Воробьев А.Е Основы природопользования Учебное пособие - файл n1.doc

приобрести
Воробьев А.Е Основы природопользования Учебное пособие
скачать (6578 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc6578kb.10.09.2012 11:42скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31
УДК 504(075.8) ББК 20.18я73 КТК 176 В 61

Рецензенты:

М.М. Судо, докт. геол.-минерал, наук, проф.,

заслуженный эколог России, каф. геоэкологии МНЭПУ;

С.Г. Тяглое, докт. экономических наук, проф., зав. кафедрой

региональной экономики и природопользования РГЭУ(РИНХ)

Воробьев А.Е. и др. В 61 Основы природопользования: экологические, экономические и правовые аспекты. Учебное пособие/А.Е. Воробьев и др. /Под ред. проф. В.В. Дьяченко. — Ростов н/Д: Феникс, 2006. — 544 с: ил. — (Высшее образование)

В учебном пособии рассмотрены основные экономические, экологические г- нор­мативно-правовые аспекты природопользования в современных условиях. Показа­ны история формирования биосферы и природных ресурсов; трансформация раз­личных компонентов биосферы природопользованием; общие принципы оценки состояния и мониторинга окружающей среды; методы управления природопользо­ванием и качеством окружающей среды; вопросы экономики и финансирования рационального природопользования; нормативно-правовые аспекты природополь­зования и природоохранной деятельности.

Для студентов высших и средних учебных заведений, аспирантов и специалис­тов, занимающихся проблемами природопользования, оценки и охраны окружаю­щей среды.

Пособие основывается на многолетних исследованиях, проведенных по грантам: Дж. и К. МакАртуров (1994), Дж. Сороса (1995), Президента России № 96-15-97109 (1996), №00-15-99400 (2000), Российского фонда фундаментальных исследований № 99-05-65238 (1999), 99-05-74060 (1999), 02-05-64602 (2002), 03-05-96531 (2003); Мин­образования (2003, 2004).

УДК 504(075.8) ББК20.18я73

ISBN 5-222-07925-2

© Воробьев А.Е., Дьяченко В.В.,

Вильчинская О.В., Корчагина А.В., 2005 © Оформление, изд-во «Феникс», 2006

ВВЕДЕНИЕ

До последних десятилетий культура в основном развивалась под деви­зом «Как делать». Считалось, что взаимодействие человека с биосферой на­ходится в плоскости покорения природы и сводится лишь к цепи непрерыв­ных побед над ней. Широко известно выражение И.В. Мичурина: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее — наша задача». В ре­зультате стали заметно изменяться природные условия на поверхности Зем­ли, четко прослеживаемые в лито-, атмо-, гидро- и биосфере. Их причинами являются как естественные колебания различных природных процессов под воздействием гелиокосмических и тектонических факторов, так и нараста­ние активности деятельности человека. Наша действительность такова, что единство человека с Природой стало иллюзорным, поскольку нарушился естественный ход эволюции биосферы. Человек на нашей планете стал при­чиной самых значительных изменений в биосфере.

Антропогенное воздействие стало ощущаться на глобальном уровне. Так, сегодня на каждого жителя нашей планеты приходится около 400 т ежегод­но перемещаемой горной породы и 2 м2 вновь нарушаемой земной поверх­ности. Общая масса извлекаемого и перерабатываемого человечеством ми­нерального сырья составляет —100 Гт/год, что лишь в 10 раз меньше массы синтезируемого биотой органического вещества (~ 1000 Гт/год в живом весе), и во столько же раз превосходит объем вещества, поступающего на дневную поверхность вследствие вулканизма.

В результате практически повсеместно на земном шаре обнаруживают­ся следы человеческой деятельности, проявляющейся в изменении хими­ческого состава атмосферы, вод суши и океана, режима поверхностных и подземных вод, почвенного покрова, изменении влагообмена между повер­хностью Земли и атмосферой. Химические вещества, созданные человеком, во все большем количестве накапливаются на земной поверхности, в атмос­фере и водной среде, оказывая пагубное влияние на земную биоту. Происхо­дит и увеличение скорости потери биоразнообразия.

Сегодня как никогда актуально предупреждение Ф. Энгельса о том, что «не следует обольщаться победами над природой, ибо за каждую такую по­беду природа мстит человеку, что каждая из этих побед имеет, помимо тех первоочередных последствий, на которые человек рассчитывает, также и совсем другие, непредвиденные последствия, которые часто уничтожают зна­чение первых».

Ухудшение природной среды объясняется следующими причинами:

• недостаточностью знаний об экологических системах и границах их устойчивого функционирования (способности выдерживать нагрузку);

• неумением прогнозировать изменения биосферы и их влияние на здо­ровье человека;

• ведомственной и узкопрофессиональной ограниченностью в решении экономических и инженерно-технических вопросов, недооценкой мер предупреждения деградации и защиты биосферы;

• незначительностью разработок или отсутствием научных как техно­логических схем, так и экономических исследований, направленных на выработку критериев развития производства с целью сохранения равновесия окружающей среды;

• неподготовленностью производства — не все предприятия оснащены очистными сооружениями, имеющиеся зачастую маломощны и т.д.;

• низкой квалификацией персонала, работающего на очистных сооружениях;

• определенным менталитетом персонала и инертностью мышления. В связи с резким и непрерывным увеличением объема различных вы­бросов из антропогенных источников весьма актуальной стала проблема кон­троля природопользования и охраны окружающей среды уже на планетар­ном уровне. Необходимо также определение устойчивой и оптимальной формы взаимодействия человеческого общества с природой, представляю­щей собой инерционный саморегулирующийся механизм, который ранее был направлен на сохранение, поддержание и повышение продуктивности и раз­нообразия биосферы.

К настоящему времени Д. Медоузом разработаны основные принципы концепции устойчивого совместного развития человека и биосферы:

• темпы потребления возобновляемых ресурсов не должны превышать темпов их восстановления;

• интенсивность выбросов загрязняющих веществ не должна превы­шать возможности окружающей среды их поглощать;

• все ресурсы должны использоваться с максимальной эффективностью.

Следовательно, знание основ современного природопользования — на­уки о взаимодействии человека с биосферой в целях устойчивого развития необходимо для правильного решения осознанных в последнее время ост­рых экологических проблем, а значит, для самой возможности сохранения человечества. Такой подход предполагает рассмотрение человека в русле всего протекающего на Земле эволюционного процесса, определения его биосфер­ной функции и научно обоснованного прогноза будущего развития, опираю­щегося на ретроспективную базу — уже пройденный Природой путь. Тем самым определяются благоприятные возможности эволюционного процес­са и стратегии коэволюции человеческого общества и биосферы в современ­ных условиях.
1.ОСНОВЫ ОБЩЕГО УЧЕНИЯ О БИОСФЕРЕ

1.1. Образование, эволюция и особенности планеты Земля

Земля является частью Солнечной системы. Она удалена от Солнца в среднем на 149,6 млн км и обращается вокруг него за период, равный 365,25 средних солнечных суток. Перигелий Земли — 147 млн км, афелии — 152 млн км. Земной эллипсоид вращение имеет следующие параметры: ра­диус экватора - 6378,160 км, полярный радиус - 6356,777 км, средний ра­диус Земли - 6371,032 км, длина окружности по меридиану - 40008,55 км, площадь поверхности- 510,2 млн км2, объем— 1,083-10 км , масса-5976-1021 кг, средняя плотность — 5518 кг/м3.



Отто Юльевнч Шмидт (1891—1956)

Земля, по теории происхождения планет, разработанной академиком О.Ю. Шмидтом, образовалась из сгустков (сформировавшихся под воздей­ствием взрыва сверхновой) протосолнечного облака, путем аккумуляции твердого рассеянного пылегазового вещества, что обусловило ее неоднород­ную (агломератовую) структуру. Постепенно слагающие такое облако мель­чайшие частицы и метеориты различных размеров объединялись в астерои­ды, которые затем падали на еще более крупные объекты — на образующуюся Землю.

Соударение крупных космических тел обеспечило имеющийся наклон оси вращения нашей планеты. Так, при существующем сейчас угле наклона земной оси, равном 23,5°, массы наибольших тел, падающих на Землю при ее образовании, достигали 1/1000 массы нашей планеты. Следовательно, их поперечник мог доходить до 1000 км. Представление о масштабе столкнове­ния Земли с подобным объектом (к тому же перемещающимся со скоростью 11 км/с) дают гигантские размеры лунных кратеров и морей. Выделившейся при таком ударе энергии достаточно, чтобы нагреть на сотни градусов слой земной коры толщиной, превышающей поперечник упавшего тела.

Заметная часть энергии падения таких гигантских космических тел оста­валась внутри Земли и в результате способствовала разогреву ее недр на температуру свыше 1000°С. В условиях имеющегося вращения неоднород­ная агломератовая структура Земли не соответствовала закону минимума момента количества ее движения. Оптимизация энергии обусловлена при­обретением планегарного тела сферичности и дифференциацией вещества по плотности.

В результате вращения сферичность космического объекта достигается в интервале масс 2-1016—2-1019 г, а выделение геосфер осуществляется за счет внутренних и внешних источников энергии. Это в первую очередь ра­зогрев от процессов аккреции и метеоритной бомбардировки. Далее тепло­вой вклад вносят процессы радиоактивного распада короткоживущих (А126, J129) и долгоживущих (U235, U238, Rb87, К40, Re187, Th232 и др.) изотопов. И, наконец, за счет энергии воздействия близких и особенно массивных спут­ников (приливное влияние и воздействие на ось вращения Земли) с диссипа­цией тепла во внутренние зоны планеты.

Формирование Земли (космическая стадия эволюции), сопровождаю­щееся падением астероидов и метеоритов, продолжалось около 100 млн лет (~ 4 % от всего времени существования нашей планеты). В этот период про­исходила интенсивная отдача тепла в Мировое космическое пространство, вследствие чего температура на земной поверхности понижалась, и насту­пил момент, когда выделявшиеся из ее недр водяные пары смогли конден­сироваться в жидкую воду.

С этого момента начинается геологическая стадия развития Земли. Про­исходящие в этот период на нашей планете процессы можно подразделить на два типа. С одной стороны, это подземные вулканические и иные силы, приводящие к излиянию лав и подъему (или опусканию) земной коры, что примерно 3,8 млрд лет назад привело к разделению мантии Земли на более легкие или плотные компоненты.

С другой стороны, это процессы разрушения, эрозии горных пород, их переноса водами и ветром. Пока вода на Земле была только в связанном или парообразном состоянии, переноса горных пород практически не происхо­дило, что наблюдается в настоящее время на поверхности Луны. Вулкани­ческие горы еще не размывались, а пониженные между ними места не за­полнялись осадками. Только с появлением на Земле жидкой воды впервые возникли осадочные породы, отлагающиеся в неглубоких морских водоемах. В результате поверхность нашей планеты стала более ровной, так как высо­кие вулканы со временем разрушались и постепенно исчезали с земной по­верхности, а впадины заполнялись осадками.

Сравнительный анализ планетоидов (планет, их спутников и астерои­дов, имеющих сферическую форму) показывает определенную идентичность в их строении. Все они имеют сферично-слоистую структуру, включающую ядро, мантию и литосферу, а в некоторых случаях — атмосферу с магнито­сферой. Распределение сферических слоев строго подчинено закону мини­мума момента количества их движения в условиях вращения. Поэтому в центре любого планетоида располагаются наиболее плотные породы, состав­ляющие ядро, а по мере продвижения к периферии наблюдается разуплот­нение, а также выделение различных химических элементов и их соедине­ний. По-видимому, сценарий дифференциации и структурирования веще­ства на всех планетоидах одинаков, а вот степень их завершенности зависит от запасов внутренней и притока внешней энергии.

3-2 млрд лет назад земная кора уже остыла на всю глубину (20-40 км) и приобрела определенную хрупкость. В местах максимальных напряжений она начала трескаться. В результате возникли глубинные разломы, вдоль которых образовались прогибы (где накапливались многокилометровые тол­щи осадков).

В течение предыдущих периодов в земной коре, близ ее поверхности, накапливались такие элементы, как кремнезем, щелочи, кальций, создавал­ся гранитный слой, выделялась вода, большую часть которой, как губку, впитала в себя верхняя часть мантии. В результате возник мощный слой обводненных ультраосновных пород. Слагающие Землю химические эле­менты расположились в закономерной последовательности: вверху самые легкие, ниже — тяжелые и плотные, кремнезем, еще ниже — алюмосилика­ты и внизу — силикаты с высоким содержанием магния и железа.

Примерно 0,5-0,3 млрд лет назад Земля вступила в стадию эволюции, характеризующуюся уничтожением мощной континентальной коры и ее пре­вращением в тонкую (5-7 км) океаническую разновидность. Человечеству давно известна загадочная географическая особенность. Если сопоставить противоположные берега Атлантического океана, то нельзя не заметить со­впадения очертаний Восточного побережья Южной Америки и Западного побережья Африки. На основании этого факта и сходства ископаемых расте­ний в месторождениях каменного угля Северной Америки и Европы в нача­ле прошлого века была выдвинута гипотеза, что Северная и Южная Амери­ка в прошлом составляли единое целое с Европой и Азией. Впоследствии они откололись и начали дрейфовать. В настоящее время на этом предполо­жении разработана теория тектоники плит, которая предполагает, что фор­мирование океанов и дрейф материков начались значительно раньше — 1,5-2 млрд лет назад. Поэтому слияние материков в один суперконтинет проис­ходило неоднократно, с периодичностью в 250-300 млн лет.

Океаническую стадию следует рассматривать как завершение гигант­ского мегацикла в истории Земли, длившегося 4-5 млрд лет: Тихий океан образовался ~ 1500 млн лет назад, Атлантический — 150-300, Индийский — 160, Северный Ледовитый — 30-40 млн лет назад. Главной особенностью процесса океанообразования является то, что он постепенно расширяется (со скоростью 1-15 см/год) и захватил к настоящему времени пространство, пре­вышающее суммарную площадь материков.

Биосферная стадия эволюции Земли началась с появлением и развити­ем на планете жизни, преобразующей другие ее оболочки.

Ископаемые остатки организмов были обнаружены в древнейших гор­ных породах. Так, в самых древних известных породах юго-запада Гренлан­дии (возраст 3,76 млрд лет при возрасте Земли 4,5-4,6 млрд лет) найден уг­лерод, имеющий биогенное происхождение. Приблизительно этим же пери­одом датируются отложения железистых кварцитов. Следовательно, в это время под влиянием жизнедеятельности одноклеточных водорослей, разла­гающих углекислый газ, в морской воде уже появился кислород. 3,5 млрд лет назад органический углерод составлял уже около 20 % содержания в экзогенной системе Земли. Возникновение почвенного покрова нашей пла­неты обусловлено выходом растений на сушу, произошедшим около 0,5 млрд лет назад.

В дальнейшей эволюции Земли на появление биосферы и развитие ее структуры значительное влияние оказало гелиоцентрическое расстояние и расположение планеты. Температурный режим поверхности нашей плане­ты (без техногенной составляющей) зависит от внешнего источника — Солнца (99,5 % всей энергии), а также притока внутреннего тепла (источником ко­торого служит распад радиоактивных минералов в гранитных породах). Уни­кальность Земли как планеты состоит в том, что она находится на един­ственно возможном расстоянии от Солнца (табл. 1.1), которое создает на ее поверхности температуру, обеспечивающую существование воды в жидком виде.

Другие параметры орбиты Земли обусловили бы резкое изменение ха­рактеристик окружающих ее оболочек — газовой (атмосферы), водной (гид­росферы) и твердой (литосферы). Если Землю мысленно переместить на орбиту Венеры, то из-за так называемого необратимого (убегающего) пар­никового эффекта ее водная оболочка исчезла бы в кратчайшие сроки.

Таблица 1.1 Основные характеристики некоторых планет Солнечной системы

Основные характеристики

Планета

Венера

Земля

Марс

Расстояние до Солнца, км

1,08-108

1,49-108

2,28-108

Экваториальный радиус, км

6051

6378

3398

Период вращения (d — дни, h — часы)

243 d

23,93h

24,62h

Ускорение свободного падения, см/с2

884

981

376

Температура, "С

457

15

-55

Давление на поверхности (МПа)

9000

1000

7

Парниковый эффект в плотных атмосферах планет (Земли, Венеры и др.) представляет собой нагрев внутренних слоев воздуха, обусловленный их прозрачностью для основной части излучения Солнца (в оптическом ди­апазоне) и поглощением инфракрасной части теплового излучения поверх­ностью планеты.

Парниковый эффект повышает среднюю температуру планеты. Убега­ющий парниковый эффект представляет собой замкнутый цикл, состоящий в том, например, что при уменьшении гелиоцентрического расстояния про­исходит повышение температуры поверхности планеты. Это приводит к до­полнительному испарению воды (рек, морей и океана), что вследствие по­глощения водяным паром инфракрасного (длинноволнового) излучения вле­чет за собой еще большее повышение температуры поверхности планеты, и, следовательно, увеличение испарения вод и т.д. Если окажется, что рост температуры внутренних слоев атмосферы планеты из-за парникового эф­фекта опережает ее понижение вследствие конденсации, то выпадение осад­ков прекращается, а вода (пар) диссоциирует (под действием ультрафиоле­тового облучения) на кислород и водород. Кислород может вступить во вза­имодействие с планетной корой, а наилегчайший из газов — водород навсег­да покинет планету. Именно такой оформилась атмосфера Венеры (табл. 1.2), и поэтому вероятность обнаружить на ней жизнь в традиционной, зем­ной форме мала.

Таблица 1.2 Основные компоненты планетных атмосфер, %

Компоненты

Планеты

Венера

Земля

Марс

ранняя

современная

Азот (Nj)

3,5

1,9

78,0

1,7

Кислород (От)

0

0

21,0

0,0

Углекислый газ (ССЬ)

96,5

98,0

0,03

98,0

Пары воды (НзО)

Следы

3 км

24 км

30 м
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   31


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации