Максимов А.С. Экология - файл n1.doc

приобрести
Максимов А.С. Экология
скачать (1141.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1142kb.19.09.2012 14:58скачать

n1.doc

  1   2   3   4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»
Профессор Максимов А.С.

Кафедра "Охрана труда, окружающей среды, строительство

и санитарная техника"
ЭКОЛОГИЯ


рабочий учебник модуля 1.

Биосфера и человек. Глобальные проблемы окружающей среды. Защита биосферы.




для студентов специальностей

260202 - Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий

260204 - Технология бродильных производств и виноделие

230102 - Автоматизированные системы обработки информации и управления

080502 – Экономика и управление на предприятии (по отраслям)

Москва – 2006

Модуль 1.

Биосфера и человек. Глобальные проблемы окружающей среды. Защита биосферы.

Тема 1. Введение

1.1. Основные понятия, законы и концепции.


Термин «экология» (от греч. «Ойкос» — дом, жилище и «ло­гос» - наука) был предложен более 100 лет назад выдающимся немецким естествоиспытателем Эрнстом Геккелем.

В буквальном смысле экология — это наука об условиях существования живых организмов, их взаимодействиях между со­бой и окружающей средой.

Экология — это также междисциплинарное системное научное направление [7, 10]. Возникнув на почве биологии, оно вклю­чает в себя элементы математики, физики, химии. Но экология и гуманитарная наука, поскольку от поведения че­ловека, его культуры во многом зависит судьба биосферы, а вме­сте с ней и человеческой цивилизации.

В зависимости от специфики решаемых экологических задач существуют ее разнообразные прикладные направления: инже­нерная, медицинская, химическая, космическая экология, агро­экология, экология пищи, экология человека и т.д.

Что является предметом исследования экологии? Экология изучает организацию и функционирование живых систем более сложных, чем организм, т. с. надорганизменных систем. Эти сис­темы получили название экологических систем или экосистем.

Экосистема — это безразмерная устойчивая система живых и неживых компонентов, в которой совершается внешний и внутрен­ний круговорот вещества и энергии [7]. В качестве примеров можно привести лесные экосистемы, почвы, гидросферу и т.д.

Самой крупной экосистемой, предельной по размерам и масштабам, является биосфера. Биосферой называют активную оболочку Земли, включающую все живые организмы Земли и находящуюся во взаимодействии с неживой средой (химической и физической) нашей планеты, с которой они составляют единое целое. Биосфера нашей планеты существует 3 млрд лет, она растет и усложняется наперекор тенденциям холодной энтро­пийной смерти; она несет разумную жизнь и цивилизацию. Биосфера существовала задолго до появления человека и может обойтись без него. Напротив, существование человека невоз­можно без биосферы.

Основоположником учения о биосфере является великий русский естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель Владимир Иванович Вернадский. Он разработал целостное учение о биосфере, её эволюции в ноосферу. Ноосфера – это высшая стадия развития биосферы, связанная с возникновением и становлением в ней цивилизованного человечества, когда его разумная деятельность становится главным определяющим фактором

С определением экосистемы тесно связано понятие биогеоценоза. Биогеоценоз – это эволюционно сложившаяся, пространственно ограниченная, длительно самоподдерживающаяся, однородная экологическая система, в которой функционально взаимосвязаны живые организмы и окружающая их абиотическая среда. Биогеоценоз характеризуется относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока солнечной энергии. Биогеоценозами являются: луга, леса, поля, водоемы.

Крупная региональная экосистема, ха­рактеризующаяся каким-либо основным типом растительности, называется биомом. Например, биом пустыни или влажного тро­пического леса. Гораздо меньшей системой является популяция, включающая группу особей одного вида, т. е. единого происхо­ждения, занимающая определенный участок. Более сложной системой, чем популяция, является сообщество, которое включа­ет все популяции, занимающие данную территорию. Таким об­разом, популяция, сообщество, биом, биосфера располагаются в иерархическом порядке от малых систем к крупным.

Важное следствие иерархической организации состоит в том, что по мере объединения компонентов в более крупные функ­циональные единицы на новых ступенях иерархической лестни­цы возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущих ступенях. Эти свойства нельзя предсказать исходя из свойств компонентов, составляющих новый уровень. Этот принцип по­лучил название эмерджентности. Суть его: свойства целого не­возможно свести к сумме свойств его частей. Например, водород и кислород, находящиеся на атомарном уровне, при соединении образуют молекулу воды, обладающую уже совершенно новыми свойствами. Другой пример. Некоторые водоросли и кишечно­полостные образуют систему коралловых рифов. Огромная продуктивность и разнообразие коралловых рифов — эмерджентные свойства, характерные только для рифового сообщества, но ни­как не для его компонентов, живущих в воде с низким содержа­нием биогенных элементов.

Деятельность организмов в экосистеме приспосабливает геохи­мическую среду к своим биологическим потребностям. Тот факт, что химический состав атмосферы и сильно забуференная физиче­ская среда Земли резко отличаются от условий на любой другой планете Солнечной системы, позволил сформулировать гипотезу Геи [12]. Согласно этой гипотезе именно живые организмы создали и поддерживают на Земле благоприятные для жизни условия.

Скорее всего зеленые растения и некоторые микроорганиз­мы сыграли основную роль в формировании земной атмосферы с ее высоким содержанием кислорода и низким содержанием углекислого газа. Гипотеза Геи подчеркивает важность изучения и сохранения этих регулирующих механизмов, которые позво­ляют атмосфере приспосабливаться к загрязнениям, обусловлен­ным деятельностью человека.

В состав экосистемы входят следующие компоненты:

• неорганические вещества (С, О2, N2, P, S, СО2, Н2О и др.), которые включаются в круговороты веществ;

• органические соединения (белки, углеводы, липиды и др.), связывающие биотическую (живую) и абиотическую (не­живую) компоненты экосистемы;

• воздушная, водная и субстратная среды, включающие климатический режим и другие физические факторы;

• продуценты, автотрофные (самопитающиеся) организмы, в основном зеленые растения, которые, используя энергию солнечного света, синтезируют органические вещества из углекислого газа и воды;

• консументы первого порядка (растительноядные живот­ные) и второго порядка (хищники), гетеротрофные орга­низмы, в основном животные, питающиеся другими орга­низмами;

• редуценты или деструкторы, в основном бактерии и гри­бы, живущие за счет разложения тканей умерших орга­низмов.

Образование органических веществ зелеными растениями при использовании энергии солнечного света происходит в про­цессе фотосинтеза:

6СО2 + 6Н2О  С6Н12О6 + 6О2 .

У зеленых растений Н2О окисляется с образованием газооб­разного кислорода О2, при этом СО2 восстанавливается до орга­нических веществ (в приведенном уравнении органическое веще­ство — глюкоза). У фотосинтезирующих бактерий синтезируются органические вещества, но не образуется кислород. Дыхание — процесс, обратный фотосинтезу, при котором органические ве­щества окисляются с помощью атмосферного кислорода.

Редуценты, разлагая отмершие остатки организмов, освобож­дают биогенные элементы (С, О2, N2, P, S и др.), которые по­ступают в круговорот, необходимый для существования экоси­стем.

Каждый год продуцентами на Земле создается около 100 млрд тонн органического вещества, что составляет глобальную продукцию биосферы. За этот же промежуток времени приблизи­тельно такое же количество живого вещества, окисляясь, пре­вращается в СО2 и Н2О в результате дыхания организмов. Этот процесс называется глобальным распадом. Но этот баланс сущест­вовал не всегда. Примерно 1 млрд лет назад часть образуемого продуцентами вещества не расходовалась на дыхание и не раз­лагалась, так как в биосфере еще не было достаточного числа консументов. В результате этого органическое вещество сохра­нялось и задерживалось в осадках. Преобладание синтеза орга­нических веществ над их разложением привело к уменьшению в атмосфере Земли углекислого газа и накоплению кислорода. Около 300 млн лет назад особенно большой избыток органиче­ской продукции привел к образованию горючих ископаемых, за счет которых человек позже совершил промышленную револю­цию. А более чем 60 млн лет назад выработалось колеблющееся стационарное соотношение между глобальной продукцией и распадом.

Однако за последние полвека в результате хозяйственной деятельности человека, связанной главным образом со сжигани­ем горючих ископаемых, концентрация СО2 в атмосфере повы­силась, а О2 — уменьшилась, что создает критическую ситуацию для устойчивости атмосферы. Таким образом, важнейшей харак­теристикой экосистем является круговорот веществ, определяе­мый глобальной продукцией и распадом.

Следующей важнейшей характеристикой экосистем является их кибернетическое поведение. Кибернетическое поведение экоси­стем определяется тем, что они обладают развитыми информа­ционными сетями, включающими потоки физических и химиче­ских сигналов, которые связывают все части экосистемы и управляют ею как единым целым. Отличие экосистем от кибер­нетических устройств, созданных человеком, заключается в том, что управляющие функции экосистемы сосредоточены внутри нее и диффузны. В кибернетических же системах, созданных че­ловеком, управляющие функции направлены вовне и специали­зированы.

При сравнении кибернетической системы с экосистемой можно найти нечто общее. В той и другой управление основано на обратной связи. Известно, что энергия обратной связи край­не мала по сравнению с инициируемой ею энергией, которая возбуждается в системе, идет ли речь о техническом устройстве, организме или экосистеме. Устройства, осуществляющие обрат­ную связь в живых системах, называются гомеостатическими механизмами. Гомеостаз в применении к организму означает под­держание его внутренней среды и устойчивость его основных физиологических функций. В применении к экосистеме гомеостаз означает сохранение ее постоянного видового состава и числа особей. Гомеостатические механизмы поддерживают ста­бильность экосистем, предупреждая полное выедание растений травоядными животными или катастрофические колебания чис­ленности хищников и их жертв и т.д.

Степень стабильности экосистем весьма различна и зависит как от жесткости окружающей среды, так и от эффективности внутренних управляющих механизмов. При этом выделяют два типа устойчивости:

резистентная устойчивость — способность оставаться в ус­тойчивом состоянии под нагрузкой. Так, лес из секвойи (высота деревьев выше 100 м, диаметр 6—11 м) устойчив к пожарам, поскольку эти деревья среди сородичей обладают самой толстой корой, содержат десятки тонн воды и т.д. Но если этот лес все-таки сгорит, то восстанавливается очень медленно;

упругая устойчивость (противоположна резистентной) — способность быстро восстанавливаться. Так, заросли кус­тарника чапараля легко выгорают, но быстро восстанавли­ваются.

Помимо систем обратной связи стабильность обеспечивает­ся избыточностью функциональных компонентов. Избыточ­ность хорошо объясняется на примере организма, имеющего парные органы (руки, ноги, глаза, уши, почки, легкие) и мно­гократно дублированные органы иммунитета. Избыточность характерна и для экосистемы. Если в экосистеме имеется несколько видов автотрофных зеленых растений, каждое из кото­рых имеет свой температурный диапазон, то скорость фото­синтеза в экосистеме может оставаться неизменной, несмотря на колебания температуры.

Мозг человека представляет собой устройство с низкими энергетическими характеристиками и с огромными способно­стями к управлению, поскольку при относительно малой за­трате энергии он способен продуцировать разнообразные мощные идеи. Это сделало человека самым могущественным существом на Земле. По крайней мере, это касается его спо­собности изменять функционирование экосистем, в том чис­ле и биосферы.

Основные характеристики экосистемы — ее размер, ее ус­тойчивость, процессы самовосстановления, самоочищения.

Размер экосистемы — пространство, в котором возможно осуществление процессов саморегуляции и самовосстановления всех составляющих экосистему компонентов и элементов.

Самовосстановление природной экосистемы — самостоятель­ный возврат природной экосистемы к состоянию динамического равновесия, из которого она была выведена воздействием при­родных и антропогенных факторов.

Самоочищение — естественное разрушение загрязнителя в среде в результате процессов, происходящих в экосистеме.

Экосистемы можно классифицировать по разным признакам. Б и о м н а я классификация экосистем основана на преобла­дающем типе растительности в крупных регионах. В водных ме­стообитаниях, где растительность малозаметна, в основе выделе­ния экосистем находятся главные физические черты среды, на­пример «стоячая вода», «текущая вода» и т.д.

Биомная классификация экосистем

Наземные биомы:

Тундра: арктическая и альпийская

Хвойные леса

Листопадный лес умеренной зоны

Степь умеренной зоны

Тропические гарсленд и саванна

Пустыня: травянистая и кустарниковая

Вечнозеленый тропический дождевой лес

Пресноводные экосистемы:

Лентические (стоячие воды): озера, пруды и т.д.

Лотические (текучие воды): реки, ручьи и т.д.

Заболоченные угодья: болота и болотистые леса

Морские экосистемы:

Открытый океан (пелагическая)

Воды континентального шельфа (прибрежные воды)

Регионы апвеллинга (плодородные районы с продуктив­ным рыболовством)

Эстуарии (прибрежные бухты, проливы, устья рек и т.д.)

Использование в экосистемах различных источников энер­гии — Солнца, химического топлива — позволило выделить че­тыре фундаментальных вида экосистем по энергетическому при­знаку.

• Движимые солнцем несубсидируемые экосистемы — при­родные системы, полностью зависящие от прямого сол­нечного излучения. К их числу относятся открытые участ­ки океанов, крупные участки горных лесов и большие глу­бокие озера. Экосистемы этого типа получают мало энергии и имеют малую продуктивность. Однако они крайне важны, так как занимают огромные площади. Это основной модуль жизнеобеспечения биосферы. Здесь очищаются большие объемы воздуха, возвращается в оборот вода, формируются климатические условия и т. д.

• Экосистемы, движимые Солнцем, но субсидируемые дру­гими естественными источниками. Примерами такой эко­системы являются эстуарии рек, морские проливы и лагу­ны. Приливы и течения способствуют более быстрому круговороту минеральных элементов питания, поэтому эс­туарии более плодородны, чем прилегающие участки океана или суши.

• Экосистемы, движимые Солнцем и субсидируемые чело­веком. Примером их являются агроэкосистемы (поля, ко­ровники, свинарники, птицефабрики и т.д.).

• Экосистема, движимая топливом — индустриально-городс­кая экосистема, в которой энергия топлива не дополняет, а заменяет солнечную энергию. Потребность в энергии плотно заселенных городов на 2—3 порядка больше того потока энергии, который поддерживает жизнь в естествен­ных экосистемах, движимых Солнцем. Поэтому на не­большой площади города может жить большое количество людей.

Концепция продуктивности. Совокупность организмов в эко­системе в момент наблюдения называют биомассой, скорость продуцирования биомассы — продуктивностью. Различают первичную продуктивность — скорость, с которой проду­центы (зеленые растения) в процессе фотосинтеза связывают энергию и запасают ее в форме органических веществ, и вторичную продуктивность — скорость образования био­массы консументами.

Высокая продуктивность сельского хозяйства в развитых странах поддерживается ценой больших вложений энергии и се­лекционной работой, направленной на выведение высокоуро­жайных сортов растений и высокопродуктивных пород живот­ных. Этот вспомогательный поток энергии называется энергети­ческой субсидией. Если в XIX в. страны мира делились на промышленно развитые и аграрные, то в XX возникла ситуация, при которой чем более развита страна, тем выше продуктив­ность ее сельского хозяйства. Именно развитые страны могут себе позволить соответствующие энергетические субсидии в сельское хозяйство.

Существует принципиальная разница в поведении энергии и материи. Материя циркулирует в системе; элементы и вещества, входящие в состав живого, имеют свои циклы, свои круговоро­ты. Энергия, однажды использованная экосистемой, превраща­ется в тепло и утрачивается для системы.

Пищевые цепи, пищевые сети. Перенос веществ и энергии пищи от ее источника — зеленых растений — через ряд организ­мов, от одного звена потребителей к другому называется пище­вой или трофической цепью. Рациональное поведение звеньев трофической цепи определяется не эффективностью добывания пищи, а умеренностью. Поэтому в экосистемах остаются лишь виды, хорошо выполняющие свои биологические функции — живущие и дающие жить другим. Особенности человека как биологического вида в трофических цепях состоят в следующем:

• человек всеяден и может жить то за счет одних, то за счет других звеньев трофической цепи; это снимает с него узду умеренности;

• он может приближать к себе ресурсы с помощью одомаш­нивания растений и животных или привозить их, выходя из-под контроля среды в месте проживания;

• он может уходить из нарушенной им цепи в другую. Это дает человеку чувство свободы, однако это свобода от не­медленного ответного воздействия и от ответственности перед потомками.

Трофическая структура экосистемы состоит из ряда парал­лельных и переплетающихся пищевых цепей и называется пище­вой или трофической сетью.

Метаболизм и размеры особей. При неизменном энергетиче­ском потоке в пищевой цепи более мелкие организмы имеют более высокую интенсивность обмена, более высокий удельный метаболизм (метаболизм в пересчете на 1 кг массы), чем круп­ные организмы. При этом мелкие организмы создают относи­тельно меньшую биомассу, чем крупные. Так, биомасса бакте­рий, имеющихся в данный момент в экосистеме, гораздо ниже биомассы млекопитающих. Эта закономерность получила назва­ние правила Одума. Это правило заслуживает особого внимания, поскольку из-за антропогенного нарушения природы происхо­дит измельчание организмов, которое неминуемо должно при­вести к общему снижению продуктивности и к разладу в экоси­стемах.

При измельчании особей выход биомассы с единицы площа­ди в силу более плотного заселения пространства увеличивается. Слоны не дадут такой биомассы и продукции с единицы площа­ди, которую способна дать саранча. Это — закон удельной про­дуктивности. Так, мелкие предприятия и фермы в сумме производят больший объем хозяйственной продукции, чем крупные, тем более крупнейшие.

Исчезновение видов, представленных крупными особями, меняет структуру экосистем. При этом организмы одной трофи­ческой группы замещают друг друга. Так, копытных в степи и саванне сменяют грызуны, а в ряде случаев — растительноядные насекомые. Это — принцип экологического дублирования.

В результате потери энергии при переносе ее по трофиче­ской цепи и таких факторов, как зависимость метаболизма от размеров особи, каждая экосистема приобретает определенную трофическую структуру. Ее можно представить в виде экологи­ческих пирамид. Если принять, что в вещество тела животного переходит в среднем 10% энергии съеденной пищи, то за счет 1 т растительной массы может образоваться 100 кг массы тела травоядного животного, а за счет последнего — 10 кг массы тела хищников.

Экологические факторы. На состояние окружающей среды и на живые организмы оказывают сильное влияние различные экологические факторы [7]. Экологический фактор — любое ус­ловие среды, способное оказывать прямое или косвенное воз­действие на живые организмы. Экологические факторы делятся на три категории: 1) абиотические — факторы неживой природы; 2) биотические — факторы живой природы; 3) антропогенные — факторы человеческой деятельности.

Приспособительные реакции организмов к тем или иным факторам среды определяются периодичностью их воздействия. К первичным периодическим факторам относятся явления, свя­занные с вращением Земли, — смена времен года, суточная сме­на освещенности и т.д. Эти факторы действовали еще до появ­ления жизни на Земле, и возникающие живые организмы долж­ны были сразу адаптироваться к ним. Вторичные периодические факторы — следствия первичных, это влажность, температура, осадки и т.д. К непериодическим факторам относятся стихий­ные явления, а также факторы, имеющие техногенную природу.

Абиотические факторы наземной среды:

1. Свет. Поступающая от Солнца лучистая энергия распре­деляется по спектрам следующим образом. На видимую часть спектра с длиной волны 400-750 нм приходится 48% солнечной радиации. Наиболее важную роль для фотосинтеза играют оран­жево-красные лучи, на которые приходится 45% солнечной ра­диации. Инфракрасные лучи с длиной волны более 750 нм не воспринимаются многими животными и растениями, но явля­ются необходимыми источниками тепловой энергии. На ультра­фиолетовую часть спектра — менее 400 нм - приходится 7% солнечной энергии.

2. Ионизирующее излучение — это излучение с очень высокой энергией, способное выбивать электроны из атомов и присоеди­нять их к другим атомам с образованием пар положительных и отрицательных ионов. Источник ионизирующего излучения — радиоактивные вещества и космические лучи. Доза излучения (1 рад) — это такая доза излучения, при которой на 1 г ткани поглощается 100 эрг энергии. Единица дозы излучения, которую получает человек, называется бэр (биологический эквивалент рентгена); 1 бэр равен 0,01 Дж/кг.

Таблица 1.1.

Дозы излучения


Источник излучения

Доза

Фоновое облучение за год

100 мбэр

Допустимое облучение за год

500 мбэр

Телевизор, компьютер

500 мбэр

Рентгенография зубов

3 бэр

Рентгенография желудка

25 бэр

Лучевая болезнь (легкая)

100 бэр

Лучевая болезнь (тяжелая)

450 бэр

Допустимые аварийные облучения населения

10 бэр


В течение года человек в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю жизнь (в среднем 70 лет) 7 бэр.

3. Влажность атмосферного воздуха — параметр, характери­зующий процесс насыщения его водяными парами. Разность между максимальным (предельным) насыщением и данным на­сыщением называется дефицитом влажности. Чем выше дефи­цит, тем суше и теплее, и наоборот. Растения пустынь приспо­сабливаются к экономному расходованию влаги. Они имеют длинные корни и уменьшенную поверхность листьев. Пустын­ные животные способны к быстрому и продолжительному бегу для длинных маршрутов на водопой. Внутренним источником воды у них служит жир, при окислении 100 г которого образует­ся 100 г воды.

4. Осадки являются результатом конденсации водяных паров. Они играют важную роль в круговороте воды на Земле. В зави­симости от характера их выпадения выделяют гумидные (влаж­ные) и аридные (засушливые) зоны.

5. Газовый состав атмосферы. Важнейшим биогенным эле­ментом атмосферы, который участвует в образовании белков в организме, является азот. Кислород, поступающий в атмосферу в основном от зеленых растений, обеспечивает дыхание. Угле­кислый газ является естественным демпфером солнечного и ответного земного излучений. Озон выполняет экранирующую роль по отношению к ультрафиолетовой части солнечного спектра.

6. Температура на поверхности Земли определяется темпера­турным режимом атмосферы и тесно связана с солнечным излу­чением. Для большинства наземных животных и растений тем­пературный оптимум колеблется от 15 до 30С. Некоторые мол­люски живут в горячих источниках при температуре до 53°С, а некоторые сине-зеленые водоросли и бактерии — до 70—90°С. Глубокое охлаждение вызывает у насекомых, некоторых рыб и пресмыкающихся полную остановку жизни — анабиоз. Так, зи­мой карась вмерзает в ил, а весной оттаивает и продолжает обычную жизнедеятельность. У животных с постоянной темпе­ратурой тела, у птиц и млекопитающих состояние анабиоза не наступает. У птиц в холодные времена отрастает пух, у млекопи­тающих - густой подшерсток. Животные, у которых зимой кор­ма недостаточно, впадают в спячку (летучие мыши, суслики, барсуки, медведи).

Абиотические факторы водной среды:

На долю Мирового океана приходится 71% земной поверх­ности. Водная среда отличается от наземной плотностью и вяз­костью. Плотность воды в 800 раз, а вязкость в 55 раз больше плотности воздуха. Наряду с этим важнейшими особенностями водной среды являются: подвижность, температурная стратифи­кация, прозрачность и соленость, от которых зависит фотосин­тез бактерий и фитопланктона и своеобразие среды обитания гидробионтов.

Биотические факторы окружающей среды:

Под биотическими факторами понимают совокупность влия­ний жизнедеятельности одних организмов на другие.

Антропогенные факторы окружающей среды.

Антропогенные факторы окружающей среды обязаны своим происхождением комплексной техногенной деятельности чело­века на Земле, включающей его бытовую сферу (сжигание мусо­ра и отходов, строительство и т.д.) и производственную деятель­ность (все отрасли промышленной индустрии, сельское хозяйст­во, нефте-, газо- и горнодобывающие отрасли и т.д.).

Лимитирующие факторы: законы минимума и толерантности:

В 1840 г. Ю. Либихом был сформулирован закон минимума, согласно которому развитие растений лимитируется не теми элементами питания, которые присутствуют в почве в изобилии, а теми, которых очень мало (например, цинк или бор). Закон минимума справедлив и для животных, и для человека. Здоровье человека определяется в том числе и специфическими вещест­вами, которые присутствуют в организме в ничтожных количе­ствах (витамины, микроэлементы).

Любому живому организму или сообществу организмов не­обходимы не вообще температура, влажность, пища и т.д., а их определенный режим, т. е. границы допустимых колебаний этих факторов. Диапазон между экологическим минимумом и эко­логическим максимумом составляет пределы устойчивости, т. е. толерантности данного организма — этот закон толерантности был сформулирован в 1910 г. В. Шелфордом.

Ценность концепции лимитирующих факторов в том, что она дает возможность исследования самых сложных экологических ситуаций. Если для организма характерен широкий диапазон то­лерантности к фактору, который присутствует в среде в умерен­ных количествах, то такой фактор не может быть лимитирующим. Напротив, если организм обладает узким диапазоном толерантно­сти к какому-нибудь изменчивому фактору, то этот фактор заслу­живает изучения, так как может быть лимитирующим.

Биогеохимические циклы. В экосистемах очень важна роль биогеохимических циклов [7]. Биогенные элементы — С, О2, N2, P, S, СО2, Н2О и другие - в отличие от энергии удержива­ются в экосистемах и совершают непрерывный круговорот из внешней среды в организмы и обратно во внешнюю среду. Эти замкнутые пути называют биогеохимическими циклами. В каждом круговороте различают два фонда: резервный, включающий большую массу движущихся веществ, в основном небиологиче­ских компонентов, и подвижный, или обменный, фонд — по ха­рактеру более активный, но менее продолжительный, отличи­тельной особенностью которого является быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением.

Биогеохимические циклы можно подразделять на два типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в ат­мосфере и гидросфере (океан), 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

1.2. Человек и биосфера


Давление человека на биосферу началось задолго до наступления этапа промышленной эволюции, ибо целые цивилизации погибли еще до нашей эры. Среди невозвратно погибших цивилизаций — Средиземноморская, цивилизация Майя, цивилизация острова Пасхи и др. Катастрофические экологические явления в прошлом были в основном связаны не с загрязнением природной среды, как сейчас, а с ее трансформациями. Главная из них — деградация почв, эрозия, засоление и т.д.

Вследствие антропогенной нагрузки на биосферу сегодня возникли новые экологические проблемы, которых не было в XIX столетии [5, 7, 11]:

• началось потепление климата нашей планеты. В результате «парникового эффекта» температура поверхности Земли за последние 100 лет возросла на 0,5—0,6°С. Источниками СО2, ответственными за большую часть парникового эф­фекта, являются процессы сжигания угля, нефти и газа и нарушение деятельности сообществ почвенных микроор­ганизмов тундры, потребляющих до 40% выбрасываемого в атмосферу CO2.

• значительно ускорился процесс подъема уровня Мирового океана. За последние 100 лет уровень моря поднялся на 10—12 см и сейчас этот процесс десятикратно ускорился. Это грозит затоплением обширных территорий, лежащих ниже уровня моря (Голландия, область Венеции, Санкт-Петербург, Бангладеш и др.);

• произошло истощение озонового слоя атмосферы Земли (озоносферы), задерживающего губительное для всего жи­вого ультрафиолетовое излучение. Считается, что главный вклад в разрушение озоносферы вносят хлор-фтор-углероды (т. е. фреоны). Они используются в качестве хладоагентов и в баллончиках с аэрозолями. В 1996 г. была принята международная декларация, запрещающая ис­пользование наиболее опасных хлор-фтор-углеродов. При соблюдении условий декларации для полного восстанов­ления озонового слоя потребуется не менее 100 лет и с на­чала XXI в. можно ожидать постепенный рост толщины «экрана» озоносферы;

• происходит интенсивное опустынивание и обезлесение планеты Земля. В Азии и Африке процесс опустынивания идет со скоростью 6 млн га в год. Главной причиной опус­тынивания является неоправданный рост поголовья скота, вытаптывающего растительный покров. В России это про­исходит в Калмыкии и Нижнем Поволжье. Интенсивно вырубаются леса в Бразилии и России. Сведение лесов приводит к снижению продукции кислорода, сопровож­дающей процесс фотосинтеза;

• интенсивно загрязняется Мировой океан. Загрязнение со­провождает разработку морских месторождений нефти и является результатом промышленных и коммунальных стоков в океан. Мировой океан в результате фотосинтети­ческой деятельности одноклеточных зеленых водорослей дает 2/3 продукции кислорода, насыщающего атмосферу. Наибольшую опасность для жизни Океана как живого со­общества представляет нефтяное загрязнение. Сейчас в Океан ежегодно выливается 10 млн т нефти, углеводороды которой разрушаются микроорганизмами, превращающи­ми нефть в углекислый газ и воду. Но защитные силы Океана не безграничны. Модельные расчеты показали, что одновременное попадание в Океан 25 млн т нефти унич­тожит это уникальное живое сообщество, т. е. буквально перекроет кислород биосфере.

Поступление кислорода в атмосферу Земли в результате фотосинтетической деятельности ежегодно составляет 240— 300 млрд т. Организмы биосферы расходуют на дыхание 90% этого количества, оставшиеся 10% — 24—30 млрд т расходуются промышленностью. Но промышленность при нынешних темпах ее развития через 10-20 лет может потреблять уже 57— 60 млрд т кислорода. Если не ограничить и не изменить техно­логию сжигания горючих ископаемых, то через 100 лет содержа­ние кислорода в атмосфере снизится с 21 до 8%.

Химические и радиационные загрязнения природы, умень­шение толщины озонового слоя подавляют прежде всего иммун­ную систему живых организмов, в том числе и человека, вызывая иммуннодефицитное состояние организма. При заболевании СПИДом особый вирус поражает иммунную систему человека. В результате организм теряет защиту и может погибнуть от самого простого заболевания. В отличие от вируса СПИДа, обладаю­щего огромной разрушительной силой, загрязнения действуют медленно, но столь же губительно.

В результате безудержной техногенной агрессии средняя продолжительность жизни в России находится в конце четвер­того десятка стран мира, по выживаемости детей в возрасте до 1 года (по детской смертности) — в конце пятого десятка стран (на уровне африканских стран), отставая от Индии, Бразилии и Южной Кореи. Сегодня смертность в России превышает рож­даемость в 1,7 раза.

В России сложилась беспрецедентная ситуация со смертностью мужчин в трудоспособном возрасте от несчаст­ных случаев, отравлений и травм. Для стран Европы, США и Японии доля умерших от этих причин составляет 5—5,5%, а в России 22—25%. В России у 40% мужчин средняя продолжитель­ность жизни составляет 58 лет. Столь драматическая ситуация, уже приведшая к депопуляции, когда смертность существенно возрастает, а рождаемость падает, свойственна исключительно нашей стране. Это является результатом резкого ухудшения эко­логической обстановки, разрушения ранее существовавших в стране систем общей профилактики заболеваний и пренебреже­ния к правилам и нормам безопасности жизнедеятельности.

Одним из главных факторов, приведших к ухудшению при­родной среды России, стало необоснованное развитие отраслей минерально-сырьевого комплекса — добывающей промышлен­ности. Численность населения России составляет менее 3% об­щемировой, но до последнего времени Россия производила свыше 20% мирового объема продукции горнодобывающей промышленности, и большая часть этого сырья экспортировалась. В этом отношении Россия мало отличается от стран Третьего ми­ра, которые являются сырьевыми придатками промышленно развитых стран. Структура российской добывающей промыш­ленности такова, что на производство ее конечной продукции расходуется менее 7% сырьевой массы, извлекаемой из недр Земли. Здесь и терриконы вблизи угольных шахт, насыпанные прямо на плодородный чернозем, и неполное извлечение полез­ных ископаемых из недр, и сжигание попутного газа в факелах, и т.д. Так, например, для поднятия нефти из скважин во всем мире применяется газ, а в России из-за отсутствия соответст­вующего компрессорного оборудования в скважину закачивается вода. В результате из скважин берут только 30% нефти, вода смешивается с нефтью и т.д. К тому же именно в добывающей промышленности наблюдается самый высокий уровень травма­тизма среди работающих.

В структуре экспорта России кроме сырой нефти, газа и не­разделанного на пиломатериалы леса имеется металл и мине­ральные удобрения. На мировом рынке у России покупают и черные, и цветные металлы. Однако металлургия — одно из са­мых экологически грязных производств. Поэтому покупатели нашей металлургической продукции предпочитают иметь гряз­ные производства в России, а не у себя дома. То же самое отно­сится к промышленности минеральных удобрений. Чтобы ми­нимизировать, а затем и вовсе уйти от последствий интенсив­ного загрязнения среды обитания, необходимо активно внедрять чистые технологии, что позволит значительно увеличить про­должительность жизни; развивать наукоемкие технологии, широкомасштабно используя компьютеризацию; совершенствовать постоянно действующее эффективное природоохранное законо­дательство.

Мировой опыт показывает, что для стабилизации экологиче­ской ситуации в стране нужно затратить не менее 3% валового национального продукта, а для улучшения экологической ситуа­ции — необходимо уже 5%. Такие расходы несут Германия, Анг­лия и Швеция. Самые большие затраты на природоохранные мероприятия у США — 7%. По данным 1989 г., затраты СССР на эти цели составляли 1,5%, а в России, по данным Комитета по экологии Государственной Думы, выделяется на эти цели не более 0,5%.

1.3. Виды и источники загрязнения окружающей среды


Загрязнение окружающей среды — это процесс привнесения в среду или возникновение в ней новых, обычно не характерных для нее физических, химических, биологических агентов, оказы­вающих негативное воздействие. Существуют три этапа загряз­нений: физическое (солнечная радиация, электромагнитное из­лучение и т.д.), химическое (аэрозоли, тяжелые металлы и т.д.), биологическое (бактериологическое, микробиологическое). Ка­ждый тип загрязнения имеет характерный и специфичный для него источник загрязнения — природный или хозяйственный объект, являющийся началом поступления вещества-загрязни­теля в окружающую среду. Различают природные и антропоген­ные источники загрязнения.

Чтобы обеспечить свое существование, человечество должно иметь пищу, воду, кров, одежду и т.д. Все это с неизбежностью предполагает образование различного рода отходов, которые по­ступают в окружающую среду. Во избежание ненужного, а порой и непоправимого ущерба, наносимого природной среде, такое воздействие на среду должно тщательно планироваться. При этом следует сочетать удовлетворение потребностей человека за счет природы с активной защитой природной среды от послед­ствий человеческой деятельности. Как правило, эти цели не ис­ключают друг друга, хотя в некоторых случаях приходится при­нимать компромиссные решения. Например, количество отхо­дов, приходящихся на типичный американский город с населением 1 млн человек, является поразительным (рис. 1.1). Ежедневно в городскую канализацию поступает 80% количества воды, которое приходится на одного жителя (0,6 т); образуется 150т сажи, зольной пыли и других загрязнителей воздуха и 2000 т твердых отходов.


Рис. 1.1. Основные входные (вода, пища, топливо) и выходные (сточные воды, твердые отходы, загрязнители воздуха) потоки города
Теоретически в условиях города возможно избежать загряз­нения окружающей среды: получать чистую воду из сточных вод, а на иле сточных вод выращивать сельскохозяйственную продукцию. Даже СО2 и Н2O, выделяемые при дыхании, можно было бы превратить с помощью растений и водорослей в угле­воды и кислород. Однако согласно законам термодинамики та­кое изолированное существование веществ не может продол­жаться бесконечно долго.

Любая деятельность человека оказывает воздействие на сум­марные ресурсы Земли. Казалось бы, в результате такой дея­тельности ресурсы Земли должны иссякнуть. Однако не следует забывать, что Земля постоянно получает приток новой энергии, источником которой является Солнце.

Таким образом, деятельность человека причиняет ущерб ок­ружающей среде независимо от его добрых намерений и задача состоит в том, чтобы сделать последствия этой деятельности наименее пагубными.

Загрязнения окружающей среды (ОС) можно классифицировать (рис. 1.2) на физические (шум, вибрации, различные виды излуче­ний) и химические (различные вещества: в воздухе — это токсич­ные газы и пары, в воде и почве — ионы тяжелых металлов).



Рис. 1.2. Антропогенные загрязнения ОС

Энергетические установки.

Много загрязняющих веществ поступает в атмосферный воздух от энергетических установок, работающих на углеводородном топливе (бензине, керосине, дизельном топливе, ма­зуте, угле и др.). Количество этих веществ определяется составом, массой сжигаемого топлива и организацией процесса сгорания.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются транс­портные средства с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) и тепло­вые электрические станции (ГЭС). Доля загрязнений атмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГГДУ) и ракетных двигателей (РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и крупных промышленных центрах ограничено. В местах активного использования ГГДУ и РД (аэродромы, испытательные станции, стар­товые площадки) загрязнения, поступающие в атмосферу от этих источников, сопоставимы с загрязнениями от ДВС и ТЭС, обслужи­вающих эти объекты.

Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках,— нетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Однако кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числе канцерогенный бенз(а)пирен, несгоревшие частицы твердого топлива и т. п.

При сжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксидов азота. Например, подмосковные угли имеют в своем составе 2,5...6,0 % серы и 30...50 % золы. Материальный баланс современной угольной ТЭС показан на рис. 1.3.




Рис. 1.3. Материальный баланс современной угольной ТЭС мощностью 1000 МВт с эффективностью очистки выбросов от твердых веществ 0,99:

1 — электрофильтр; 2 — парогенератор; 3 — турбина; 4 —генератор; 5 конденсатор

Перевод котлов на жидкое топливо (мазут) существенно уменьшает образование золы, но практически не снижает выбросы диоксида серы, так как мазуты, применяемые в качестве топлива, содержат 2 % и более серы. Дымовые газы, образующиеся при сжигании мазута, содержат, кроме того, оксиды азота, газообразные и твердые продукты неполного сгорания. Так же, как и при сгорании твердого топлива, отходящие газы содержат соединения тяжелых металлов. При сжигании природного (неочищенного) газа в дымовых выбросах содержатся оксиды азота.

Исследования показывают, что вблизи электростанции, выбрасы­вающей в сутки 280...360 т диоксида серы, максимальные концентрации его с подветренной стороны на расстоянии 200...500, 500...1000 и 1000...2000 м составляют соответственно 0,3...4,9 , 0,7...5,5 и 0,22...2,8 мг/м3.

Автомобильный транспорт также является источником загрязнения атмосферы. Так как число автомобилей непрерывно возрастает (в 1990 г. в мире эксплуатировали 420 млн. автомобилей, а в 2010 г. их число достигнет 520 млн.), особенно в крупных городах, то растет и валовой выброс вредных продуктов в атмосферу. Автотранспорт относится к движущимся источникам загрязнения, широко встречающимся в жи­лых районах и местах отдыха.

Токсичными выбросами ДВС являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает ~ 45 % углеводородов от их общего выброса.

Исследования состава отработавших газов ДВС показывают, что в них содержится несколько десятков компонентов, основные из кото­рых приведены в табл. 6.1. Диоксид серы образуется в отработавших газах в том случае, когда сера содержится в исходном топливе (дизель­ное топливо).

Анализ данных, приведенных в табл. 1.2, показывает, что наиболь­шей токсичностью обладает выхлоп карбюраторных ДВС за счет большого выброса оксида углерода, оксидов азота, углеводородов и др. Дизельные ДВС выбрасывают в больших количествах сажу, которая в чистом виде нетоксична. Однако частицы сажи, обладая высокой адсорбционной способностью, несут на своей поверхности частицы токсичных веществ, в том числе и канцерогенных. Сажа может дли­тельное время находиться во взвешенном состоянии в воздухе, увели­чивая время воздействия токсичных веществ на человека.

Таблица 1.2.

Состав отработавших газов ДВС

Компонент

Объемная доля компонента, %

Примечание

карбюраторные ДВС

дизельные

Азот

74...77

76...78

Не токсичны

Кислород

0,3...8

2...18




Пары воды

3,0...5,5

0,5...4,0




Диоксид углерода

5,0...12,0

l,0...10,0




Водород

0...5,0






Оксид углерода

0,5...12,0

0,01...0,50

Токсичны

Оксиды азота (в пересчете на NO2)

До 0,8

0,0002...0,5




Углеводороды

0,2...3,0

0,009...0,5




Альдегиды

До 0,2 мг/л

0,001...0,09 мг/л




Сажа

0...0,04 г/м3

0,01...1,1 г/м3




Бенз(а)пирен

10...20 мкг/м3

До 10 мкг/м3




Состав отработавших газов ДВС зависит от режима работы двига­теля. У двигателя, работающего на бензине, при неустановившихся режимах (разгоне, торможении) нарушаются процессы смесеобразова­ния, что способствует повышенному выделению токсичных продуктов. В дизелях с уменьшением нагрузки содержание токсичных компонен­тов в отработавших газах уменьшается, а при работе на режиме максимальной нагрузки возрастает за счет роста выбросов оксида углерода и углеводородов.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния авто­мобилей и особенно от двигателя — источника наибольшего загрязне­ния. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы оксида углерода увеличиваются в 4... 5 раза. Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу за срезом выпускной трубы автомобиля, 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5...3 кг свинца в год. Концент­рация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине:

Концентрация свинца в бензине, г/л

0,15

0,20

0,25

0,50

Концентрация свинца в воздухе, мкг/м3

0,40

0,50

0,55

1,00


Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированного бензина неэтилированным.

Выхлопные газы ГТДУ содержат такие токсичные компоненты, как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, сажу, альдегиды и др. Содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания сущест­венно зависит от режима работы двигателя. Высокие концентрации оксида углерода и углеводородов характерны для ГТДУ на пониженных режимах (при холостом ходе, рулении, приближении к аэропорту, заходе на посадку), тогда как содержание оксидов азота существенно возрастает при работе на режимах, близких к номинальному (взлете, наборе высоты, полетном режиме).

Суммарный выброс токсичных веществ в атмосферу самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топ­лива до 20...30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов. Отмечается влияние ГТДУ на озоновый слой и накопление углекислого газа в атмосфере.

Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказы­вают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям.

1.4. Критерии оценки качества окружающей среды


Токсикологическая характеристика технологических процес­сов требует обоснования рекомендаций по такому изменению производства, чтобы уменьшить количество вредных полупро­дуктов или побочных соединений или исключить их, и медико-технических требований к планированию производственных по­мещений, аппаратуре, санитарно-техническому оборудованию, в том числе очистному или рассеивающему, и — в случае необхо­димости — к индивидуальным средствам защиты. В основе этого лежит установление предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в различных средах.

В воздушной среде:

• ПДКр.зпредельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3. Эта концентрация при ежедневной (кроме выходных дней) работе в пределах 8 ч или другой про­должительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должна вызывать в состоянии здоровья на­стоящего и последующего поколений заболеваний или откло­нений, обнаруживаемых современными методами исследова­ния в процессе работы. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания ра­ботающих;

• ПДКм.рпредельно допустимая максимальная разовая кон­центрация вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта кон­центрация при вдыхании в течение 20 мин не должна вызывать рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека;

• ПДКс.спредельно допустимая среднесуточная концентра­ция токсичного вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неограниченно продолжи­тельном вдыхании.

В водной среде:

• ПДКвпредельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового во­допользования, мг/л. Эта концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на органы человека в течение всей его жизни, а также на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользова­ния;

• ПДКв.рпредельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л;

• Интегральные показатели для воды:

БПК — биологическая потребность в кислороде — количест­во кислорода, использованного при биохимических про­цессах окисления органических веществ (исключая про­цессы нитрификации) за определенное время инкубации пробы (2, 5, 20, 120 суток), мг О2/л воды (БПКп — за 20 суток, БПК5 — за 5 суток);

ХПК — химическая потребность в кислороде, определенная бихроматным методом, т. е. количество кислорода, экви­валентное количеству расходуемого окислителя, необходи­мого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, мг О2/л воды.

По отношению БПКп /ХПК судят об эффективности биохи­мического окисления веществ.

В почве:

• ПДКппредельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы, мг/кг. Эта концентрация не должна вызы­вать прямого и косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы;

• ПДКпр (ДОК) — предельно допустимая концентрация (до­пустимое остаточное количество) вещества в продуктах питания, мг/кг.

Если величина ПДК в различных средах не установлена, действует временный гигиенический норматив ВДК (ОБУВ) — временно допустимая концентрация (ориентировочно безопас­ный уровень воздействия) вещества. Временный норматив уста­навливается на определенный срок (2—3 года).

Различные вещества могут оказывать сходное неблагоприят­ное воздействие на организм. Например, существует эффект суммации для диоксида азота и формальдегида, фенола и ацето­на, этанола и целой группы органических веществ. Для токсич­ных веществ безопасная концентрация определяется соотноше­нием С/ПДК < 1, где С — фактическая концентрация вещества в среде.

Допустим, что в воздухе концентрация фенола Сф = 0,345 мг/л, ацетона Сац = 0,009 мг/л, а ПДКф = 0,35 мг/л, ПДКац = 0,01 мг/л. Таким образом, для каждого из веществ указанное соотношение меньше 1:

С1/ПДК1 < 1; С2/ПДК2 < 1.

Но поскольку эти вещества обладают эффектом суммации, то общее загрязнение фенолом и ацетоном превысит предельно допустимое, так как

С1/ПДК1 + С2/ПДК2 = 0,986 + 0,9 = 1,886 > 1 .

Таким образом, сумма отношений концентраций к ПДК ве­ществ, обладающих эффектом суммации, не должна превышать единицы.

Для более полной оценки качества среды сравнительно не­давно стали использовать другой критерий — ПДЭН — предельно допустимую экологическую нагрузку, для воды — это ПДС — пре­дельно допустимый сброс, г/с; для воздуха — ПДВ — предель­но допустимый выброс, г/с. Эти величины характеризуют на­грузку, оказываемую предприятием на окружающую среду в единицу времени, и должны обязательно входить в экологиче­ский паспорт (или другой подобный документ) предприятия.

Недостатком изложенной выше схемы критериев оценки ка­чества среды является разрозненность природоохранных функ­ций различных министерств и ведомств, а также часто очень различающиеся значения ПДК в разных странах.

Контрольные вопросы


1. Дайте определение экосистемы.

2. Как вы понимаете гипотезу Геи?

3. Сформулируйте принцип эмерджентности.

4. В результате каких процессов биосфера накопила горючие ископаемые — основу промышленной революции?

5. Расскажите о биомной и энергетической классификации экосистем.

6. Сформулируйте правило Одума, закон удельной про­дуктивности и принцип экологического дублирования.

7. Перечислите абиотические факторы окружающей среды.

8. Сформулируйте законы минимума и толерантности.

9. В чем заключаются глобальные экологические проблемы XX века?

10. Какие два основных критерия оценки качества окружаю­щей среды вы знаете? В чем их различие?

11. Какие основные виды ПДК (предельно допустимой кон­центрации) для воздушной среды вы знаете? Укажите еди­ницы измерения.

12. Приведите два различных вида ПДК для водной среды. В чем их различие? Каковы единицы измерения?

13. Какие существуют интегральные показатели качества во­ды? Каковы их единицы измерения?

14. Что такое эффект суммации? Приведите примеры.

15. Что означают аббревиатуры ПДК, ОБУВ, ПДЭН? В каких случаях эти показатели применяются для оценки качества среды? Каковы их единицы измерения?

16. Какие основные вещества являются загрязнителями окру­жающей среды в современном городе?

17. Как можно классифицировать антропогенные загрязнения окружающей среды? Приведите примеры.

18. Какие вопросы следует решить человечеству для сохране­ния биосферы Земли? Приведите примеры успешного ре­шения этих проблем.
  1   2   3   4


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