Основы экологии

За качество воды, используемой для орошения, и применение пестицидов отвечает Министерство сельского хозяйства и продовольствия, а контроль за состоянием и использованием земельных ресурсов осуществляет Комитет по земельной реформе и землеустройству.

Подземные ресурсы охраняются геологической службой Беларуси -- ПО "Беларусгеология". Эта крупная организация осуществляет исследование геологических отложений и запасов минеральных ресурсов, а также мониторинг состояния подземных вод. Кроме того, она имеет полномочия вести поиск запасов питьевой воды, анализировать случаи загрязнения подземных вод, а также проводить исследования, связанные с последствиями аварии на ЧАЭС.

Рыбное хозяйство и рыбные ресурсы охраняются Департаментом рыбоохраны при Минприроды (бывший Главрыбвод).

Контроль за радиационной безопасностью в промышленности осуществляет Государственный комитет по промышленной и атомной безопасности (Госпроматомнадзор).

Экологические проблемы, возникающие в связи с аварией на ЧАЭС, решает Государственный комитет по проблемам последствий аварии на Чернобыльской АЭС (Госкомчернобыль). Его сотрудники занимаются научно-исследовательской деятельностью, предоставлением медицинских услуг и услуг по социальному обеспечению пострадавшему населению, вопросами переселения, строительства и другими защитными мерами.

К отраслевой системе управления природопользованием и охраной окружающей среды можно отнести также Министерство жилищно-коммунального хозяйства, которое осуществляет координацию и методическое руководство деятельностью местных органов власти по эксплуатации источников водоснабжения, канализационно-очистных систем и систем удаления и переработки твердых отходов.

Компания "Белвторресурсы", входящая в АО "Белконтракт" (бывшее Министерство ресурсов), отвечает за оказание помощи предприятиям, организациям и местным органам власти в сборе вторичных материалов.

Территориальный принцип управления обеспечивает подход к проблемам природопользования на уровне региона. Окружающая среда как объект управления в своей основе неделима и в том или ином регионе своеобразна. Объекту управления должна соответствовать и система органов управления, отражающая, с одной стороны, целостность природы, а с другой -- ее региональное своеобразие.

Высшим законодательным органом в нашей республике является Верховный Совет, который можно считать высшим территориальным органом управления. В нем действуют две комиссии по экологическим вопросам: по экологии и рациональному использованию природных ресурсов и по проблемам Чернобыльской катастрофы. Мнение этих комиссий оказывает сильное влияние на окончательную форму принимаемых экологических законов.

На местах территориальный принцип управления природопользованием реализуется областными, городскими и районными Советами депутатов, исполкомы которых имеют комиссии по экологии. Законом "О местных органах власти", принятым в марте 1991 г., исполнительным комитетам местных советов предоставлено право устанавливать порядок государственного экологического контроля на подведомственных им территориях, координировать всю природоохранную деятельность в регионе.

Центральный исполнительный орган государственного управления природопользованием в Беларуси -- Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды. Минприроды осуществляет комплексное управление природоохранной деятельностью в республике, координацию деятельности министерств и ведомств в этой области, государственный контроль за использованием и охраной природных ресурсов; разрабатывает предложения по совершенствованию хозяйственного механизма природопользования, экологических нормативов и правил; осуществляет государственную экологическую экспертизу, контроль за соблюдением экологических норм при разработке проектов строительства (реконструкции) предприятий и других хозяйственных объектов, оказывающих воздействие на природную среду; выдает в установленном порядке разрешения на захоронение промышленных и других токсических отходов, пользование природными ресурсами; руководит заповедным делом и осуществляет сотрудничество по вопросам экологии с зарубежными странами и международными организациями; подготавливает экологическую информацию и распространяет ее среди населения, проводит его экологическое воспитание.

Подведомственными Минприроде органами управления природопользованием на местах являются областные комитеты и Минский городской комитет по экологии, городские (районные) инспекции по экологии, обладающие такими же функциями, как и Минприроды, но в местном масштабе. Помимо перечисленных мер они осуществляют и меры административного воздействия на предприятия, наносящие ущерб окружающей среде: налагают штрафы, лишают премий, направляют представления в судебные органы.

Минприроды осуществляет свою деятельность в рамках Кабинета Министров Республики Беларусь. Однако, по мнению ряда специалистов, деятельность министерства была бы более эффективной, если бы оно было наделено функциями контролирующего надведомственного органа и вышло бы из подчинения Кабинета. Целесообразнее было бы его функционирование при Верховном Совете республики.

Существующая система управления в области охраны и рационального использования природных ресурсов недостаточно гибкая и обеспечивает в первую очередь отраслевые интересы. Дело в том, что контроль за качеством и потреблением природных ресурсов возложен на министерства, подведомственные предприятия которых эксплуатируют эти ресурсы. Разработка мероприятий по охране окружающей среды и рационализации ресурсопотребления, финансирование этих мероприятий осуществляется все теми же министерствами и ведомствами.

В целом в организации управления природопользованием по отраслевому принципу выявлены следующие недостатки:

· отраслевой подход не учитывает взаимосвязи, взаимообусловленности компонентов природной среды, поскольку каждая отрасль соприкасается с определенным, ограниченным кругом природных ресурсов, а ведомственная разобщенность не способствует комплексности природоохраны;

· контроль, осуществляемый министерствами, эксплуатирующими вверенные им ресурсы, не эффективен;

· управление эксплуатацией одного ресурса несколькими ведомствами приводит к истощению этого природного ресурса (например, земель);

· контролирующие организации практически не несут ответственности за обеспечение нормативного уровня природной среды;

· предприятия, ориентированные на выполнение производственных показателей, не заинтересованы в ресурсосбережении, снижении выбросов отходов производства в окружающую среду.

Указанные недостатки не позволили сформировать систему управления природопользованием, способную коренным образом улучшить состояние окружающей природной среды, как это диктовалось многочисленными постановлениями правительства. Поэтому закономерным в ходе экономической реформы стало реформирование многих ведомственных структур. Так, указом Президента Республики Беларусь от 23 сентября 1994 г. были внесены изменения в структуру центральных органов управления в целях повышения эффективности их работы. Реорганизация коснулась и организационных структур управления природопользованием. Создано новое Министерство по чрезвычайным ситуациям и охране населения от последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС Республики Беларусь, в составе которого будут созданы Комитет по проблемам последствий катастрофы на ЧАЭС, Комитет по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и атомной энергетике и Комитет по гидрометеорологии с правами юридического лица (на базе упраздненных соответственно ; Госкомчернобыля, Госпроматомнадзора, и Главгидромета). Комитет по земельной реформе и землеустройству при Кабинете Министров и Департамент рыбоохраны при Минприроды Республики Беларусь реорганизованы путем присоединения их к Минприроды и создания в структуре этого министерства соответственно Комитета по земельным ресурсам и Комитета рыбоохраны с правами юридических лиц.

Многообразие горизонтальных связей на уровне региона, теснота взаимодействия природных и социально-экономических систем обусловливают необходимость приоритета в управлении природопользованием регионального (территориального) подхода.

Это значит, что полноправным распорядителем природных ресурсов должны быть Советы депутатов, которые ориентировали бы природопользователей всеми доступными методами на решение актуальных экологических проблем.

На уровне предприятий управление природоохранной деятельностью осуществляет их администрация. Система управления охраной окружающей среды включает такие направления, как планирование природоохранных мероприятий, эксплуатацию основных природоохранных фондов и контроль за выбросами в окружающую среду. Управленческие функции предприятия в области охраны природы должны способствовать совершенствованию технологии производства, ремонтно-эксплуатационных и наладочных работ, безаварийной работе оборудования, выполнению планово-предупредительного и текущего ремонта.

К природоохранному комплексу предприятий относятся группы охраны природы при главном энергетике, главном технологе или главном инженере, участки очистных сооружений и водоканализации, газопылеулавливающие установки, санитарно-промышленные лаборатории. Количество работающих в природоохранных подразделениях может составлять 3 -- 5 % от общей численности рабочих. Как правило, один из заместителей директора является ответственным за охрану природы.

Определенные функции в охране природы выполняет отдел техники безопасности: осуществляет проверку работы вентиляционных систем, состояния санитарно-технических систем и т.п.

Важное место в контрольно-надзорной деятельности в области охраны природы принадлежит заводским лабораториям, которые контролируют состояние сточных вод, работу очистных сооружений. Деятельность лабораторий непосредственно контролируется районными санэпидемстанциями, органами водоочистки, Минприроды.

Оценивая сложившуюся структуру учреждений и органов управления природопользованием в целом, нужно отметить ее раздробленность и наличие параллельно работающих подразделений (рис.2.2). Это приводит к размытости границ ответственности конкретных органов и требует совершенствования структуры управленческих формирований в целях повышения их действенности.



Рис. 2.2. Схема управления охраной окружающей среды и использования природных ресурсов в Республике Беларусь

1,2 -- Комиссии Верховного Совета по вопросам экологии и рационального использования природных ресурсов и по проблемам Чернобыльской катастрофы; 3 -- Минлесхоз, Минздрав, Минсельхозпрод, Госпрома-томнадзор, Главгидромет, Госкомчернобыль, Госстрой, Комитет по земельной реформе и землеустройству, ПО "Беларусьгеология"; 4,5 -- комиссии по экологии; 6 -- Экологическая комиссия при Президиуме АН Беларуси; Научный совет по проблемам биосферы, Белорусский комитет по программе ЮНЕСКО "Человек и биосфера (МАВ); научно-исследовательские, проектные институты и вузы и т.п.; 7 -- Белорусский научно-исследовательский центр "Экология"; 8 -- Белорусское общество охраны природы; Белорусский экологический союз; Белорусское общество охотников и рыболовов; молодежное экологическое движение "Белая Русь"; Белорусский социально-экологический союз, Общественный совет при Минприроды, Ассоциация профессиональных экологов.

Раздел 3. Экологические проблемы использования и охраны природных ресурсов

3.1 Природные условия и природные ресурсы. Экологические проблемы землепользования

Экологические системы состоят из следующих компонентов:

- энергии;

- атмосферы;

- гидросферы;

- почвы;

- информации.

Энергия

Фундаментальные законы превращения энергии исследует термодинамика, а преобразование энергии в экологических системах -- биоэнергетика.. Биоэнергетика, как научная дисциплина, исследует энергетические процессы в клетках, особях, экосистемах и т. д. Источником первичной энергии для экосистем и биогеоценозов является лучистая и корпускулярная энергия, приходящая от Солнца и падающая на горизонтальную поверхность Земли со средней интенсивностью 8,165 Дж/см² в минуту.

Атмосфера Земли

Атмосфера Земли (от греч. atmos -- пар и sphaira -- шар) -- это газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землей как единое целое. Масса атмосферы составляет (5,15--5,9) 10¹⁵ тонн. Атмосфера обеспечивает возможность жизни на Земле и оказывает большое влияние на разные стороны жизни человечества.

Атмосфера как компонент биогеоценоза представляет собой слой воздуха в подпочве, почве и над ее поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимное влияние компонентов биогеоценоза.

Считается, что современная атмосфера имеет вторичное происхождение и образовалась из газов, выделенных твердой оболочкой Земли после сформирования планеты. В течение геологической истории Земли атмосфера претерпела значительную эволюцию под влиянием ряда факторов: улетучивания атмосферных газов в космическое пространство; выделения газов из Земли в результате вулканической деятельности; расщепления молекул под влиянием солнечного ультрафиолетового изучения; химических реакций между компонентами атмосферы и породами земной коры; захвата межпланетной среды.

Развитие атмосферы было тесно связано с геологическими и геохимическими процессами, а также с деятельностью живых организмов. Атмосфера защищает поверхность Земли от разрушительного действия падающих метеоритов, большая часть которых сгорает при вхождении в плотные слои атмосферы.

Гидросфера является важнейшей составляющей живого вещества, без которой невозможна жизнь на нашей планете.

Вода как окись водорода H₂O является простейшим устойчивым в обычных условиях химическим соединением водорода с кислородом. Соотношение (по весу) составляет 11,11% водорода и 88,89% кислорода, молекулярная масса 18,0160. Вода -- это бесцветная жидкость без запаха и вкуса.

Простейшую формулу H₂O имеет водяной пар (гидроль). Молекула жидкой воды состоит из объединения двух простых молекул (Н₂О)₂ (дигидроль) и льда -- объединения трех простых молекул (Н₂О)_з (тригидроля).

Общее количество воды на планете оценивается в (1,5--2,5) 10²⁴ г (от 1,5 до 2,5 млрд. км³).

По выражению В. И. Вернадского, вода стоит особняком в истории нашей планеты, но воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории Земли. Вода является одним из факторов формирования физической и химической среды, климата и погоды на нашей планете, возникновения жизни на Земле.

Вода является обязательным компонентом практически всех технологических процессов как сельскохозяйственного, так и промышленного производств. Она выступает то как сырье, то как теплоноситель, то как транспортная система, то как промежуточный этап производства, то как растворитель и почти всегда как среда, удаляющая отходы.

С полным на то основанием можно сказать, что наша планета является планетой воды, а не земли, так как более 3/4 ее занимают водные поверхности океанов, льдов на суше и на море, озер и болот на континентах, а над планетой плывут облака в виде скоплений парообразной воды. При углублении в толщу земной коры всегда обнаруживается вода. Она вездесуща и пронизывает все оболочки Земли, проникает в любые участки того пространства, где обитает человек и все живое. Вода наполняет растения и животных, человек тоже на 70% состоит из воды. Все водные объекты на поверхности планеты связаны между собой и образуют оболочку, называемую гидросферой.

В гидросфере существуют устойчивые структуры, которые противостоят различным антропогенным воздействиям, например возрастанию концентраций углекислого газа в атмосфере от сжигания органических топлив. Поэтому первостепенным экологическим требованием при взаимодействиях в системе "человек -- природа" должно быть сохранение гидросферы, как и любого другого экологического компонента экосистем, в устойчивом равновесии.

Почва -- это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе, которыми она отличается от материнской (почвообразующей) породы. Она состоит из генетически связанных горизонтов, возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным воздействием воды, воз духа и организмов. Плодородие почвы, то есть способность обеспечивать растения водой и пищей, позволяет ей участвовать в воспроизведении биомассы. В состав твердой части почвы входит органическое вещество, состоящее из соединений растительного, животного и микробного происхождения, содержащих клетчатку, лигнин, белки, сахара, смолы, жиры, дубильные вещества и т. п. и промежуточные продукты их разложения. Органическое вещество на 80 -- 90% представлено сложным комплексом из гумусовых веществ или гумуса (перегноя), образующегося в результате биохимического превращения растительных и животных остатков. В гумусе содержатся основные элементы питания растений. Например, при разложении микроорганизмами органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в доступные формы для растений и является основным источником азотного питания растительных организмов. Органо-минеральные соединения представлены солями, глинисто-гумусовыми комплексами, комплексными и внутрикомплексными соединениями гумусовых кислот с рядом элементов (в их числе AL и Fe). Именно в этих формах последние перемещаются в почвах.

Жидкая часть -- почвенный раствор является активным компонентом почвы, который осуществляет перенос веществ внутри нее, вынос из почвы и снабжение растений водой и растворенными элементами питания. Обычно он содержит ионы, молекулы, коллоиды и более крупные частицы, превращаясь иногда в суспензию.

Газообразная часть, или почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха, в который входят N₂, O₂, СО₂. летучие органические соединения и прочие, не постоянны и определяются характером множества протекающих в почвах химических, биохимических, биологических процессов.

Совокупность различных групп микроорганизмов, для которых естественной средой обитания служит почва, называется почвенными микроорганизмами. Почвенные микроорганизмы играют важную роль в почвообразовании, формировании плодородия почвы и в круговороте веществ в природе. Почвенные микроорганизмы могут развиваться не только непосредственно в почве, но и в разлагающихся растительных ос татках. В почве встречаются также некоторые болезнетворные микробы, водные микроорганизмы и другие, которые случайно попадают в почву, например, с трупами, из желудочно-кишечного тракта животных и человека, с поливной водой, со сбросными водами и отходами различных производств. Но они, как правило, быстро погибают в почве. Однако некоторые из них сохраняются в почве длительное время, например сибиреязвенные бациллы, возбудители столбняка и др., и могут служить источниками инфекции для растений, животных и человека.

По общей массе почвенные микроорганизмы составляют большую часть микроорганизмов нашей планеты: в 1 г чернозема их содержится до 10 млрд. или до 10 т/га. Почвенные микроорганизмы представлены прокариотами (бактерии, актиномицеты, сине-зеленые водоросли) и эукариотами (грибы, микроскопические водоросли, простейшие).

Почвенные микроорганизмы очень разнообразны по своим свойствам и функциям. Среди них есть гетеротрофы и автотрофы, аэробы и анаэробы. Резко различаются почвенные микроорганизмы по оптимуму рН, отношению к температуре, осмотическому давлению, используемым источникам органических и неорганических веществ. Многие почвенные микроорганизмы, несмотря на различные, а иногда и прямо противоположные потребности, развиваются в одной и той же почве, состоящей из множества резко различающихся микросред. Изменение числа почвенных микроорганизмов существенно зависит от времени года, уровня слоя в почве и др. факторов.

Обработка почвы, внесение удобрений, изменение водных режимов почвы также существенным образом влияют на число почвенных микро организмов, приводя как к их увеличению, так и уничтожению.

Важнейшая планетарная функция, которую выполняют почвенные микроорганизмы, состоит в круговороте веществ, в том числе в процессе ' превращения важнейших биогенных элементов O, C, N, P, S, Fe и др. Почвенные микроорганизмы способны разрушать все природные органические соединения, а также ряд непригодных органических соединений.

Информацией называется совокупность сведений, данных, знаний. В экологическом же аспекте под информацией, как экологическом компоненте экосистемы, понимается энергетически слабое воздействие, которое воспринимается организмом как закодированное сообщение о возможности многократно более мощных влияний на него со стороны других организмов или факторов среды и вызывающее его ответную реакцию.

Информация выступает и как один из важнейших видов природных ресурсов и одновременно общественных достояний, поскольку все развитие человечества --результат освоения и переработки информации, получаемой из окружающей среды и накапливаемой обществом.

Информация, содержащая совокупность данных о количественном, качественном и динамическом (прошлом, настоящем и будущем) состоянии природных ресурсов и систем, их взаимосвязи, о потребности для существующей, а также прогнозируемой формы хозяйства, развития культуры и жизни человечества, является ключевым компонентом гармоничного развития человека на Земле в рамках природопользования. Но для правильного использования ее необходимо моделирование экосистем и всевозможных экологических ситуаций, которые могут возникнуть на Земле в результате взаимодействий в системе "человек -- природа".. Здесь неизбежно при исследовании сложных объектов, явлений и процессов проводить упрощенное их имитирование (натурное, математическое, логическое). В связи с особенностями необходимой информации в природопользовании ее объем очень велик. Они превышает по количеству бит экономическую и техническую информацию, а объем базы и банка данных для целей природопользования чрезвычайно ёмок в глобальных масштабах.

Природные ресурсы (Прыродныя рэсурсы) - компонента природы, которые при данном уровне развития производительных сил используются или могут быть использованы как средства производства н предметы потребления. П.р. имеют двойственный характер. По своей материальной форме это вещества и силы природы, генезис, качество н размещение которых обусловлены природными закономерностями; по своему экономическому содержанию это потребительные стоимости, ценность которых определяется уровнем изученности, технической возможностью, экономической и социальной целесообразностью использования. По принадлежности к определенным компонентам природы выделяют отдельные группы и виды природных ресурсов: биологические, земельные, водные, климатические, минеральные и др. В связи с проблемой ограниченности запасов П.р. возрастает значение их классификации по признаку исчерпаемости: исчерпаемые, в том числе возобновляемые (биологические, земельные, водные) и невозобновляемые (минеральные), и неисчерпаемые (климатические, энергия бегущей воды, внутриземное тепло) П.р. Кроме того, П.р, классифицируют по ведущим признакам и характеру использования в производстве (промышленные ресурсы, сельскохозяйственные, энергетические, топливные, строительного сырья и др.) и непроизводственной сфере (рекреационные, заповедные, ландшафтно-курортные, оздоровительные и др.). Распределение П.р. по территории отличается, как правило, чрезвычайно большой неравномерностью, что в значительной степени определяет территориальное разделение труда и хозяйственную специализацию тех или иных районов.

Строение Земли

Вокруг земного ядра (центральной части планеты) расположены концентрические слои, или оболочки, каждая из которых характеризуется соответствующим составом и свойствами вещества.

Внешняя газовая оболочка Земли -- атмосфера -- не имеет верхней резкой границы и постепенно переходит в космическое пространство. В атмосфере сосредоточено только около одной миллиардной части массы Земли.

Гидросфера занимает большую часть площади нашей планеты. Ее средняя толщина, или мощность, составляет 3790 м, а масса 1,4х10¹⁸ т. Это соответствует 1/800 части общего объема планеты.

Твердая земная кора ограничена сверху атмосферой и гидросферой, а снизу поверхностью мантии Земли. Ее средняя мощность достигает 33 км. Масса коры составляет 0,8% общей массы Земли, а ее плотность изменяется в пределах 2,7 -- 2,9 г/см³. Кора сложена твердыми горными породами.

Ниже, до глубины 2900 км, располагается мантия Земли. Мантия Земли разделяется на верхнюю до глубины 950 км и нижнюю до 2900 км, характеризуется более однородным строением и непрерывным (по мере углубления) возрастанием плотности вещества от 3,5 до 5,6 г/см³, а также повышением температуры. На долю мантии приходится 41% массы Земли.

В пределах верхней мантии Земли, не превышающей глубину 410 км, обнаружен слой, характеризующийся своеобразным состоянием вещества, менее вязким и более пластичным, чем выше- и нижележащие слои Земли. Этот слои менее плотных "размягченных" горных пород, называемый астеносферой, рассматривается как слой относительно подвижного состояния вещества, что обусловлено его частичным плавлением.

Астеносфера (от греч. asthenes -- слабый и сфера), слой пониженной твердости, прочности и вязкости в верхней мантии Земли. Расположен на глубинах около 100 км под континентами и около 50 км под дном океана; нижняя его граница находится на глубинах 250 -- 350 км. Не исключена прерывистость слоя. Предполагается, что в пределах астеносферы, в связи с низким пределом текучести, происходит медленное перетекание масс в горизонтальном направлении под влиянием неравномерной нагрузки со стороны земной коры. Наличие астеносферы объясняется высоким геотермическим градиентом, высокой температурой вещества астеносферы, близкой к температуре плавления, и процессами релаксации. В пределах астеносферы лежат обычно очаги питания вулканов и осуществляется перемещение подкорковых масс, которые сопровождаются изменением формы залегания, объема, внутренней структуры и взаимного расположения тел горных пород. Эти изменения происходят под действием глубинных сил Земли, порождающие в земной коре условия местного направленного или всестороннего растяжения, сжатия или сдвига, так называемые тектонические процессы.

Земная кора и часть верхней мантии, расположенной выше астеносферы, образуют единый жесткий слой, называемый литосферой. Литосфера (греч. litos -- камень) -- это внешняя твердая оболочка земного шара, состоящая из двух слоев: верхнего из осадочных пород с гранитом и нижнего -- базальта. Она имеет сложное строение и меняется как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях.. Горные породы, слагающие литосферу, в одних местах залегают горизонтально, а в других собраны в складки, разбиты глубокими трещинами, и соседние блоки часто смещены друг относительно друга. Системы трещин нередко служат путями проникновения из глубин в литосферу магматических расплавов и рудоносных растворов. Литосфера по существу является своеобразной геосферой, отделенной от остальной части мантии активным поясом астеносферы.

Земная кора имеет среднюю толщину (мощность) 33 км и состоит из твердых каменных масс (минералов и горных пород). По своему составу и мощности она неодинакова в различных ее частях. Раздел между корой и ниже расположенной мантией Земли был установлен югославским ученым А. Мохоровичем и назван по его имени (раздел Мохоровича). Ниже этого раздела (границы) плотность вещества увеличивается до 3,3 г/см³.

Ядро Земли располагается в центральной части планеты на глубинах более 2900 км. Его радиус составляет около 3500 км, а плотность -- около 12,3 г/см³,. а температура -- порядка 4000--5000°С.

Кроме отмеченных выше оболочек земли, закономерно сменяющих друг друга от верхних границ атмосферы к центру Земли, выделяется биосфера, которую также называют сферой жизни.

Все геологически обозримое время жизнь на Земле развивалась как взаимосвязанная совокупность организмов, обеспечивающая непрерывный поток элементов в биогенном обмене веществ на поверхности нашей планеты. Высшим уровнем организации жизни на нашей планете является биосферный.

Биосферой (греч. bios -- жизнь, sphaira -- шар) называют ту часть земного шара, в пределах которой существует жизнь, представляющую собой оболочку Земли, состоящую из атмосферы, гидросферы и верхней части литосферы, которые взаимно связаны сложными биохимическими циклами миграции вещества и энергии. Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей; нижний -- высокой температурой земных недр (свыше 100⁰С). Крайних пределов ее достигают только низшие организмы -- бактерии. В.И. Вернадский, создатель современного учения о биосфере, подчеркивал, что биосфера включает в себя собственно "живую пленку" Земли (сумму населяющих Землю в каждый данный момент живых организмов, "живое вещество" планеты) и область "былых сфер", очерченную распределением на Земле биогенных осадочных пород. Таким образом, биосфера -- это специфическим образом организованное единство всего живого и минеральных элементов. Взаимодействие между ними проявляется в потоках энергии и вещества за счет энергии солнечного излучения. Биосфера является самой крупной (глобальной) экосистемой Земли -- областью системного взаимодействия живого и косного вещества на планете. По определению В.И. Вернадского, "пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни".

3.2 Проблема использования и охрана лесных ресурсов, вод и воздушного бассейна

Леса занимают 37,8% территории Беларуси. Площадь земель лесного фонда в совокупности (на 01.01.2001 г.) составляет 9247,5 тыс.га. От состояния лесов во многом зависит экологическое благополучие страны. Леса являются источником древесины ягод, грибов и других лесных ресурсов, а также местом отдыха населения. Лесохозяйственная деятельность, промышленная заготовка древесины и других продуктов леса оказывают весьма существенное влияние на экологические функции, состояние лесов, разнообразие растительного и животного мира.

В лесах Беларуси всеми лесозаготовителями в 2001 г. проведены рубки главного пользования на площади 20,85 тыс.га, из которых на сплошные рубки пришлось 17,95 тыс.га. Экологически наиболее приемлемые несплошные (постепенные и выборочные) рубки проведены на 2,9 тыс.га (или 13,1% их общей площади). Объем лесозаготовок в 2001 г. составил: по рубкам главного пользования - 4388 тыс.м³ ликвидной древесины (или 102,0% к объему 2000 г.), по выборочным санитарным и рубкам промежуточного пользования - 5351 тыс.м³ (108,2% к объему 2000 г.), по прочим (главным образом сплошным санитарным) рубкам - 1674 тыс.м³ (113,3% к объему 2000 г.).

В 2001 г. в подсочке находились сосновые древостой на площади 35887 га из 112,0 тыс.га возможных.

Лесными предприятиями Беларуси в 2001 г. произведена посадка или посев леса на площади 33226 га, в т.ч. на гарях прошлых лет - 662 га. При этом на зараженных радионуклидами землях облесено 7832 га, из них на землях принятых от сельскохозяйственных предприятий и других землепозователей - 2556 га. Всего, начиная с 1988 г., на загрязненных землях облесено 60776 га, из которых 42326 га - земли лесного фонда и 18450 га - изъятые из других видов пользования.

Кроме того, на площади 6770 га проведено содействие естественному возобновлению.

Лесхозами республики посажено 933 га лесных культур по берегам рек, озер и водохранилищ. На 175 га проведено облесение песков. 175 га лесных культур создано на неиспользуемых в сельском хозяйстве землях колхозов и совхозов. На площади 12 га заложены полезащитные лесные полосы.

В 2001 г. заложено 41,8 га плантаций для выращивания новогодних деревьев, на которых высажено 246,3 тыс. сеянцев ели.

В 2001 г. продолжалась работа по приемке и облесению земель, переданных или возвращенных в состав лесного фонда после разработки нерудных ископаемых .

Важная роль в сохранении ландшафтного разнообразия принадлежит особо охраняемым природным территориям (ООПТ), к которым относятся заповедники, заказники, национальные парки и памятники природы. По состоянию на 01.01.2002 г. общая площадь особо охраняемых территорий в Беларуси составила 1593тыс.га или 7,6% территории страны. В настоящее время в республике функционируют и охраняются государством: Березинский биосферный заповедник, четыре национальных парка (Беловежская пуща, Браславские озера, Припятский и Нарочанский), 567 заказников и 905 памятников природы. Среди последних двух категорий различаются объекты республиканского и местного значения.

Основные сведения о заповедниках и национальных парках республики приведены в предыдущем выпуске Экологического бюллетеня (Состояние природной среды..., 2001).

Приоритетной категорией ООПТ по-прежнему являются заказники, на долю которых приходится 72,9% общей площади охраняемых территорий. К 1 января 2002 г. в Беларуси насчитывалось 94 заказника республиканского значения общей площадью 807,7тыс.га. Среди данной категории ООПТ имеется 52 биологических заказника, 24 - ландшафтных и 18 - гидрологических.

В 2001 г, в республике образовано 5 новых заказников республиканского значения на общей площади 2407,5 га: один ландшафтный ("Тресковщина" - 796 га) и четыре биологических ("Волмянский" - 614,5 га, Глебковка" - 364, "Стиклево" - 412 и "Юхновский" - 221 га). Вновь созданные заказники расположены на территории Минской области. При этом четыре из них находятся в Минском районе, и лишь заказник "Волмянский" - в Смолевичском.

За прошедший год произошли также некоторые структурные изменения среди особо охраняемых природных территорий: 5 заказников вошли в состав национального парка "Нарочанский", утратив свой прежний статус ("Некасецкий", "Рудаково", "Пасынки", "Голубые озера" и "Черемшица"). За счет этого общая площадь заказников республиканского значения немного снизилась (на 6,4 тыс.га).

В настоящее время наибольшее количество заказников республиканского значения имеется в Витебской области - 26, примерно одинаковое их количество в Минской и Брестской областях (соответственно 20 и 19), Гомельской и Гродненской (15 и 14). В Могилевской области создано всего 3 заказника республиканского значения.

В целом общая площадь ООПТ за 2001 г. увеличилась на 13,9 тыс.га, что связано прежде всего с увеличением площади национальных парков.

Наибольшее развитие система ООПТ в целом получила в Брестской, Витебской и Гомельской областях, где сосредоточено 65,2% всего охраняемого фонда.

Менее всего ООПТ имеется в Могилевской области: их общая площадь (включая памятники природы) составляет 107,0 тыс.га или 3,7% территории области.

В 2001 г. продолжалась работа по приданию охранного статуса небольшим уникальным природным объектам. За этот год создано 30 памятников природы местного значения. Наиболее активная работа в прошедшем году велась в Витебской (14 объектов) и Гомельской (13объектов) областях. Два новых памятника природы объявлено в Гродненской области и один - в Брестской.

Использование водных ресурсов начинается с забора природных вод из подземных и поверхностных источников, с последующим их распределением по отраслям экономики и, наконец, отведением отработанных (сточных) вод на очистные сооружения и сбросом стоков разной степени очистки в водоемы и водотоки. В рамках Государственного водного кадастра (ГВК) ведется комплексный учет использования водных ресурсов (объемов водозабора и водоотведения, количества загрязняющих веществ, сбрасываемых в водные объекты и т.п.) как по стране в целом, так и по областям, городам, бассейнам рек, отраслям экономики, министерствам и ведомствам.

По данным ГВК, объем общего водозабора в 2001 г. составил 1885 млн.м³ с учетом 52 млн.м³ воды, подаваемой.из Вилейского водохранилища по Вилейско-Минской водной системе для обводнения р.Свислочь. Собственно для использования в сфере народного хозяйства из природных источников было забрано 1833 млн.м³ воды, из них 747 млн.м³ - поверхностной и 1086 млн.м³ - подземной. По сравнению с прошлым годом забор подземных вод несколько увеличился, а поверхностных снизился. Кроме того, с 1999 г. наметилась тенденция к стабилизации общего объема забираемых вод, величина которого изменялась от года к году весьма незначительно.

В структуре общего водозабора, как и в прошлые годы, преобладал забор подземной воды, относительная величина которого достигла в рассматриваемом году 59%. Подобная ситуация характерна для республики с 1995 г. До указанного года основное количество изъятой воды приходилось на поверхностную воду, доля которой в разные годы изменялась от 55% до 60%.

Объемы воды изъятой для использования в областях республики варьировали в достаточно широких пределах; от 182 млн.м³ (Гродненская обл.) до 313 млн.м³ (Минская обл. без г.Минска). Как и в целом для республики, основную часть водозабора составили подземные воды, и только в Гомельской области -поверхностные.

Самое значительное количество воды изымается для нужд г.Минска (319 млн.м³), для него же характерны и весьма значительные потери воды при транспортировке от водоисточников до мест использования (37 млн.м³) в год. В целом по стране величина потерь составляет около 6% от суммарного забора воды, в областях - 3-12%, в крупных (областных) городах она изменяется от 6% (г.Брест) до 19% {г.Витебск).

Наибольшее количество воды теряется в системах водоснабжения коммунального хозяйства городов (111 млн.м³}, в промышленности потери оказались немногим более 1 млн.м³.

Общий объем использования свежей воды в 2001 г. для республики в целом составил 1704 млн.м³, в т.ч. 715 млн.м³ - поверхностной и 989 млн.м³ - подземной. Причем основной объем подземных вод (60% или 593 млн.м³) израсходован в сфере жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), на промышленность и сельское хозяйство пришлось соответственно 16% (159 млн.м³) и 21% (210 млн.м³). Что же касается поверхностных вод, то около 83% их количества используется в промышленности (375 млн.м³) и сельском хозяйстве (223 млн.м³).

В системе водопользования значительная часть водных ресурсов идет на удовлетворение хозяйственно-питьевых нужд (46% или 794 млн.м³). На производственные нужды во всех отраслях народного хозяйства израсходовано 523 млн.м³ воды (31%), в т.ч. 168 млн.м³ воды питьевого качества. Объем воды, использованной для сельскохозяйственного водоснабжения и прудового рыбного хозяйства, составил 148 млн.м³ (9%) и 234 млн.м (14%) соответственно.

Говоря об использовании воды на отраслевом уровне, отметим, что в каждом конкретном случае учитываются все виды ее потребления. Так в промышленности вода используется не только на производственные нужды, но и на хозяйственно-питьевые. Кроме того, определенное количество воды расходуется на орошение, прудовое хозяйство, сельскохозяйственное водоснабжение, так как некоторые отрасли имеют собственные подсобные хозяйства. В то же время под расходом воды на производственные нужды подразумевается ее использование не только в промышленности, но и в сельском хозяйстве и ЖКХ.

Основным отраслевым потребителем воды в республике является сектор жилищно-коммунального хозяйства и бытового обслуживания, на долю которого приходится 43% (728 млн.м³) общего водопотребления. В промышленности и сельском хозяйстве на различные нужды было использовано 516 млн.м³ (30%) и 445 млн.м³ (26%) воды соответственно.

Самый значительный объем использованной воды характерен для Минской области с учетом г.Минска. Здесь расходуется до 34% общего водопотребления в то время как на другие области приходится от 10% (Гродненская обл.) до 17% (Гомельская обл.).

Вода, отработанная в отраслях экономики, отводится в поверхностные водные объекты, подземные горизонты, а также на поля фильтрации и различного рода накопители. В Беларуси основное количество сточных вод (около 91%) поступает в реки и озера.

Так, в 2001 г. объем водоотведения составил 1323 млн.м³, из них 1205 млн.м³ (91%) стоков было сброшено в водные объекты, в том числе (млн.м³ ):

без очистки и недостаточно-очищенных - 23

нормативно-очищенных - 903

нормативно-чистых - 279

По сравнению с прошлым годом сократилось на 2 млн.м³ поступление в водные объекты загрязненных вод (без очистки и недостаточно-очищенных), однако увеличилось количество нормативно-очищенных (на 19 млн.м³) и нормативно-чистых (15 млн.м³).

Основной объем сточных вод образуется в сфере жилищно-коммунального хозяйства, затем идут промышленность и сельское хозяйство.

По данным за 2001 г., наибольший объем нормативно-чистой воды сбрасывается в водные объекты за счет сельскохозяйственного производства (157 млн.м³), главным образом прудового (145 млн.м³), затем следует промышленность - 122 млн.м , из которых 103 млн.м³ приходится на энергетику.

Нормативно-очищенные сточные воды составляют в настоящее время самую значительную часть отводимых вод. Так, в 2001 г. в водотоки сброшено 903 млн.м³ сточных вод данной категории, 78% из них или 706 млн.м³ образовано в сфере ЖКХ.

Удельный вес недостаточно-очищенных загрязненных сточных вод в суммарном водоотведении не превысил 2%, их основной объем приходится на ЖКХ (12 млн.м³) и промышленность (10 млн.м³).

Доля сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, в общем объеме водоотведения в реки по-прежнему достаточно велика, несмотря на то, что основное их количество проходит через очистные сооружения, мощность которых как в целом по стране, так и по отдельным областям вполне сопоставима с объемами сточных вод. В целом по республике она составила 82%, по областям изменялась от 52 до 100%, а в крупных городах - от 82 до 100% .

В составе сточных вод в водные объекты было сброшено 15 тыс.т взвешенных веществ, 79 тыс.т хлоридов, 63 тыс.т сульфатов, 10 тыс.т органических веществ, 250 т нефтепродуктов, 2350 т фосфатов, 7180 т аммонийного азота, 3130 т азота нитратного, 210т азота нитритного, 21 т меди, 17 т хрома, 44 т цинка и др. Наряду с указанными веществами в сточных водах, формирующихся в Гомельской области, встречаются фтор (14 т), фенолы (0,58 т) и кобальт (0,33 т). Кобальт (0,14 т) и фенолы (0,43 т) содержатся и в сточных водах образованных в Гродненской области.

Основной объем сточных вод, имеющих загрязняющие вещества, приходится на ЖКХ (70% суммарного объема). В их составе содержится 90% всего сбрасываемого в реки азота нитритного, 85 - азота аммонийного, 79 - органических веществ, 84 - нефтепродуктов, 76 - взвешенных веществ и 75% - хлоридов.

Из локальных источников загрязнения поверхностных вод как по объему сбрасываемых сточных вод (245 млн.м³), так и по количеству содержащихся в них загрязняющих веществ, выделяется г.Минск. Здесь формируется около четверти суммарной химической нагрузки и сбрасывается 35% (5 тыс.т) взвешенных веществ, 32% (3 тыс.т) органических веществ, 40% (2,92 тыс.т) азота аммонийного и целый ряд других веществ, что оказывает негативное влияние на состояние р.Свислочь.

Самую существенную химическую нагрузку испытывают реки бассейна Днепра, главным образом Березина и Свислочь. Техногенный пресс на реки бассейнов Немана и Западной Двины значительно меньше.

Круговорот веществ и энергии на Земле

Круговоротом веществ на Земле называются повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер. Эти процессы имеют определенное поступательное движение, так как при так называемых циклических превращениях в природе не происходит полного повторения циклов. При круговороте веществ на Земле всегда происходят те или иные изменения в количестве и составе образующихся веществ.

В каждом биогеоценозе сохраняется как однородность состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними. Этому способствует солнечная энергия. Поток солнечной энергии, проходя через системы биогеоценозов поглощается хлорофиллом зеленых клеток растении. В наземных и водных экосистемах энергия солнечного излучения включается в биологический круговорот только через фотосинтез, осуществляемый автотрофными организмами.

В процессе фотосинтеза автотрофные растения (I - растения, производящие органическое вещество: а -- высшие растения; б -- водоросли) поглощают из атмосферы углекислый газ, из почвы - воду и минеральные вещества и с помощью энергии Солнца создают сложные органические соединения (углеводы, белки, жиры, органические кислоты и др.) из неорганических. Эти вещества богаты энергией и способны к различным химическим превращениям как в самих растениях, так и в телах различных гетеротрофов (II -- животные -- потребители органического вещества: а -- растительноядные; б -- плотоядные; в -- питающиеся смешанной пищей), использующих энергию растительных материалов в процессе питания на свои жизненные функции.

Экосистемы со сбалансированной жизнедеятельностью автотрофных и гетеротрофных организмов могут приближаться к замкнутой системе, обменивающейся с окружающей средой только энергией.

Организмы с позиций термодинамики являются открытыми системами, так как им всегда необходим приток энергии извне.

Малый круг биотического обмена - развивается на основе большого и заключается в круговой циркуляции веществ между почвой, растениями, микроорганизмами и животными.

Большой круг биотического обмена -- это безостановочный планетарный процесс закономерного циклического, неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии и информации, многократно входящих в непрерывно обновляющиеся экологические системы биосферы. Большой круг биотического обмена наиболее ярко проявляется в круговороте воды и циркуляции атмосферы.

Оба круговорота взаимосвязаны и представляют собой как бы единый процесс. Втягивая в свои многочисленные орбиты косную среду, биотический круговорот веществ обеспечивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние на облик биосферы.

Процессы круговорота веществ на Земле имеют определенное поступательное движение, так как при циклических превращениях в природе не происходит полного повторения циклов. В природе всегда имеются те или иные изменения в количестве и составе образующихся веществ. Понятие круговорота веществ нередко трактовалось метафизически, как движение по замкнутому кругу, что в корне ошибочно.

Около 5 млрд. лет назад произошла дифференциация вещества Земли, разделение его на ряд концентрических оболочек или геосфер: атмосферу, гидросферу, земную кору, гранитную, базальтовую и др. оболочки. Эти оболочки отличаются друг от друга характерным химическим составом, физическими и термодинамическими свойствами. В последующие геологические времена оболочки развивались в направлении дальнейшего наиболее устойчивого состояния. Между всеми геосферами и внутри каждой отдельной геосферы продолжался обмен веществом.

В современный период обмен веществом между геосферами по вертикальному направлению достаточно определенно может наблюдаться в пределах 10 -- 20 км от поверхности Земли и местами -- в 50 -- 60 км. Не исключено движение вещества и их более глубоких зон Земли, но этот процесс в настоящее время не играет существенной роли в общем круговороте веществ на Земле.

Непосредственно непрерывный круговорот веществ наблюдается в атмосфере, гидросфере, верхней части твердой литосферы и в биосфере. Со времени появления биосферы (около 3,5 млрд. лет назад) круговорот веществ на Земле существенно изменился. К физико-химическим превращениям прибавились биогенные процессы. Наконец, огромной геологической силой стала ныне деятельность человека.

Итоги воздействия человека на природу за последние 100 -- 200 лет по своей интенсивности и многообразию, особенно на территориях Европы и Северной Америки, превзошли результаты воздействия за тысячелетия прежней истории. В современную эпоху в связи с быстрым ростом численности населения во многих странах мира и особенно резкой интенсификацией человеческой деятельности в результате научно-технической революции темпы использования природных ресурсов стремительно возрастают. Одновременно с ростом средств труда, общества и продуктов труда происходит резкое возрастание и продуктов отхода производства, в которых содержится немало вредных веществ, вовлекаемых в круговорот.

Основными очагами антропогенных загрязнений природной среды являются города и промышленные комплексы. Источниками загрязнения гидросферы, в частности, служат бытовые и промышленные стоки. Например, 1 м³ неочищенных сточных вод делает непригодным 50 -- 60 м³ речной воды. Выброс промышленными предприятиями, электростанциями, автотранспортом и др. источниками огромного количества пыли, сернистых и азотистых оксидов, окиси углерода, углекислого газа, золы, шлаков, бенз(а)пирена, соединений металлов, сточных вод, ядохимикатов, радиоактивных веществ, диоксинов и др. вредных веществ приводит к вовлечению их в круговорот веществ и неизбежному влиянию на человека со всеми отрицательными последствиями.

В настоящее время нет ни одного уголка на Земле, где бы не ощущалось или отсутствовали хотя бы в самых незначительных метках следы деятельности человека, чему в решающей степени способствует круговорот веществ в природе.

Биотический круговорот -- это явление циклического, но неравномерного во времени и пространстве процесса. Процесс сопровождается более или менее значительными потерями закономерного перераспределения вещества, энергии и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации -- от биогеоценоза до биосферы. Потери вещества в биосфере в целом минимальны. Информация теряется с гибелью видов и необратимыми генетическими перестройками. Энергетические циклы очень слабы, и здесь преобладают однонаправленные потоки энергии от растений -- продуцентов через консументы к редуцентам. Далее происходит вынос энергии в околоземное и космическое пространство.

Под биотическим круговоротом понимается поступление элементов из почвы, воды и атмосферы в живые организмы; превращение в организмах поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их в почву, воду и атмосферу в процессе жизнедеятельности с ежегодным спадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав биогеоценоза. Полного круговорота веществ в пределах биогеоценоза не происходит, так как часть веществ всегда уходит за его пределы. Обмен веществ сопровождается передачей и превращением энергии. Обмен веществ сопровождается передачей и превращением энергии. Однако круговорота энергии нет, так как она практически не возвращается от редуцентов к продуцентам. Это свидетельствует о том, что экосистемы в термодинамическом смысле не являются замкнутыми, и для их функционирования является необходимым приток энергии извне, первоисточником которой является энергия Солнца.