Московский государственный университет печати

Рекус И.Г.
Шорина О.С.


         

Основы экологии и рационального природопользования

Учебное пособие


Рекус И.Г.
Основы экологии и рационального природопользования
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Введение в экологию

1.1.

Общие понятия экологии

1.2.

Основные законы и проблемы экологии

1.3.

Основные виды загрязнения природной среды

2.

Основные критерии оценки качества среды

3.

Экологический мониторинг

4.

Охрана гидросферы

4.1.

Характеристика гидроресурсов и сточных вод

4.2.

Характеристика замкнутых водооборотных систем

4.3.

Виды промышленных сточных вод и методы очистки воды

4.4.

Очистка сточных вод полиграфических предприятий

5.

Охрана атмосферы

5.1.

Основные компоненты и загрязнители атмосферы

5.2.

Физико-химические методы очистки атмосферы от газообразных загрязнителей

5.3.

Выбросы полиграфических предприятий и их очистка

6.

Охрана литосферы

6.1.

Загрязнение литосферы твердыми отходами

6.2.

Твердые бытовые отходы и их утилизация

6.3.

Твердые промышленные отходы и их переработка

7.

Рациональное природопользование

7.1.

Основные понятия

7.2.

Понятие безотходного производства

7.3.

Основные принципы создания безотходных производств

8.

Расчет экономических показателей природоохранных мероприятий

8.1.

Оценка экономической эффективности природоохранных мероприятий

8.2.

Расчет ущерба, наносимого окружающей среде в результате загрязнения атмосферы

8.3.

Укрупненная оценка ущерба, наносимого окружающей среде в результате загрязнения водоемов

8.4.

Расчет ущерба, наносимого окружающей среде в результате загрязнения поверхности Земли

8.5.

Применение нормативов платы за загрязнение природной среды на территории Российской Федерации

8.6.

Расчет платы за загрязнение земель химическими веществами и несанкционированными свалками отходов

9.

Правовые основы экологии

9.1.

Основные понятия

9.2.

Формы экологического управления и контроля в Российской Федерации

9.3.

Международные экологические отношения

Литература

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

Приложение 14

Указатели
8   именной указатель
74   предметный указатель
14   указатель иллюстраций
Рис. 01. Схематическое изображение основных компонентов экосистемы пруда по Ю.Одуму: I - продуценты (А - прикрепленная растительность; В - фитопланктон); II - консументы (1 - первичные, 2 - вторичные, 3 - третичные); III - редуценты; IV - абиотическая среда Рис. 02. Рост численности населения на планете Рис. 03. Обеспеченность стран мира разведанными запасами полезных ископаемых (из книги «Мир в 2000 году») Рис. 04. Схематическое изображение трех основных входных (вода, пища, топливо) и трех выходных (сточные воды, твердые отходы, загрязнители воздуха) потоков города Рис. 05. Классификация антропогенных загрязнителей окружающей среды

Экология Экология - наука об отношениях живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой.

Вид Вид - естественная биологическая единица с общим генофондом.

Особь Особь - наименьшая единица одного биологического вида.

Популяция Популяция - совокупность особей одного вида, длительное время занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в ряду многих поколений.

Сообщество Сообщество - все популяции живых организмов, занимающие определенную территорию и взаимодействующие между собой.

Пищевые (трофические) цепи Пищевые (трофические цепи) - последовательность организмов (микроорганизмов, растений, животных), в которой каждое предыдущее звено служит пищей для последующего.

Пищевые (трофические) цепиПищевые цепи (рис. 1Рис. 01. Схематическое изображение основных компонентов экосистемы пруда по Ю.Одуму: I - продуценты (А - прикрепленная растительность; В - фитопланктон); II - консументы (1 - первичные, 2 - вторичные, 3 - третичные); III - редуценты; IV - абиотическая среда) включают в себя следующие звенья

  1. Продуценты - фото- и хемосинтезирующие организмы, создающие первичную продукцию (образование крахмала и органических веществ в клетках растений).

  2. Консументы Консументы - потребители органического вещества:

      а) растительноядные животные (фитофаги) - первичные консументы;

      б) плотоядные животные (хищники) - вторичные консументы.

  3. Редуценты Редуценты - разрушители мертвого органического вещества (грибы, простейшие одноклеточные организмы).

Биоценоз Биоценоз - совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих определенный участок суши или водоема и характеризующихся определенными отношениями между собой.

Биотоп Биотоп - пространство, занимаемое биоценозом (атмосфера, почва, водоемы и т.д.).

Экосистема Экосистема - основная функциональная единица в экологии, единый природный комплекс, образованный живыми организмами (биоценозом) и средой их обитания (биотопом), в которой живые (биотические) и косные (абиотические) компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии.

Биогеоценоз Биогеоценоз - однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и косных (приземный слой атмосферы, солнечная энергия, почва и т.д.) компонентов и динамическим взаимодействием между ними (обмен веществ и энергии).

Понятие биогеоценоза как частного случая экосистемы было введено советским биологом В.Н.Сукачевым. Экосистема может быть искусственной (город, оранжерея, зоопарк, аквапарк и т.д.), тогда как биогеоценоз - это обязательно естественная экосистема, даже если она подвергается антропогенному воздействию.

Экологическая ниша Экологическая ниша - определенное место, занимаемое видом в природе.

Экологическая ниша включает в себя не только физическое пространство, занимаемое организмом (местообитание), но и функциональную роль организма в сообществе. Она зависит не только от того, где живет организм, но что он делает и как он ограничен другими видами. По выражению Ю.Одума, «местообитание - это адрес организма, а экологическая ниша - его занятие в системе видов, частью которой он является».

Экологический фактор Экологический фактор - это отдельные компоненты или свойства среды, которые оказывают определенное воздействие на организм.

Различают следующие составляющие экологического фактора:

    1) абиотические факторы - это температура, излучение, давление, влажность, радиоактивность и т.д.;

    2) биотические факторы - это все возможные факторы воздействия живых организмов друг на друга;

    3) антропогенные факторы - это все виды деятельности людей, приводящие к изменению среды обитания.

Биосфера Биосфера - это структурная оболочка Земли, созданная самой жизнью, преобразованная живыми организмами и связанная с их жизнедеятельностью.

Биосфера - самая крупная экосистема, т.е. экосистема Земли в целом.

Различают три типа веществ в биосфере:

    1) косное (тропосфера, гидросфера, литосфера);

    2) биокосное (компоненты неживой природы, преобразованные живыми организмами);

    3) живое (биота).

Ноосфера Ноосфера - земное планетарное и космическое пространство, преобразуемое и управляемое человеческим разумом, который гарантирует всестороннее прогрессивное развитие человечества.

Ноосфера - это последнее эволюционное состояние биосферы. Это понятие ввел В.И.Вернадский в середине тридцатых годов. Он также сформулировал условия, необходимые для перехода биосферы в ноосферу:

    1) единое экономическое и информационное поле всего человечества;

    2) полное равенство рас;

    3) прекращение войн между народами.

Человечеству понадобилось примерно 5 млн. лет, чтобы его численность достигла 1 миллиарда. Затем понадобилось всего 50 лет (1920-1970 гг.), чтобы его численность удвоилась, т.е. возросла от 1,8 млрд. до 3,5 млрд. человек. В 1987 г. численность населения Земли составляла 5 млрд. человек. К середине следующего столетия она может составить 12-14 млрд. человек (рис. 2Рис. 02.  Рост численности населения на планете)

За всю историю существования человечества исчезло около 150 видов млекопитающих, из которых более 40 видов исчезли за последние 50 лет. За прошедшие 30 лет исчезло более 40 видов и 40 подвидов птиц. Под воздействием человека изменилась и абиота (все неживое на Земле). Примерные сроки исчерпания некоторых абиотических природных ископаемых представлены в табл. 1 и на рис. 3Рис. 03.  Обеспеченность стран мира разведанными запасами полезных ископаемых (из книги «Мир в 2000 году»).

Таблица 1

Срок исчерпания некоторых полезных ископаемых
(примерная оценка по данным 90-х годов)  

Вид ископаемых   

Известные запасы    Потребление в год    Рост потребления, % в год    Срок исчерпания, лет
Промышленные алмазы, млн. карат 680    75   4,23    8
Серебро, тыс. т 186,6 11,63 2,33 14
Цинк, млн. т 235,8 5,8 3,05 21
Сера, млн. т 2032,0 5,0 3,16 41
Вольфрам, тыс. т 15781 38,6 3,26 28
Свинец, млн. т 149,6 3,1 3,14 29
Олово, тыс. т 10281 132 2,05 31
Медь, млн. т 408,2 6,6 2,94 35
Фтор, млн. т 34,5 2,1 4,54 15
Никель, млн. т 54,4 0,71 2,94 44
Железная руда, млрд. т 90,7 0,52 2,95 68
Фосфориты, млн. т 16064 111,6 5,17 88
Алюминий в бокситах, млн. т 3482,9 15,4 4,29 94

ЭкологияЭкология как наука является теоретической основой охраны окружающей среды и рационального природопользования. Законы экологии были сформулированы в 1926 году американским экологом Коммонер Б.Б. Коммонером и по своей сути являются законами природы. Они сводятся к четырем основным принципам, объясняющим устойчивое развитие природы и призывающим человечество руководствоваться ими в своем воздействии на окружающую среду.

  1. Все взаимосвязано. Биосфера Земли является равновесной экосистемой, в которой все отдельные звенья взаимосвязаны и дополняют друг друга. Нарушение какого-либо звена влечет за собой изменения в других звеньях. Например, следствием вмешательства человека в природу явилось исчезновение видов и уменьшение видового разнообразия в биоте.

  2. Все должно куда-то деваться. Этот принцип вытекает из закона сохранения материи. Ничто в природе не исчезает, а лишь переходит из одной формы существования материи в другую.

  3. Природа знает лучше. Человечество прошло гораздо более короткий путь развития, чем биосфера Земли. За многие миллионы лет существования биосферы Земли полностью сформировались связи, механизмы и ее отдельные звенья. Необдуманное и безответственное вмешательство людей в природу может привести к уничтожению отдельных связей между звеньями экосистемы и к невозможности возврата экосистемы в первоначальное состояние. Поэтому человечество должно научиться жить в согласии с природой.

  4. За все надо платить. Всякая экосистема представляет собой единое целое, в котором нет ничего лишнего. Все, что человечество забирает из экосистем для удовлетворения своих нужд, должно быть возвращено или возмещено.

В соответствии с программой ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) глобальными экологическими проблемами, возникшими в наше время в результате антропогенной деятельности, являются следующие:

    1) изменение атмосферы и климата;

    2) изменение гидросферы;

    3) изменение литосферы - использование и добыча полезных ископаемых и землепользование;

    4) изменение биоты (растительного и животного мира);

    5) изменение в сельском и лесном хозяйстве;

    6) демографические проблемы, в том числе проблема производства продуктов питания;

    7) урбанизация - проблемы населенных пунктов;

    8) влияние окружающей среды на здоровье человека;

    9) проблема развития промышленного производства;

    10) проблемы, связанные с производством и потреблением электроэнергии;

    11) проблемы, связанные с развитием транспорта;

    12) проблемы, связанные с воздействием войн на окружающую среду, а также возможные экологические последствия войн.

Чтобы обеспечить свое существование, человечество должно иметь пищу, воду, кров, одежду и т.д. Все это с неизбежностью предполагает образование различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду. Во избежание ненужного, а порой и непоправимого ущерба, наносимого природной среде, такое воздействие должно тщательно планироваться. При этом следует сочетать удовлетворение потребностей человека с активной защитой природной среды от последствий человеческой деятельности. Как правило, эти цели не исключают друг друга, хотя в некоторых случаях приходится принимать компромиссные решения. На рисунке 4Рис. 04.  Схематическое изображение трех основных входных (вода, пища, топливо) и трех выходных (сточные воды, твердые отходы, загрязнители воздуха) потоков города схематично изображены три основных входных потока (вода, пища, топливо) и три выходных потока (сточные воды, твердые отходы, загрязнители воздуха) типичного американского города с населением в 1 млн. человек.

Теоретически возможно избежать загрязнения окружающей среды: получать чистую воду из сточных вод, а на иле сточных вод выращивать сельскохозяйственную продукцию. Даже CO2 и H2O, выделяемые при дыхании, можно было бы превратить с помощью растений и водорослей в углеводы и кислород. Однако согласно законам термодинамики, такое изолированное существование веществ не может продолжаться бесконечно долго. Любая деятельность человека оказывает воздействие на суммарные ресурсы Земли, которые, в конце концов, должны иссякнуть. Однако не следует забывать, что Земля постоянно получает приток новой энергии, источником которой является солнце. Наша деятельность причиняет ущерб окружающей среде независимо от наших добрых намерений и наша задача состоит в том, чтобы сделать последствия этой деятельности наименее пагубными.

Загрязнение окружающей среды можно классифицировать по-разному. Некоторые из видов классификаций представлены на рис. 5Рис. 05.  Классификация антропогенных загрязнителей окружающей среды и в табл. 2.

Таблица 2

Классификация загрязняющих веществ
по классам приоритетности
 

Kласс

Загрязняющее вещество

  Среда Тип программы (уровень мониторинга)
1 Диоксид серы (SO2), взвешенные частицы Воздух И, Р, Ф
Радионуклиды Пища И, Р
2 ОзонЧрезвычайно важный естественный компонент стратосферы - озон - выступает как загрязняющее вещество (сильный окислитель, участвующий в образовании фотохимического смога) в топосфере (приземном слое воздуха). (O3) Воздух     И (тропосфера),Ф (стратосфера)
Хлорорганические соединения и диоксины    Биота, человек И, Р
Kадмий Пища, вода, человек   И
3 Нитраты, нитриты Вода, пища И
Оксиды азота (NxOy) Воздух И
4 Ртуть Пища, вода И, Р
Свинец Воздух, пища И
Диоксид углерода (CO2) Воздух Ф
5 Оксид углерода (CO) Воздух И
Углеводороды нефти Морская вода Р, Ф
6 Фториды Пресная вода И
7 Асбест Воздух И
Мышьяк Питьевая вода И
8 Микробиологическое загрязнение Пища И, Р

Р - региональный (проявление проблем миграции и трансформации загрязняющих веществ, совместного воздействия различных факторов, характерных для экономики региона);

Ф - фоновый (на базе биосферных заповедников, где исключена всякая хозяйственная деятельность);

И - импактный (изучение сильных воздействий в локальном масштабе).

© Центр дистанционного образования МГУП