливается с биологическими основами земледелия (агроэкология) и животноводства (экология сельскохозяйственных животных). Эко-системный подход привносит в агробиологию принципы и средства рациональной эксплуатации земельных ресурсов, повышения продуктивности и получения экологически чистой продукции.

Биоресурсная и промысловая экология изучает условия, при которых эксплуатация биологических ресурсов природных экосистем (лесов, континентальных водоемов, морей, океана) не приводит к их истощению и нарушению, утрате видов, уменьшению биологического разнообразия. В задачи этой дисциплины входит также разработка методов восстановления и обогащения биоресурсов, научное обоснование интродукции и акклиматизации растений и животных, создания заповедников.

Экология поселений, коммунальная экология – разделы прикладной экологии, посвященные особенностям и влияниям различных факторов искусственно преобразованной среды обитания людей в жилищах, населенных пунктах и городах (урбоэкология).

Медицинская экология – область изучения экологических условий возникновения, распространения и развития болезней человека, в том числе хронических заболеваний, обусловленных природными факторами и неблагоприятными техногенными воздействиями среды К медицинской экологии относится и рекреационная экология, т.е. экология отдыха и оздоровления людей, смыкающаяся с курортологией.

Положения общей экологии важны и для прикладной экологии, ориентированной на человека, часть их позаимствована из других наук (физики, химии), некоторые другие сформулированы экологами (В. И. Вернадским, Б. Коммонером, Н. Ф. Реймерсом).

К главным принципам прикладной экологии, как правило, относят следующие принципы.

1. Принцип целостного рассмотрения явлений, или холизма. Два основных подхода к анализу явлений: редукционистский и холистический. Редукционистский подход используют для решения задач с ясно заданными параметрами. Холистический – это основа при изучении природных явлений с многочисленными связями и взаимозависимостями.

Давно подмечено, что к пониманию сути явлений можно идти двумя путями: редукционистским и холистским.

Редукционизм предполагает необходимость разложения явления на составляющие его детали, механизмы и прочие частности. Считается, что, зная механизмы данного явления, мы можем судить о явлении в целом, а значит, прогнозировать его, воспроизводить и использовать в практике. Используется для решения задач с четко заданными параметрами.

Холистический подход, введенный в экологию Е. Берджом (1915) целостный подход к изучению сообщества живых организмов как неразрывного целого. Холизм и цикличность всегда противостоял редукционизму, его идея заложена в философии неоплатонизма III-V веков. Холизм утверждает, что элементы, составляющие целое не независимы от него, а “несут в себе его идею”. Другими словами, целое обладает особенностями, отсутствующими у его частей, а части, соединенные в целое, приобретают свойства, которые они имеют в отдельности.

Поэтому свойства и поведение части можно понять лишь с точки зрения свойств поведения целого и той роли, которую часть играет в целом. Например, функции сердца или мозга нельзя понять в отрыве от единства – человека. Имея ввиду взаимосвязь свойств целого и его частей, В.И. Вернадский писал: “В каждом явлении отражается биосфера как целое”.

Холистический подход является основой для рассмотрения природных явлений во всех взаимосвязях и взаимодействиях.

Американский ученый считал, что сложность решения экологических проблем связана с тем, что в экосфере процессы выходят за пределы наших редукционистских представлений. Этот подход позволяет использовать комплексные меры для восстановления утраченных экосистем.

2. Принцип природных цепных реакций. Под ним понимается ряд природных явлений, каждое из которых приводит к изменению других явлений. Цепные реакции могут вызываться различными вмешательствами в экосистемы. Их вероятность усиливается под влиянием антропогенных факторов. Любое жесткое вмешательство в природные процессы сопровождается цепными реакциями.

Понимание цепных реакций является основой природопользования. Успех человеческой деятельности в природных системах зависит от того насколько полным является представление о цепных реакциях и их последствиях. Очень важно знать о возможностях предвидения этих цепных реакций.

3. Закон внутреннего динамического равновесия. Цепные реакции являются результатом нарушения закона внутреннего динамического равновесия.

Закон внутреннего динамического равновесия описал Н. Ф. Реймерс.

Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных естественных систем и их иерархии очень тесно связанные между собою, так что любое изменение одного из показателей неминуемое приводит к функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы — энергетические, информационные и динамические (по Б. Коммонеру, «все связано со всем»). Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии, информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти изменения. Следует отметить, что незначительное изменение одного показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и в всей экосистеме.

Изменения в больших экосистемах могут иметь необратимый характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты и в ее наибольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала. Искусственное возрастание эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем — один из главнейших в природопользовании. Он помогает понять, что в случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства превышают определенные границы и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем, они приводят к значительным нарушениям энерго- и биобаланса на значительных территориях и в всей биосфере.

4. 3акон снижения энергетической эффективности природопользования. Это закон, в соответствии с которым с течением времени при получении полезной продукции из природных систем на ее единицу затрачивается все большее количество энергии.

Например, с начала XX века до сегодняшних дней количество энергии, затрачиваемое на производство единицы сельхозпродукции, возросло в 8 —10 раз, промышленной продукции — в 10 — 12 раз с одновременным уменьшением доли более экологически чистой мускульной энергии.

Чем больше система выводится из нормального состояния, тем больше энергии требуется для ее восстановления. С течением времени из одних и тех же продуктов можно получить продукт с большей затратой энергии. При интенсивном природопользовании больше требуется энергетических затрат на восстановление энергосистемы. Наблюдается разбалансированность вложений и выходов, природных  процессов сопровождающихся экологическим и экономическим ущербом.

5. Принцип неполноты информации об экосистемах. Согласно ему наши знания об экосистемах всегда недостаточны. Это объясняется многокомпонентностью экосистем, динамикой процессов, большим числом связей и взаимозависимостей и т. п. В результате каждая экосистема – индивидуальна. А также к экосистемам практически неприменим принцип аналогий.

При проведении акций по преобразованию природы информация всегда недостаточна для суждения о всех возможных результатах такого преобразования. Связано это с исключительной сложностью природных систем, их индивидуальной уникальностью (что делает невозможным типовое моделирование процессов) и с неизбежностью уже упомянутых природных цепных реакций, характер и направление которых трудно предсказать. На принципиальную неустойчивость действия фактора неопределенности в приложении к большим природным системам указывали еще родоначальники кибернетики.

Непосредственные исследования в природе и натурные эксперименты, знание естественной динамики природных процессов, привлечение аналогов несколько снижают действие принципа неопределенности, но не снимают его полностью. Всегда остаются неисследованные варианты. Круг ожидаемых и не ожидаемых последствий шире, чем существующие модели, а часто и вообще имеющиеся знания. Все наши знания об экологических системах всегда недостаточны

6. Правило десяти процентов. Оно распространено на природопользование из общей экологии.

В 1942 г. Р. Линдеман сформулировал закон пирамиды энергий, или закон (правило) 10%, согласно которому с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой, более высокий ее уровень (по «лестнице»: продуцент — консумент — редуцент) в среднем около 10% поступившей на предыдущий уровень экологической пирамиды энергии. Обратный поток, связанный с потреблением веществ и продуцируемой верхним уровнем экологической пирамиды энергии более низкими ее уровнями, например, от животных к растениям, намного слабее — не более 0,5% (даже 0,25%) от общего ее потока, и потому говорить о круговороте энергии в биоценозе не приходится. Если энергия при переходе на более высокий уровень экологической пирамиды десятикратно теряется, то накопление ряда веществ, в том числе токсичных и радиоактивных, в примерно такой же пропорции увеличивается.

Применительно к природопользованию: из экосистем нельзя единовременно изымать более 10% возобновимого ресурса.

Кроме правила десяти необходимо учитывать правило одного. Правило 1% - человек не может высвобождать и рассеивать в ОС энергию превышающую 1% энергии вырабатываемой при фотосинтезе. при учете это правила следует учитывать, что 1% - завышенная цифра, изымать можно не более 0.1%.

7. Принцип оптимальности. В соответствии с этим принципом любая экосистема функционирует с наибольшей эффективностью в определенных пространственных пределах. Никакая система не может суживаться или расширяться к бесконечности. Никакой целостный организм не может превысить определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку его энергетики. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования. Для того чтобы появился новый организм, размеры тела должны соответствовать размерам его родителей. Крайне редко наблюдается отклонение от этого показателя. В процессе эволюции детеныш млекопитающих не может быть очень маленьким или сильно большим. Если нарушиться это правило – то рожденное потомство не жизнеспособно.

8. Принцип островного измельчения видов. Нехватка потенциала наследственной изменчивости может лежать в основе правила островного измельчания: популяции видов животных, обитающие на островах, как правило, образуются более мелкими особями, чем материковые, живущие в аналогичных условиях. Правило островного измельчания имеет много исключений, особенно на крупных островах (например, кабарга Сахалина крупнее чем материковая), но, видимо, статистически верно.

9. Принцип накопления загрязнителей в цепях питания.

10. Принцип самоочищения экосистем. Экосистемы и их среда способны к самоочищению. Эту способность характеризуют через потенциал разложения.

Самоочистительная способность свойственна всех элементам среды: воздуху, водам, почвам.

Существует три основных цикла атмосферных процессов, определяющих климат, так называемые климатообразующие процессы - теплооборот, влагооборот и атмосферная циркуляция. Теплооборот, создает тепловой режим атмосферы. Сквозь атмосферу проходит поток солнечной радиации. Атмосфера частично поглощает солнечные лучи, преобразуя их энергию в теплоту; частично рассеивает их, меняя по качеству (спектральному составу); частично они отражаются назад облаками. Между земной поверхностью и атмосферой происходит обмен тепла. Между атмосферой и земной поверхностью происходит постоянный оборот воды, или влагооборот. С поверхности океанов и других водоемов, влажной почвы и растительности в атмосферу испаряется вода, на что затрачивается большое количество тепла из почвы и верхних слоев воды.

Процесс самоочищения в гидросфере связан с круговоротом воды в природе. В водоемах этот процесс обеспечивается совокупной деятельностью организмов, которые их населяют. В идеальных условиях процесс самоочищения протекает достаточно быстро, и вода восстанавливает свое первоначальное состояние. Факторы, обуславливающие самоочищение водоемов, можно разделить на три группы: физические, химические, биологические.

Среди физических факторов основными являются разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Например, интенсивное течение реки обеспечивает хорошее перемешивание, в результате чего снижается концентрация взвешенных частиц. Оседание в воде нерастворимых частиц в процессе отстаивания загрязненных вод способствует самоочищению водоемов. Под действием силы тяжести микроорганизмы осаждаются на органических и неорганических частицах и постепенно опускаются на дно, подвергаясь при этом действию других факторов. Увеличение интенсивности действия физических факторов способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. При воздействии ультрафиолетового излучения происходит обеззараживание воды, основанное на прямом губительном воздействии этих лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Очищение воды в океане происходит за счет фильтрационных способностей планктона. За 40 дней поверхностный слой воды толщиной в сотни метров проходит через фильтрационный аппарат планктона.

Для почвы существует своя система защиты, которая относится к процессам самоочищения почвы. Самоочищение почвы - это способность почвы минерализовать органические вещества, превращая их в безвредные в санитарном отношении органические и минеральные формы, которые способны усваиваться растительностью. Процесс проходит в две стадии. Первая стадия распада ( разложения). Органические вещества распадаются на простые, по большей части минеральные вещества. Вторая стадия - синтез новых органических веществ (гумус). Минерализация органических веществ очень сходна с аналогическм процессов происходящим в воде из продуктов распада белков образуется аммиак, аммонийные соли - из них нитриты и из нитритов нитраты, которые считаются конечными продуктами самоочищения, они способны усваиваться почвой. Паралелльно идет процесс синтеза гуминовых кислот, также безвредных в санитарном отношении.

11. Понятие о предельно допустимых концентрациях (ПДК) загрязнения сред. ПДК – количество загрязнителя, которое не оказывает на человека и его потомство отрицательного воздействия.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) - нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Предельно допустимая концентрация (ПДК)— утвержденный в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив содержания вредного вещества в окружающей (или производственной) среде, практически не влияющего на здоровье человека и не вызывающего неблагоприятных последствий.

Так как уровни ПДК одного и того же вещества различны для разных объектов внешней среды различают следующие виды ПДК:

ПДКсс – среднесуточное;

ПДКж.з. - жилой зоны;

ПДКр.з. - в рабочей зоне;

ПДКмр - максимально-разовое значение в воздухе;

ПДКпочв - в почве и многие другие (атмосферы, гидросферы и т.д.).

Максимально-разовое значение ПДК устанавливается для предотвращения рефлекторных реакций человека при кратковременном действии примесей. Среднесуточное значение ПДК устанавливается для предупреждения общетоксического, канцерагенного, мутагенного и сенсибилизирующего действия вещества на организм человека.

Значения ПДК включены в ГОСТы, санитарные нормы и другие нормативные документы, обязательные для исполнения на всей территории государства; их учитывают при проектировании технологических процессов, оборудования, очистных устройств и пр. Указанные в нормативных документах значения ПДК называют нормами ПДК. Санитарно-эпидемиологическая служба в порядке санитарного надзора систематически контролирует соблюдение нормативов ПДК в воде водоёмов хозяйственно-питьевого водопользования , в атмосферном воздухе и в воздухе производственных помещений; контроль за состоянием водоёмов рыбопромыслового назначения осуществляют органы рыбнадзора.

Для установления численных значений ПДК используют расчётные методы, результаты биологических экспериментов, а также материалы динамических наблюдений за состоянием здоровья лиц, подвергшихся воздействию вредных веществ. В последнее время широко используются методы компьютерного моделирования, предсказания биологической активности новых веществ, биотестирование на различных объектах.

12. Принцип обманчивого благополучия: успех природо-пользовательского мероприятия становится ясным лишь после того, как сформируется цепь сопутствующих природных реакций в ответ на данное мероприятие и на их регионально-глобальную совокупность. Вначале получают, как правило, нескомпенсированный эффект, а не действительно объективный результат. В связи с этим всегда требуется глубокая прогнозная (логическая и модельная) проработка, в том числе связей между хозяйством и природой.

Ленинградская дамба — необходимое сооружение для защиты города от наводнений, теоретическая высота которых возрастает с ростом уровня мирового океана. Однако, ее строительство до возведения очистных сооружений привело к недопустимому, все время растущему загрязнению устья Невы. Нельзя считать это прямой «виной» строительства дамбы. Если же перераспределение твердого стока Невы из-за возведения дамбы даст серию негативных результатов — это будет реальной угрозой, хотя и отдаленной во времени.