Основы экологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Раздел 1. Основы экологии и экологическая безопасность

1.1 Задачи и предмет курса. Основы общей экологии

Термин "экология" (буквально от греческого Oikos - жилище, местопребывание и Logos - наука) был предложен немецким биологом Эрнстом Геккелем лишь в прошлом веке.

Впервые этот термин был употреблен на 8 лет ранее американским философом, писателем-романистом и натуралистом широкого профиля Генри Дэвидом Торо (1817-1862), главная книга которого "Жизнь в лесу" была переведена на многие языки, в том числе и на русский. Она навеяна идеями Жана Жака Руссо (1712-1778) и представляет идиллическое описание жизни человека в ненарушенных природных условиях.

Древнегреческое слово "ойкос" или "Эйкос" правильнее переводить как "местообитание". Г. Д. Торо в 1858 г, в одной из своих публицистических статей употребил слово "экология" в смысле "природоведение", считая, что природу надо изучать, потому что она, а не строение городов, является истинным домом для человечества.

Экология, по-видимому, одна из древнейших наук, она приобрела практическое значение еще на заре развития цивилизации. Интерес к среде своего обитания был свойственен человеку всегда. И это понятно, так как от качества этой среды зависело не только благополучие семьи, рода, племени, но и само его существование.

В последние десятилетия этот термин приобрел особую популярность.

Во второй половине XX века экология как наука развивается особенно бурно, поскольку антропогенные изменения окружающей среды приобрели такие размеры, что человек прямо или косвенно сам стал их жертвой.

Как отмечает академик А.Л. Яншин (р, 1911), даже вторая мировая война с ее колоссальными негативными последствиями не нарушила сложившегося в природе равновесия, Однако затем положение в корне изменилось. Начался бурный рост численности населения, причем росло число городских жителей. Это вызвало увеличение урбанизированных площадей, включая свалки, дороги, проселки и т.д., что привело к деградации природы, резко сократило ареалы распространения многих растений и животных из-за вырубки лесов, роста поголовья скота, применения гербицидов, пестицидов, удобрений, Возникла проблема захоронения ядерных отходов и много других проблем.

В июне 1972 г. Организация Объединенных Наций созвала и провела в Стокгольме первое международное совещание по окружающей человека антропогенно измененной природной среде. Было принято решение о создании постоянно действующей международной организации по охране окружающей среды (ЮНЕП) - Программы ООН по окружающей среде (The United Nations Environmental Programmer - UNEP). Она действует и в настоящее время. После этого совещания термин "экология", который употреблялся сравнительно узким кругом биологов, стал быстро распространяться в средствах массовой информации. Интерес к проблемам экологии вызвал ее бурное развитие. У науки появились различные направления, которые постоянно углубляются и расширяются. Прослеживается тенденция превращения экологии в синтетическую науку, или даже в самостоятельную отрасль естествознания.

Основой всех современных "экологий" является биология или общая экология (фундаментальная экология), изучающая всю природу в целом, уровни организации жизни на Земле, устойчивость живой природы и т.д.

1.2 Окружающая природная среда. Экологически опасные факторы жизнедеятельности человека

Экология - раздел биологической науки {биоэкология) о взаимоотношениях между организмами и средой обитания.

Биологическая наука - наука о живом, предметом которой является познание сущности, происхождения, развития и многообразия жизни.

Жизнь - в самом общем смысле есть активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание (за счет постоянного обмена веществ и энергии с окружающей средой) и матричное воспроизведение специфической и упорядоченной структуры.

Жизнь - это качественно особая форма существования материи, связанная с самовоспроизведением. "Все живое происходит только от живого" (принцип Реди). Процесс обеспечивается передачей генетической информации от поколения к поколению ("подобное рождает подобное").

Свойствами живого является кроме самовоспроизведения, специфичность организации, упорядоченность структуры, целостность и дискретность, рост и развитие, обмен веществ и энергии, наследственность и изменчивость, раздражимость, движение, внутренняя регуляция, специфичность взаимодействия со средой обитания.

Специфичность взаимоотношений со средой заключается в том, что каждый организм живет в условиях определенной среды, из которой он получает все необходимое для жизни, т.е. имеет свою экологическую нишу.

Экологическая ниша - область многомерного пространства (гиперпространство) базовых, ортогональных переменных, в совокупности отображающих ресурсы и условия среды, соответствующая устойчивому существованию вида, популяции, организма.

Размер способности природного или природно-антропогенного окружения (среды) обеспечивать нормальную жизнедеятельность определенному числу организмов и их сообществ без заметного нарушения самого окружения -называется емкостью среды.

Под нормальной жизнедеятельностью понимают возможность оптимального питания, дыхания, размножения, убежища и т.п.

Питание представляет процесс потребления, извлечения питательных веществ (энергии) для обеспечения процессов жизнедеятельности организма.

Дыхание - это совокупность протекающих в организме физико-химических и физиологических процессов, которые обеспечивают поступление кислорода и удаление углекислого газа (внешнее дыхание), а также использование кислорода клетками и тканями для окисления органических веществ с освобождением энергии, необходимой для их жизнедеятельности (клеточное или тканевое дыхание); большинство организмов (аэробы) используют для дыхания кислород воздуха.

Размножение есть характерное и обязательное свойство всего живого; воспроизведение себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни с ее видовой спецификой и общим физико-химическим единством; различают два основных типа размножения: бесполое и половое. Все живое обладает огромной способностью размножения.

Бесполое размножение - это когда одна родительская особь дает начало двум или большему числу новых особей, идентичных по наследственным признакам родительской особи. Разновидностью бесполого размножения является вегетативное размножение.

Половое размножение. В нем обычно участвуют две особи, каждая из них дает половую клетку - гамету (у высших организмов женские и мужские половые клетки - яйцеклетка и сперматозоид), несущую различные наследственные признаки. При оплодотворении гаметы копулируют, образуя зиготу, в которой сочетаются наследственные признаки обоих родителей; у некоторых групп живого происходит чередование типов размножения - полового и бесполого. Каждому виду, его популяции свойственна определенная интенсивность размножения, меняющаяся в зависимости от условий существования,

Любым организмам свойственна специфическая организация. В результате этого они имеют определенную форму и размеры (фенотип), зависимые от взаимодействия генотипа и среды обитания.

Организмы не "разбросаны" случайно в пространстве. Они "собраны" в популяции, а популяции - в сообщества или биоценозы. Последние вместе с абиотическими факторами формируют экологические системы или биогеоценозы, которые являются элементарными единицами биосферы.

Жизнь целостна и в то же время дискретна. Органический мир целостен, поскольку существование одних организмов зависит от других. В то же время он дискретен, складываясь из отдельных организмов.

Обмен веществ - это совокупность химических процессов, протекающих в клетках и обеспечивающих связь организмов с окружающей средой, что является условием поддержания их жизни.

Обмен веществ и энергии в клетках ведет к восстановлению (замене) разрушенных структур, росту и развитию организма. Поскольку организмы представляют собой открытые системы, через которые проходят непрерывные потоки веществ и энергии, это приводит к самовозобновлению на всех уровнях организации живого, конечным результатом которого является рост и развитие организмов.

Благодаря раздражимости организмы уравновешиваются со средой. Избирательно реагируя на факторы среды (таксисы, рефлексы и т.д.) организмы "уточняют" свои отношения с ней, в результате чего возникает единство среды и организма.

Между организмами и средой, живой и неживой природой существует единство, заключающееся в том, что организмы зависят от среды, а среда изменяется благодаря жизнедеятельности организмов на протяжении всего исторического развития жизни. Результатом жизнедеятельности организмов является возникновение атмосферы со свободным кислородом и почвенного покрова Земли, образование в прошлые эпохи угля, торфа, нефти и т.д.

Вернадский Владимир Иванович (1868-1945) выдающийся русский ученый-геохимик, основоположник учения о биосфере, изложенного в монографиях "Биосфера" (1926) и "Несколько слов о ноосфере" (1944).

В отличие от своих современников-натуралистов начала XX века, считавших, что вечный удел организмов - приспособление к обстановке, создаваемой могучими силами природы, В.И. Вернадский доказал, что живое вещество планеты выступает как мощнейший геологический фактор, способный изменять поверхность планеты и формировать экосистемы, благоприятные для его развития. По В.И. Вернадскому живое вещество обладает способностью захватывать энергию Солнца и создавать химические соединения, распад которых сопровождается выделением энергии, производящей химическую и физическую работу.

Грандиозная работа на Земле произведена молекулой хлорофилла, посредством которой при наличии солнечной энергии зеленые растения синтезируют углеводы и др. органические соединения. В результате разложения Н₂О выделяется свободный О₂. Ежегодно растения производят 320 млрд. т. О₂; за 3700 лет производится все количество О₂, находящегося в атмосфере Земли -1,2х10¹⁵ тонн. Живое вещество обладает способностью быстро распространяться в пространстве, занимая все пригодные для жизни участки. Это явление Вернадский назвал "давление жизни" и сравнил его с давлением газа. Скорость "растекания" жизни исключительно велика.

В живом веществе абсолютно преобладает фитомасса; много меньше роль зоомассы и микроорганизмов. Общий вес живого вещества на Земле оценивается в триллион тонн. Подавляющая часть фитомассы сосредоточена на материках, где она распределена крайне неравномерно: ее много в тропических лесах (650 т/га), в тайге (300 т/га), меньше в черноземных степях (10 т/га), мало в пустынях (2,5 т/га). Большая часть живого вещества представлена лесами (82%).

В океане преобладает зоомасса и микробиомасса - 30 млрд, т; фитомасса составляет лишь 1,1 млрд. т. По количеству живого вещества океан близок к пустыням (3 т/га), но в нем наблюдаются зоны резкого сгущения жизни - в Саргассовом море, на отмелях шельфа, у коралловых рифов и т.д. Ежегодная продукция живого вещества на Земле - 230 млрд т., из них на материках - 170, млрд т, в океане 60 млрд т. На материках ежегодная средняя продукция биомассы -11,5 т/га; в океане - 1,7 т/га. Суммарная биомасса суши составляет 97% всей биомассы Земли. На океан приходится лишь 3% биомассы Земли, но интенсивность жизненных циклов в океане значительно выше, чем на суше.

Различают ряд уровней организации живого, а именно: молекулярный, клеточный, тканевой, органный, организменный, популяционный, видовой, биоценотический (экосистемный), глобальный (биосферный).

Экология в отличие от других биологических наук изучает уровень организации живого, начиная с организменного и выше, а именно: организменный, популяционный, видовой, биоценотический, биосферный.

Организм (по В.И. Вернадскому} - система, замкнутая по структуре, иерархически организованная, неравновесная, самоорганизующаяся, открытая по обменам веществом и энергией.

Вид - совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство.

Особь, индивид - неделимая единица жизни (см. организм).

Популяция - форма существования вида, совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство с относительно однородными условиями обитания.

Генофонд (популяции) - совокупность генов популяции, группы популяций или вида.

Сообщество - совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых видов в пределах естественно ограниченного жизнепригодного пространства.

Биоценоз - взаимосвязанная совокупность микроорганизмов, растений, грибов и животных, населяющих однородный участок суши или водоема (биотоп).

Биотоп - относительно однородное по абиотическим факторам среды пространство в пределах водной, наземной, подземной частей биосферы, занятой одним биоценозом. Биотоп - синоним местообитания вида.

Фитоценоз - сообщество растений, исторически сложившееся в результате сочетания взаимодействующих растений на однородном участке территории. Его характеризуют определенный видовой состав, жизненные формы, ярусность надземная и подземная, обилие (частота встречаемости видов), размещение, аспект (внешний вид), жизненность, сезонные изменения развития (смена сообществ).

Зооценоз - сообщество животных.

Микробоценоз - сообщество микроорганизмов.

Микоценоз - сообщество грибов.

Биогеоценоз - термин введен в 1942 г. В.Н.Сукачевым - устойчивая, саморегулирующаяся, пространственно ограниченная природная система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда.

Экологическая система (экосистема) - сообщество живых организмов и среды обитания, составляющее единое целое на основе пищевых связей и способов получения энергии. Термин ввел Э. Тэнсли в 1935 г.

Биосфера или экосфера - одна из оболочек (сфер) Земли, состав и энергетика которой в существенных своих чертах определены работой живого вещества. Биосфера включает всю ту наружную область планеты Земля, в которой не только существует жизнь (витасфера), но которая в той или иной степени видоизменена или сформирована жизнью. Биосфера включает в себя тропосферу, гидросферу, литосферу. Верхней границей биосферы является озоновый экран (слой). Основоположник современного учения о биосфере * В.И. Вернадский,

Ноосфера - сфера разума - этап эволюции биосферы, который характеризуется ведущей ролью разумной и сознательной деятельности человеческого общества в развитии биосферы.

В соответствии с изучаемым в экологии уровнем организации живого выделяются такие разделы, как аутэкология, синэкология, экология популяций.

Аут(о)экология - раздел экологии, изучающий взаимоотношения отдельного организма со средой обитания.

Задачей аутэкологии (от греч. autos - сам) является установление пределов существования особи (организма) и тех пределов физико-химических факторов, которые организм выбирает из всего диапазона их значений. Изучение реакций организмов на воздействие(я) факторов среды позволяет выявить не только эти пределы, но и физиологические, а также морфологические изменения, характерные для данных особей.

Экология популяций изучает естественные группировки особей одного вида, т.е. популяции. Важнейшей задачей ее является выяснение условий, при которых формируются популяции, а также изучение внутрипопуляционных группировок и их взаимоотношений, организации (структуры), динамики численности популяции.

Синэкология - раздел экологии, изучающий сообщества растений, животных, микроорганизмов и их отношения со средой обитания.

Загрязнения природной среды происходят как от естественных (природных) причин, так и в результате хозяйственной деятельности человека. В первом случае загрязнения называются природными, а во втором -- антропогенными.

Природные загрязнения среды вызываются обычно катастрофическими причинами, как-то: извержение вулканов, селевые потоки и т. п., которые происходят без влияния человека на природные процессы.

Антропогенными загрязнениями называются такие загрязнения, которые возникают в результате хозяйственной деятельности людей, в том числе их прямого или косвенного влияния на состав и интенсивность природного загрязнения. Примерами антропогенных загрязнений являются градостроительство, создание дорожных покрытий, а также "ядерная зима" как последствие войны в случае ее развязывания с применением ядерного оружия.

Физическим загрязнением называют такое загрязнение, которое связано с изменением физических параметров среды: тепловых, световых, шумовых, электромагнитных, радиационных и т.п. с соответствующими конкретными названиями, например тепловое загрязнение.

Тепловое загрязнение является результатом повышения температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами теплой воды, потоков дымовых газов или воздуха. Тепловое загрязнение может возникать и как вторичный результат от изменения химического состава среды. Например, в результате накопления в атмосфере антропогенного углекислого и др. газов (метана, фтор- и хлоруглеродов), которые аналогично покрытию теплицы из стекла или полиэтилена пропускают солнечные лучи, но препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли и тем самым вызывают увеличение температуры атмосферы.

Развитие промышленности приводит к шумовому загрязнению среды в виде превышения естественного уровня шума и ненормального изменения звуковых характеристик (периодичности, силы звука и т.п.) в населенных пунктах, в жилых и производственных помещениях. Это происходит вследствие работы транспорта, промышленных устройств, энергетического оборудования теплоэлектроцентралей и котельных, бытовых приборов, поведения людей и др. Практически любые звуки, возникшие не из природных источников или не от объектов, нормально окружающих человека в течение тысяч лет его эволюции, рассматриваются как антропогенное шумовое загрязнение.

Шумовое загрязнение отрицательно воздействует на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение умственной активности, понижение производительности труда, физическим и нервным заболеваниям.

Физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна.

Единицей измерения шума служит бел-логарифма отношения данной мощности звука к пороговой громкости звука, первоначально принятой за минимальную интенсивность звука, воспринимаемую ухом человека. На практике чаще всего применяется его десятая часть--децибел (дБ).

Особенно тяжело переносятся внезапные резкие звуки высокой частоты. Шум более 90 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, болезни нервно-психического стресса, язвенную болезнь, гипертонию, повышает агрессивность и т.п. Очень сильный шум (свыше 110 дБ) ведет к так называемому шумовому опьянению, а затем к разрушению тканей тела, прежде всего слухового аппарата.

Шкала силы звука строится на логарифмах отношений данной величины звука к порогу слышимости.

Женщины менее устойчивы к сильному шуму, и у них в условиях звукового дискомфорта быстрее возникают признаки неврастении.

Существует предположение, что слабые бытовые шумы в доме, обусловленные плохой звукоизоляцией квартир, разрушительнее действуют на нервную систему мужчин, так как для них подсознательно эти звуки -- "сигнал соперника". Такой механизм сохранился у человека от его животных предков. Сознание, что никакого соперника нет, не снимает разрушительного воздействия квартирных шумов на нервную систему мужчин. Общий уровень шума в жилых помещениях не должен превышать 40 дБ днем и 30 дБ ночью.

Сильный шум является для человека физическим наркотиком. Музыкальные шумы большой интенсивности могут достигать 120 и даже 130 дБ. Поэтому часть людей и прежде всего молодежь, увлекающаяся музыкой с большой интенсивностью ее звучания, подвергают свое здоровье опасности вследствие воздействия на организм физического наркотика.

Различают радиационное и радиоактивное загрязнения природной среды.

Радиационное загрязнение вызывается действием ионизирующих излучений, а радиоактивное связано с превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде.

Мерой единицы радиации, полученной человеком, принят бэр.

В СНГ для профессиональных работников, работающих с радиоактивными веществами, установлена годовая норма облучения 5 бэр, а для населения, проживающего вблизи атомных электрических станций, - 0,5. бэр.

Доза облучения человека зависит как от мощности излучающей дозы, так и от времени пребывания его в поле излучения.

При степени облучения человека при дозе в 75 бэр наблюдаются незначительные изменения состава крови, при 100 бэр наступает легкая степень лучевой болезни, а при 450 бэр около 50% облученных людей погибает.

Вопрос о радиационной безопасности является спорным. Так, большинство специалистов считает, что мутагенным эффектом, вызывающим стойкие наследственные изменения, обладает даже природный радиационный фон. Но здесь бесспорным является тот факт, что чем более здоровый образ жизни ведет человек, тем он более устойчив к радиационным и радиоактивным воздействиям.

В век научно-технического прогресса значительно расширился вид антропогенных загрязнений, одним из которых является электромагнитный. Электромагнитные загрязнения возникают от линий электропередач, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок и т. д., и при воздействиях на компоненты нообиогеоценозов приводят к нарушениям в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах, в работе электронных систем, в прецизионных приборах и т. п. В природе также существуют естественные изменения в электромагнитом фоне, например, при изменениях солнечной активности на Крайнем Севере, называемые электромагнитными аномалиями. Особенно важное значение электромагнитное загрязнение приобрело в связи с широким распространением электронных систем управления.

Химическое загрязнение проявляется в изменении естественных химических свойств среды, которые превышают среднемноголетние колебания количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода. Химическое загрязнение природной среды получается и при проникновении в нее химических веществ, которые отсутствовали в этой среде раньше. Примерами химического загрязнения являются загрязнения тяжелыми металлами, пестицидами, отдельными химическими веществами и элементами.

Загрязнение тяжелыми металлами происходит при накоплении в среде свинца, ртути, кадмия и др. в результате различных процессов в хозяйственной деятельности человека: трение металлических деталей, коррозии, выбросов двигателей внутреннего сгорания, продукты сгорания топлива, аварии и т.д. Накопление тяжелых металлов происходит в результате их извлечения из глубин земной коры и рассеивания по земной поверхности в результате использования их в различных технологиях.

Загрязнения среды могут быть и биологическими, вследствие привнесения в нее и размножения, нежелательных для человека организмов. Проникновение микроорганизмов в эксплуатируемые экосистемы и в технологические устройства нооценозов как естественным путем, так и в результате деятельности человека, называется бактериологическим загрязнением.

Биологическое загрязнение среды или сообществ, в свою очередь, подразделяется на биотическое (биогенное) и микробиологическое (микробное).

Биотическое (биогенное) загрязнение состоит в распространении определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т. п.) на территории или акватории, где они ранее не наблюдались. Здесь также очень важно знать экологические законы и не допускать их нарушений в хозяйственной деятельности человека для нормального взаимодействия между сообществами в нообиогеоценозах. Например, функционирование в нообиогеоценозах жуков-мертвоедов Necrophorus проявляется в захоронении трупов мышей и их уничтожении, что имеет важное значение для сохранения биогенной чистоты экотопов.

Подобные механизмы имеют важное значение и для недопущения загрязнений воды. В пресных водоемах нет специализированной фауны некрофагов, но на дне океанов обнаружены животные, которые специализируются на поедании трупов. Детритная взвесь, погружаясь в толщу воды, подвергается разложению, а погибшая рыба, млекопитающие и крупные беспозвоночные лишь изредка попадают на дно морей и поступают в распоряжение удивительного разнообразия животных-мусорщиков, вовлекаясь в естественный круговорот веществ в природе. В случае же массовой гибели рыб, млекопитающих и крупных беспозвоночных, вызванной загрязнением среды, происходит их выброс на берег и возможно биологическое загрязнение биогеоценозов.

Микробиологическое (микробное) загрязнение проявляется в появлении в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанных с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, измененных в ходе хозяйственной деятельности человека. Микробное загрязнение может быть и при приобретении ранее безвредной формой микроорганизмов патогенных свойств или способности подавлять другие организмы в сообществах.

В зависимости от масштабов распространения загрязнений различают глобальное, региональное и локальное загрязнения.

Глобальное загрязнение называют также фоново-биосферным. Оно обнаруживается в любой точке планеты далеко от его источников. Например, ДДТ обнаружен в яйцах пингвинов в Антарктике.

Региональное загрязнение -- это такое привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, информационных и биологических агентов или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего уровня концентраций перечисленных агентов в среде, которое обнаруживается в пределах значительных пространств, но не охватывает всю планету.

Локальным загрязнением называется загрязнение небольшого региона, как правило, вокруг промышленного предприятия, населенного пункта и т. п. мест.

В результате вывода в околоземное и ближайшее космическое пространство объектов со случайными орбитами и общего засорения этого пространства космическими объектами, которые вызывают трудности в функционировании наземных радиотехнических и астрономических устройств, возникает загрязнение космоса. За последнее время наблюдались случаи разрушения ядерных реакторов, находящихся на орбитах, что приводит к заметному радиоактивному загрязнению космоса.

Различают также загрязнения компонентов экотопа (атмосферы, воды, гидросферы, Мирового океана, подземных вод, почвы), городской среды и внутриквартирные.

На жизнедеятельность человека оказывают влияние все виды загрязнений окружающей его среды и продуктов питания. Поэтому уровни загрязнений обязательно контролируются по предельно-допустимым концентрациям, предельно-допустимыми выбросами и другими нормативами с целью недопущения вредных воздействий на человека.

Среди свыше 7000 химических соединений, загрязняющих природную среду в результате промышленного производства, имеются токсичные, мутагенные и канцерогенные вещества. Среди них выделяются, как наиболее опасные "семь бичей", наиболее распространенные загрязнители;

-- диоксид азота (N0₂,) в воздухе;

-- бензол (органическое соединение С₆Н₆, простейший ароматический углеводород) в воздухе;

-- пестициды в воде;

-- нитраты (соли азотной кислоты НNО₃) в воде;

-- диоксины в пищевых продуктах и в почве;

-- полихлорированные дифенилы (дифенил С₆Н₅. -- С₆Н₆ хорошо растворим в органических растворителях, содержится в антраценовом масле, выделяемом из каменноугольной смолы) в пищевых продуктах;

-- НСl в почве.

Количество вредных веществ и соединений, изготавливаемых человеком или являющихся побочными продуктами производства, постоянно растет. В список загрязнителей ежегодно попадают все более токсичные соединения.

Промышленные отвалы (шлаки, зола и т.п.) и отвалы при добыче полезных ископаемых занимают на Земле территории в несколько миллионов гектар. Отходы производства вводят в миграцию вредные вещества, которые отравляют воздух, воду, почву, продукты питания. Загрязненные воды рек, озер и морей отравляют растительный и животный мир. Тонкая пленка нефти от потерь при транспортировке, аварий и сбросов вод, содержащих нефтепродукты, покрывает водные поверхности и вызывает гибель планктона, загрязняет биогеоценозы, нарушает газообмен водных акваторий с атмосферой.

Испытание атомных бомб, безответственное отношение к отходам производств, основанных на использовании ядерной энергии и др. технологий, приводят к повышению радиоактивности и загрязнению другими вредными веществами воздуха, вод, почвы, продуктов питания, окружающей человека среды.

Бензол является подвижной бесцветной летучей жидкостью со своеобразным нерезким запахом. Температура плавления t_пл., 5,5⁰ С, температура кипения t_КИП , 8О,1⁰ С, плотность 0,8791 г/см при 2О⁰ С. С воздухом в объемной концентрации 1,5-8% бензол образует взрывоопасные смеси.

Бензол образуется при конденсации 3 молекул ацетилена (С₂Н₂).

Бензол содержится в продуктах сухой перегонки каменного угля (коксовом газе) и небольшое количество - в коксовой смоле. Значительные количества бензола получают также каталитической циклизацией алифатических (от греч. aleiphar - жир) углеводородных топлив.

При воздействии на организм человека бензол вызывает острые и хронические отравления. Проникает в организм главным образом через органы дыхания, может всасываться и через поврежденную кожу. Предельно допустимая концентрация паров бензола в воздухе рабочих помещений 2О мг/м³. Выводится из организма человека через легкие и с мочой. Острые отравления происходят обычно при авариях. Наиболее характерными признаками острого отравления организма человека бензолом являются - головная боль, головокружение, тошнота, рвота, возбуждение, сменяющееся угнетенным состоянием, частый пульс, падение кровяного давления, в тяжелых случаях - судороги, потеря сознания. Хроническое отравление бензолом проявляется изменением крови (нарушение функции костного мозга), общей слабостью, расстройством сна, быстрой утомляемостью, у женщин - нарушением менструальной функции.

При острых отравлениях человека бензолом необходимо проводить лечение с предоставлением покоя, тепла, бромистых препаратов, сердечно-сосудистых средств.

Термин "диоксины" носит довольно условный характер. Он объединяет две группы хлорсодержащих соединений в основе которых лежат два соединения структуры дибензодиоксина и дибензофурана.

Название "диоксины" относится ко всем их хлорированным производным, отличающимся числом атомов хлора в молекуле и их расположением (гомологи и изомеры). Содержание атомов хлора в молекуле может быть от I до 8. Всего насчитывается более 2ОО хлорированных диоксинов, но для экологов наибольший интерес представляют только наиболее токсичные. Причем из 12 наиболее токсичных диоксинов выделяют симметричные тетрахлоризомеры. 2,3,7,8-тетрахлордибензодиоксин (2.3,7,8 - ТХДД) является самым токсичным соединением, известным науке. Его токсичность принята за 1, а токсичность остальных выражается в эквивалентах 2,3,7,8-ТХДД. Токсичное действие различных диоксинов проявляется одинаково, но отличается по интенсивности. Токсичность остальных (крове вышеназванных 12) считается равной нулю. Насколько сам 2,3,7,8-ТХДД опасен для человечества и всего живого, показала ситуация во Вьетнаме, где США в качестве дефолианта променяли препарат "оранж", содержащий 2,3,7,8-ТХДД в количестве ЗО мг/кг.

Дефолианты (от лат. de - отмена и folium - лист, химические препараты для удаления листьев с растений) применяются в сельском хозяйстве для предуборочного удаления листьев. Они применялись армией США для массового уничтожения растительности при проведении агрессивных военных действий в 6О-х годах во Вьетнаме. Особенностью дефолиантов является сравнительно высокая их токсичность для позвоночных.

Следовательно, для обеспечения безопасных условий для окружающей человека среды, как и по другим вредным веществам, важно знать и суммарное количество диоксинов, и их компонентный состав.

Сведений об образовании диоксинов в природе наука не имеет. Диоксины образуются в результате хозяйственной деятельности человека. Количества их мизерны, по проблема диоксинов волнует все человечество из-за их чрезвычайно высокой токсичности и устойчивости существования в природных условиях. Диоксины накапливаются в объектах окружающей среды и их концентрации в современных условиях продолжают расти. Так как диоксины могут переноситься в воздухе на большие расстояния, то проблема диоксинов носит глобальный характер, и в ее решении должны быть задействованы все страны. Особенно опасно загрязнение диоксинами морей, воды, донных осадков, рыб, вследствие включения их в цепи питания. В море поддерживается баланс между содержанием диоксинов в воде, осадках, живых организмах, рыбе. Поэтому даже после прекращения поступления диоксинов в моря, в воде будут обнаруживаться диоксины, перешедшие в воду из осадков.

Смог. Человечество встретилось с новыми явлениями загрязнения окружающей его среды называемого смогом. Термин смог (от англ. smoke - дым, копоть и fog - густой туман) характеризует сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах.

Различают смог ледяной, влажный и фотохимический.

Ледяной смог (аляскинского типа) - это сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерзании капель тумана и пара отопительных систем.

Смог лондонского типа (влажный) возникает в результате сочетания густого тумана с примесью газообразных загрязнителей - дыма и газовых отходов производства (в основном сернистого ангидрида ЗСЬ) и пылевых частиц.

Усиление ледяного и влажного смога может случаться и в регионах с относительно сухим климатом, в которых размещены тепловые электростанции с водоохлаждающими градирнями, имеющие выбросы влажного воздуха в атмосферу. Смешение влажного воздуха с дымовыми газами при неблагоприятных условиях, с точки зрения рассеивания вредных примесей в атмосфере, создают экологические ситуации повышенного загрязнения атмосферы, аналогичные влажным смогам.

Фотохимический смог (сухой, лос-анджеллеского типа) - это пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации (без тумана), возникающая под действием ультрафиолетовой радиации Солнца в воздухе в результате фотохимических реакций, происходящих в атмосфере в присутствии газовых выбросов автомашин и химических предприятий. Главным ядовитым компонентом фотохимического смога является озон О₃. Дополнительными его составляющими служат угарный газ СО, оксиды азота NО_Х, перекись ацетилнитрата, азотная кислота HNО3 и др.

Образующаяся в процессах хозяйственной деятельности людей NO переходит в NO₂. Далее, вследствие малой собственной энергии диссоциации и действия фотолиза в присутствии фотоинициаторов происходит распад NO+O и синтез О и О₂ в О₃,- Возникающие в присутствии СН_Х радикалы ОН способствуют накоплению О₃.

На образование и устойчивость этого типа смога влияют атмосферная инверсия, солнечное излучение и степень загрязнения воздуха транспортными и промышленными газами.

Смоги наблюдаются обычно при слабой турбулентности воздуха и, следовательно, при устойчивом распределении температуры воздуха по высоте, при слабом ветре и штиле. Смогам способствует и неблагоприятный рельеф местности в виде котлованов, долин с естественными преградами для перемещения масс воздуха.

Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и разрушение сооружений, памятников культуры и архитектуры, наносит ущерб окружающей человека среде, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека, особенно людей пожилого возраста и детей. Интенсивный и длительный смог является причиной повышения заболеваний и смертности. Поэтому для преодоления отрицательных воздействий смога необходимо предпринимать решения в хозяйственной деятельности человека, исключающие их появление или. в крайнем случае, существенно снижающие их интенсивность. Это, в частности, решается снижением выбросов вредных веществ в технологических процессах и их ограниченности при неблагоприятных метеорологических условиях.

Экология базируется на следующих законах:

Закон незаменимости биосферы: биосфера- это единственная система,, обеспечивающая устойчивость среды обитания при любых возникающих возмущениях. Нет никаких оснований надеяться на построение искусственных сообществ, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды в той же степени, что и естественные сообщества.

Закон биогенной миграции атомов (В.И.Вернадского): миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии живого вещества - биогенная миграция.

Закон физико-химического единства животного вещества: общебиосферный закон - живое вещество физико-химически едино; при всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних не безразлично для других (например, загрязнители).

Принцип Реди: живое происходит только от живого, между живым и неживым веществом существует непроходимая граница, хотя и имеется постоянное взаимодействие,

Закон единства "организм-среда": жизнь развивается в результате постоянного обмена веществом и информацией на базе потока энергии в совокупном единстве среды и населяющих ее организмов.

Закон однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая сообществом и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой передается консументам, а затем редуцентам с падением потока на каждом трофическом уровне; поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (максимум 0,35%) говорить о "круговороте энергии" нельзя; существует лишь круговорот веществ, поддерживаемый потоком энергии.

Закон необратимости эволюции Л. Долло: организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в ряду его предков, даже вернувшись в среду их обитания,

Закон (правило) 10 процентов: среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% энергии (или вещества в энергетическом выражении), как правило, не ведет к неблагоприятным последствиям для экосистемы и теряющего энергию трофического уровня.

Закон толерантности (В. Шелфорда): лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Закон оптимума: любой экологический фактор имеет определенные пределы положительного влияния на живые организмы.

Закон ограничивающего фактора: наиболее значим тот фактор, который больше всего отклоняется от оптимальных для организма значений; от него зависит в данный момент выживание особей.

Закон (принцип) исключения Гаузе: два вида не могут существовать в одной и той же местности, если их экологические потребности идентичны, т.е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу.

"Законы" экологии Б.Коммонера: 1) все связано со всем; 2) все должно куда-то деваться; 3) природа "знает" лучше; 4) ничто не дается даром.

Среда обитания - это та часть природы, которая окружает живой организм и с которой он непосредственно взаимодействует. Составные части и свойства среды многообразны и изменчивы. Любое живое существо живет в сложном и меняющемся мире, постоянно приспосабливаясь к нему и регулируя свою жизнедеятельность в соответствии с его изменениями.

На нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. В последующем живые организмы овладели наземно-воздушной средой, создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов или симбионов.

Приспособления организмов к среде носят название адаптации. Способность к адаптациям - одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает самую возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и изменяются в ходе эволюции видов.

Отдельные свойства или элементы среды, воздействующие на организмы, называются экологическими факторами. Факторы среды многообразны. Они могут быть необходимы или, наоборот, вредны для живых существ, способствовать или препятствовать выживанию и размножению. Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия, Экологические факторы делятся на абиотические и биотические.

Биотические факторы - это формы воздействия живых существ друг на друга. Каждый организм постоянно испытывает на себе прямое или косвенное влияние других существ, вступает в связь с представителями своего вида и других видов - растениями, животными, микроорганизмами, зависит от них и сам оказывает на них воздействие. Окружающий органический мир - составная часть среды каждого живого существа.

Взаимные связи организмов - основа существования биоценозов и популяций; рассмотрение их относится к области синэкологии.

Абиотические факторы - это все свойства неживой природы, которые прямо или косвенно влияют на живые организмы: к ним относятся физические и химические факторы.

Физические факторы неживой природы: космические, климатические, почвенные, орографические, геологические.

К химическим факторам неживой природы принадлежат компоненты воздуха, воды, кислотность (рН) и другие примеси промышленного происхождения.

В космических факторах неживой природы представлены космическая пыль, метеоритное вещество, астероиды, вещества и волны галактического пространства, циклические изменения солнечной активности.

Солнечная активность - это выброс плазмы, усиление коротковолнового и радиоизлучения с поверхности Солнца, что изучается гелиобиологией.

Гелибиология - (от греч. хелиос - Солнце) - исследует влияние солнечной активности на жизненные процессы Земли: от возникновения эпидемий и всплесков рождаемости до крупных климатических преобразований. Основоположником этой науки является русский ученый А.Л.Чижевский (1897-1964).

К климатическим факторам относятся лучистая энергия Солнца, приход и перераспределение, поглощение, отражение (альбедо) солнечной энергии в разных районах земного шара, прозрачность атмосферы, освещенность земной поверхности, продолжительность светового дня, влажность воздуха, атмосферные осадки, движение воздушных масс (ветер).

Орографические (геоморфологические) факторы. Геоморфология - наука о рельефе. Рельеф местности может значительно влиять на микроклиматические и почвенные факторы (например, горы, ущелья, каньоны, низины и т.д,).

Абиотические факторы водной среды включают плотность, вязкость, теплоемкость, соленость, прозрачность, кислотность, растворенные газы, подвижность, температурную стратификацию (градиент), температурный режим.

Антропогенные факторы - это формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания других видов или непосредственно сказываются на их жизни. В ходе истории человечества развитие сначала охоты, а затем сельского хозяйства, промышленности, транспорта сильно изменило природу нашей планеты. Значение антропогенных воздействий на весь живой мир Земли продолжает стремительно возрастать.

Раздел 2. ГОСУДАРСТВЕННОЕ УПРАВЛЕНИЕ И КОНТРОЛЬ В ОБЛАСТИ РЕСУРСОПОЛЬЗОВАНИЯ

2.1 Управление природопользованием на этапе перехода к рынку

Управление природопользованием и охраной окружающей среды -- это деятельность государства по организации рационального использования и воспроизводства природных ресурсов, охраны и защиты окружающей среды, а также по обеспечению режима законности в экологических отношениях.

Механизм управления природопользованием включает методы, функции и организационные структуры (органы управления).

Методы управления представляют собой способы воздействия на поведение и деятельность управляемых с целью обеспечения рационального природопользования и охраны окружающей среды. Различаются следующие методы управления:

· административные, т.е. прямой приказ, обеспечиваемый возможностью государственного принуждения;

· экономические, т.е. создающие непосредственную материальную заинтересованность в выполнении природополь-зователями необходимых экологических мероприятий, решений органов управления;

· социально-психологические, или методы морального стимулирования, которые реализуются посредством как мер поощрительного характера, так и мер воздействия на нарушителей.

До недавнего времени наиболее распространенным и действенным был административный метод управления природопользованием. Он осуществлялся в условиях монопольного владения государства природными ресурсами, установления правовых норм и порядка воздействия на окружающую среду заинтересованными ведомствами -- природопользователями, сохранения предприятий, наносивших ущерб окружающей среде, в десятки раз превышающий стоимость выпускаемой продукций. В такой обстановке только административный метод позволял без применения жестких экономических санкций (которые попросту бы разорили предприятия) в какой-то мере сдерживать эколого-катастрофические ситуации путем директивных предписаний вышестоящих партийных и государственных органов.

Переход экономики на рыночные рельсы неизбежно приведет к стремлению производителей получить наибольшую прибыль за счет экономии на природоохранных затратах. Невозможность же использования теперь административных методов в прежнем виде усугубит и без того критическую ситуацию. Выход один -- создание экономической невыгодности отрицательного воздействия на природу, нерационального природопользования; приоритет экономических методов управления с использованием, конечно, и административных рычагов.

Экономические методы управления природопользованием предполагают использование стоимостных рычагов, побуждающих все хозяйственные звенья к реализации государственной экологической политики. Такими рычагами являются рентные платежи; платежи за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды (экологический налог); компенсационные платежи за выбытие природного ресурса из целевого использования или ухудшение его качества, вызванное производственной деятельностью; штрафы за нарушение экологических стандартов и договоров; система налоговых льгот; налог на выпуск экологически опасной продукции и др. Посредством экономических методов в сфере природопользования реализуются меры поощрительного, запретительного и компенсационного порядка.

Однако успешное применение стоимостных механизмов возможно лишь при четко регламентируемой системе государственных стандартов, разработка и реализация которых требует использования административных методов, директивно ограничивающих нерациональное природопользование посредством государственного регулирования через нормативно-правовой механизм. Последний предполагает использование таких рычагов, как нормирование качества окружающей среды и выбросов загрязнений путем выработки общегосударственных и местных экологических нормативов; проведение экологической экспертизы хозяйственных проектов, действующих предприятий и продукции в целях предупреждения негативных последствий; лицензирование производства, а также разработка законодательных актов, регламентирующих соблюдение экологических требований.

Таким образом, задача административных органов -- оказывать влияние на принятие решений хозяйственными объектами, побуждая их как к выполнению намеченных экологических задач, так и к самостоятельному поиску наиболее эффективных средств борьбы с загрязнением окружающей среды. Только гармоничное сочетание экономических и административных методов управления, исключающих прежнюю "сверхрегламентацию" природоохранной деятельности, позволит создать действенный хозяйственный механизм природопользования.

Управление природопользованием означает осуществление целого ряда специфических функций, т.е. видов деятельности, воздействующих на экологические отношения. Общими для всех отраслей и звеньев управления природопользованием являются такие функции, как:

· нормотворчество и законодательная инициатива в области охраны окружающей среды и природопользования;

· учет природных объектов и ведение природных кадастров;

· осуществление мониторинга окружающей среды;

· экологический контроль и экспертиза;

· планирование и прогнозирование природопользования и охраны окружающей среды;

· разрешение споров о праве пользования природными ресурсами;

· применение санкций за нарушение экологического законодательства и т.п.

Важнейшим звеном механизма управления являются его организационные структуры -- система органов управления природопользованием. Организационно управление природопользованием осуществляется посредством отраслевого и территориального принципов.

Отраслевой принцип управления природопользованием состоит в осуществлении государственного контроля за состоянием природных ресурсов и принятии мер по их охране и рациональному использованию со стороны отраслевых министерств и ведомств. К ним относятся Министерство лесного хозяйства, Министерство здравоохранения, Министерство сельского хозяйства и продовольствия, Комитет по земельной реформе и землеустройству при Кабинете Министров Республики Беларусь, Главгидромет, Гос-проматомнадзор, Госстрой, Департамент рыбоохраны при Министерстве природных ресурсов и охраны окружающей среды (Минприроды) (до 1.04.94 г. -- Госкомэкологии Республики Беларусь) и др.

Министерство здравоохранения отвечает за гигиену труда, контроль качества питьевой воды и продуктов питания. В его ведении находится санитарно-эпидемиологическая служба, объединяющая сеть областных, городских и районных санэпидемстанций. Задачами службы являются выполнение ' санитарной инспекции, определение влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения и организация мероприятий по профилактике заболеваний. При Минздраве работают Центр гигиены и эпидемиологии (главный административный центр санэпидемслужбы) и Научно-исследовательский институт санитарии и гигиены, которые обеспечивают санэпидемслужбу нормативными документами в области гигиены, стандартами качества продуктов питания, сельскохозяйственной продукции, гигиены труда и т.п.

Министерство лесного хозяйства сочетает функции управления предприятиями лесопромышленного комплекса и регулирования и контроля за процессами лесопользования. Ответственность за мониторинг качества воздуха, воды и почв возложена на Главгидромет, имеющий широкую сеть пунктов наблюдения, лабораторий, станций. При Главгидромете создан Центр радиационного контроля и экологического мониторинга, который управляет национальной сетью контроля за качеством воздуха, поверхностных водных источников, физико-химическими и гидробиологическими лабораториями.