Жизнь целиком определяется полем устойчивости зелёной растительности, а пределы жизни - физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определённых условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обуславливается лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Интервал в 433 градуса (от минус 252 до плюс 180 градусов по шкале Цельсия) является предельным тепловым полем.

9. Принцип постоянства жизни.

Биосфера в основных своих чертах представляет один и тот же химический аппарат с самых древних геологических периодов. Жизнь оставалась в течение геологического времени постоянной, менялась только её форма. Само живое существо не является случайным созданием.

10.Принцип всюдности жизни.

В биосфере существует всюдность жизни. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат приспособленности в ходе времени.

11.Принцип нахождения живых элементов.

Формы нахождения живых элементов: а) горные породы и минералы; б) магмы; в) рассеянные элементы; г) живое вещество. Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел: раз вошедший элемент проходит длинный ряд состояний, и организм вводит в себя только необходимое количество элементов.

12.Принцип постоянства количества живого вещества в биосфере.

Живое вещество является посредником между Солнцем и Землёй и, стало быть, либо его количество должно быть постоянным, либо должны меняться его энергетические характеристики в зависимости от внешних энергетических характеристик.

13.Принцип устойчивого равновесия.

Всякая система достигает устойчивого равновесия, когда её свободная энергия равняется или приближается к нулю, то есть когда вся возможная в условиях системы работа произведена.

5.2 Живое и биокосное вещество

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой) как и любая экосистема состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая часть представлена:

почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них есть еще живые организмы, вступающие во взаимодействие с веществом этих пород и физической средой порового пространства;

атмосферным воздухом до высот, на которых возможны проявления жизни;

водной средой.

Биотическая часть включает всю совокупность живых организмов, осуществляющих свою основную экосистемную функцию - биогенный ток атомов, благодаря своему питанию, дыханию, размножению. Тем самым они обеспечивают обмен веществом между всеми частями биосферы. (рис. 6.2. стр. 155).

В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:

стремление к максимальному проявлению, к «всюдности жизни»;

обеспечение выживания организмов, гарантирующего саму биогенную миграцию атомов.

«Всюдность жизни» в биосфере обуславливается потенциальными возможностями и приспособляемостью организмов, которые постепенно, захватив моря и океаны вышли на сушу и освоили ее. Вернадский считал, что этот захват продолжается.

Но любая экосистема имеет границы. Имеет свои границы и биосфера. К биосфере относят прежде всего те участки, где есть условия для выживания и размножения живых существ - это поле существования жизни. К ним прилегают территории, где живые существа выживают, но не могут размножаться - поле устойчивости жизни.

Поле существования жизни определяется:

оптимальным уровнем освешенности;

достаточным количеством кислорода, углекислого газа и жидкой воды;

благоприятной температурой;

прожиточным минимумом минеральных веществ;

оптимальным уровнем солености среды.

Живое вещество нашей планеты существует в виде огромного множества организмов, разнообразных форм и размеров. Химический состав живого вещества подтверждает единство природы - он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих веществ различное и строение молекул иное. Все органические вещества строятся на основе 4-х валентного углерода и его способности присоединять к себе радикалы и образовывать разомкнутые и замкнутые цепочки атомов углерода.

Живое вещество образует ничтожно малый слой в общей массе геосфер Земли. По подсчетам ученых его масса составляет 2420 млрд. т., что более чем в 2000 раз меньше массы биосферы, но оно встречается практически повсюду.

Живое вещество биосферы делится на однородное и разнородное; по значению в обновлении жизни - на репродуктивное и соматическое; по способу питания - на автотрофное, гетеротрофное и миксотрофное.

Однородное живое вещество образовано биомассой вещества, которое представлено особями одного вида или рода.

Разнородное живое вещество образовано биомассой вещества, которое представлено особями разных видов, населяющих разнообразные экосистемы: леса, реки, болота и т.д.

Соматическое живое вещество - совокупность всех клеток организма, кроме половых.

Репродуктивное живое вещество - вещество, благодаря которому жизнь в биосфере постоянно воспроизводится.

Все разнообразие видов биосферы связано между собой через питание.

Автотрофы - первичные продуценты органического вещества в биосфере.

Гетеротрофы - выполняют в экосистеме роль консументов и редуцентов, а биомассу, которую они создают, называют вторичной.

Миксотрофы - организмы, со смешанным типом питания.

Везде, где существуют организмы осуществляется биогенный ток атомов, обеспечивающий функциональную целостность биосферы.

5.3 Этапы развития биосферы

Важнейшие представления о возникновении и развитии биосферы обосновал Вернадский.

Современная биосфера возникла не сразу, а в результате длительной эволюции, в процессе постоянного взаимодействия абиотических и биотических факторов. Рассмотрим этапы эволюции биосферы. Для этого проследим путь преобразования вещества с образования неорганических веществ в космическом пространстве и формирования планетарных систем.

Изучением космического пространства занимаются многие науки, отпочковавшиеся от астрономии или возникшие на стыке наук. Одна из них - спектроскопия - возникла на стыке химии и астрономии. Предмет ее исследования - спектры звезд. Это позволяет идентифицировать химические элементы, составляющие звезды, определить их температуру и многое другое. С конца 19 века было зарегистрировано более 2 млн. спектров примерно 15 тыс. звезд, в том числе и Солнца. На их основе был сделан вывод, что всюду во Вселенной существуют одни и те же химические элементы и выполняются одни и те же химические законы.

Водород - наиболее часто встречающийся и самый простой элемент. Его атом состоит из 1 протона и 1 электрона. Если первичное вещество Вселенной состояло из одного водорода, то можно объяснить не только наличие, но и распространенность всех остальных элементов в настоящее время. В такой первичной Вселенной, состоящей из чистого водорода, образовались звезды. Они являются довольно крупными гравитационно-связанными скоплениями вещества, в ходе образования которых температура повышается настолько, что начинают протекать ядерные реакции. Основной ядерной реакцией является слияние ядер атомов водорода. В этой реакции водород превращается в гелий с выделением энергии.

4Н 1Не + Е излучения

1 протон 2 протона

1 электрон 2 электрона

2 нейтрона

m(Н) = 1,0079 а.е.м.

m(4Н) = 4,0316 а.е.м. m(Не) = 4,0026 а.е.м.

m = 0,029 а.е.м. - разность масс между массой 4-х атомов Н и 1 атома Не - превращается в энергию излучения (по законам сохранения энергии и вещества).

Дальнейшее взаимодействие элементов приводит к возникновению других элементов. Реакции последних между собой приводят к возникновению более сложных молекул и их комплексов, а в дальнейшим пылевых частиц. С помощью спектроскопии было доказано, что межзвездное вещество состоит из газов - Н, Не, Ne и пылевых частиц, состоящих их металлов и других элементов. Газы и пылевые частицы образуют в космическом пространстве скопления газо-пылевой материи - туманности. Туманности встречаются по всей нашей галактике.

Например, ближайшая к нам, гигантская туманность в скоплении Ориона, имеет около 15 световых лет в диаметре и содержит такое количество газа и пыли, которого достаточно для образования 100000 звезд размером с наше Солнце. Ещё одна туманность - Млечный Путь, имеющая диаметр около 100000 световых лет.

Образование планетарных систем.

Ученые полагают, что туманности являются этапом формирования галактик или крупных звездных систем. В моделях теорий такого типа планеты представляют собой побочный продукт образования звезд. Эта точка зрения впервые была высказана Кантом и позднее развита Койпером, Альвеном, Камероном и подтверждается рядом доказательств.

Когда газово-пылевое облако становится достаточно большим в результате медленного оседания и слипания (аккреции) межзвездного газа и пыли под действием гравитационных сил, оно становится неустойчивым - в нем нарушается близкое к равновесию соотношение между давлением и гравитационными силами. Гравитационные силы преобладают и поэтому облако сжимается. По мере возрастания плотности вещества под воздействием гравитационных и других сил облако дробится на облака более мелкого размера, которые в свою очередь образуют фрагменты, в несколько раз превышающие по массе и размерам Солнечную систему. Такие облака называют протозвездами. Массивные протозвезды далее образуют крупные и горячие звезды, менее массивные протозвезды формируют меньшие и более холодные звезды, которые эволюционируют медленнее первых. Размеры протозвезд ограничены верхним пределом, превышение которого привело бы к дальнейшей фрагментации и нижним пределом, определяемым минимальной массой, которая требуется на поддержание ядерных реакций.

В ходе ранних фаз сжатия тепло, высвобождающееся при превращении гравитационной энергии в энергию излучения легко покидает облако, поскольку относительная плотность вещества еще мала. По мере возрастания плотности вещества поглощается все большее количество энергии излучения и в результате возрастает температура. На этой стадии смесь газов состоит из Н, Не, Ne, NH₃, CH₂, H₂O, HCN. Эти газы поглощают все больше энергии излучения, диссоциируют, подвергаются ионизации. Когда молекулы полностью ионизируются, температура быстро возрастает до тех пор, пока сжатие почти полностью прекращается, так как давление газа начинает уравновешивать силы тяготения. Завершается фаза быстрого гравитационного сжатия (коллапса). Протозвезда продолжает медленно сжиматься, она становится более компактной и горячей, так как теперь тепло излучается только с ее поверхности. Увеличивается скорость вращения пылевых облаков, вследствие чего форма пылевого облака меняется от сферической к дискообразной. Температура все возрастает и начинаются термоядерные реакции образования гелия из водорода, протекающие с высвобождением большого количества энергии.. Температура уравновешивает силы дальнейшего гравитационного сжатия.

Внутри туманностей - областей относительно концентрированного межзвездного газа и пыли - возникают молодые звезды, а вокруг них планеты.

Исходя из вышеизложенного, состав первичной атмосферы Земли состоял из Н, Не, метана, аммиака и воды. Постепенно самые легкие элементы - Н, Не - диффузно утрачиваются из атмосферы, притягиваясь гравитационным полем планет-гигантов. Среди органических веществ первичной атмосферы были, вероятно те, которые ныне обнаруживаются в кометах: молекулы со связями С-Н, С-N, N-Н, О-Н. Кроме того, по мере гравитационного разогрева земных недр из них стали выделяться Н, метан, аммиак и вода и др.

Дальнейшая эволюция вещества шла под воздействием различных видов энергии. Это:

распад атомов неустойчивых элементов;

ультрафиолетовое излучение;

вулканизм;

удары метеоритов;

молнии.

В 1924г. И.А. Опарин предложил первую концепцию химической эволюции, согласно которой первичная атмосфера земли была бескислородная. В 1953г. Г.К. Юри и С. Миллер подвергли смесь метана, аммиака и воды действию электрических разрядов. Среди полученных продуктов были обнаружены аминокислоты (глицин, аланин, аспарагиновая, глутаминовая кислоты).

Путем расчетов и экстраполяции некоторых геологических данных, с учетом температурных границ устойчивости органических соединений были определены температурные границы первичной Земли - от 20 до 200⁰.

Позднее в лабораторных условиях были абиотически получены такие органические молекулы, как альдегиды, нитраты, аминокислоты, моносахариды, пурины, порфирины,,, нуклеотиды и др.

Таким образом условия на первобытной земле можно охарактеризовать следующим образом.

Первичная литосфера.

В молекулярной эволюции только кора сыграла важную роль. Её состав: AL, Ca, Fe, Mg, Na, K и др. О изменении состава земной коры во времени в настоящее время ничего не известно.

Первичная гидросфера.

На поверхности первичной Земли находилось менее 0,1 объема воды сегодняшних океанов.

Среда воды первичного океана - слабощелочная. (рН = 8-9).

Постепенно происходит конденсация океанов.

Первичная атмосфера.

На самой ранней стадии из Н, который диффундировал в космическое пространство. Затем, атмосфера, которую принято называть первичной, образовалась из вулканических газов.

Было предложено 3 варианта состава первичной атмосферы:

Восстановительная: СН₄, NH₃, H₂O, H₂ (с высоким содержанием NH₃);

Слабоокислительная: СО₂, СН₄, NH₃, N₂, H₂O(с низким содержанием NH₃);

Нейтральная: СН₄, N₂, H₂O.

Все эти преобразования относятся к раннему архею. Биосфера на данном этапе отсутствует.

Возникновение протобиополимеров - более сложная проблема. Необходимость их существования очевидна, поскольку они ответственны за протоферментативные процессы: гидролиз, декарбоксилирование, дезаминирование, перекисное окисление, брожение, фотохимические реакции, фосфорилирование, фотосинтез и др.

Учение В.И. Вернадского о ноосфере, т.е. сфере разума, стало венцом его научного творчества.

Ноосфера («ноо» - разум, «сфера разума», «мыслящая оболочка») - высшая стадия развития биосферы. Это сфера взаимодействия природы и общества, в пределах которой разумная человеческая деятельность становится главным, определяющим фактором развития (БСЭ, т.18, с.103).

Понятие «ноосфера» впервые появилось в связи с оценкой роли человека в эволюции биосферы. В.И. Вернадский выявил геологическую роль жизни, живого вещества в планетарных процессах, в создании и развитии биосферы и всего разнообразия живых существ в ней. Среди этих существ он выделил человека как мощную геологическую силу. Эта сила способна оказывать влияние способна оказывать влияние на ход биогеохимических и других процессов в охваченной ее воздействием среде Земли и околоземном пространстве (пока «ближайший Космос). Вся эта среда весьма активно изменяется человеком благодаря его труду. Он способен перестроить ее согласно своим потребностям, изменить фактически ту биосферу, которая сложилась в процессе эволюции.

В.И. Вернадский писал, что становление ноосферы «есть не случайное явление на нашей планете», «создание свободного разума», «человеческого гения», а «природное явление, резко материально проявляющееся в своих следствиях в окружающей человека среде» (Размышления натуралиста, 1975). Иными словами, ноосфера - среда, окружающая человека, в которой природные процессы обмена веществ и энергии контролируются обществом.

Человек, по мнению Вернадского, является частью биосферы, ее «определенной функцией». Подчеркивая тесную связь человека и природы, он допускал, что предпосылки возникновения человеческого разума имели место еще во времена животных, предшественников Homo sapiens и проявление его началось миллионы лет назад, в конце третичного периода. Но как новая геологическая сила смог проявить себя только человек.

Воздействие человеческого общества как единого целого на природу по своему характеру резко отличается от воздействия других форм живого вещества. В.И. Вернадский писал: «Раньше организмы влияли на историю тех атомов, которые были нужны им для роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и создания цивилизованных форм жизни», что и изменило «вечный бег геохимических циклов» (Размышления натуралиста. Кн. 2, 1977). Вернадский считал, что «геологически мы переживаем сейчас выделение в биосфере царства разума, меняющего коренным образом и ее облик, и ее строение, - ноосферы».

Анализируя представления В.И. Вернадского о ноосфере, Э.В. Гирусов (1986) высказал мнение, что ломка развития человеческой деятельности должна идти не вопреки, а в унисон с организованностью биосферы, ибо человечество, образуя ноосферу, всеми своими корнями связано с биосферой. Ноосфера - естественное и необходимое следствие человеческих усилий. Это преобразованная людьми биосфера в соответствии с познанными и освоенными законами ее строения и развития. Рассматривая такое развитие биосферы в ноосферу с позиций системного подхода, можно заключить, что ноосфера - это новое состояние некоторой глобальной суперсистемы как совокупности трех мощных подсистем: «человек», «производство» и «природа», как трех взаимосвязанных элементов при активной роли подсистемы «человек» (Прудников, 1990).

Становление ноосферы, по Вернадскому, процесс длительный, но ряд ученых считает, что человечество уже вступило в период ноосферы, хотя многие считают, что пока об этом говорить рано, так как то, что сейчас происходит во взаимодействии человека и прирды, трудно увязать с наступлением эпохи разума. Тем не менее прогресс человеческого разума и научной мысли ноосферы налицо. Человечество вышло за пределы биосферы Земли, в Космос и глубины литосферы (сверхглубокая Кольская скважина). По мнению многих ученых - ноосфера в будущем станет областью Солнечной системы. «Биосфера перейдет так или иначе, рано или поздно в ноосферу. На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего», - утверждал В.И. Вернадский.

Биосфера - это целостная геологическая оболочка Земли, заселенная жизнью и качественно преобразованная ею в направлении формирования и повышения жизнепригодных свойств.

Под влиянием живых организмов изменяется состав компонентов неживой природы, изменяется динамика в них физических и химических процессов, появляются новые закономерности взаимодействия и развития неживой природы.

Биологическая среда (реки, озера, ледники и так далее) - основа возникновения живых организмов, а они, в свою очередь, воздействовали на свойства компонентов неживой природы (например, горная порода превращалась в плодородную почву).

Живые организмы, возникнув, продолжали наступать на неживую природу, расширяя тем самым границы биосферы.

Сама биосфера развивается через противоречие живой и неживой природы, процесс синтеза и разрушения органического вещества. Поэтому требуется системный подход к изучению биосферы.

Системный подход позволяет:

1. объяснить причины возникновения месторождений многих полезных ископаемых, что облегчает их поиск;

2. объяснить причины ряда заболеваний, что позволяет эффективнее с ними бороться;

3. объяснить роль зеленых растений, которые трансформируют и преобразуют солнечную энергию;

4. успешнее развивать биологической науки, включая экологию.

Биосфера по составу представляет: наружный слой литосферы, гидросферу, атмосферу, космические излучения в зоне поверхности Земли, живое вещество планеты и почву.

Биосфера также представлена всеми известными формами движения материи: микрофизической, химической, физической, биологической, социальной.

С возникновением почвы биосфера становится достаточно завершенной системой. Поэтому биосферу следует отнести к типу органического целого.

Выше отмечалось, что живое вещество биосферы в силу особенностей его структуры выступает как более активный полюс взаимодействия, обусловливающий преимущественное движение вещества и энергии от неживой природы к органическому миру. Эта тенденция развития биосферы особенно усиливается с появлением человека. Как более высокая, качественно особая ступень развития материи, человеческое общество выходит за пределы живой природы.

С появлением человека на Земле начинается процесс формирования ноосферы.

Ноосфера - это целостная планетная оболочка Земли, населенная людьми и рационально преобразованная ими в соответствии с законами сохранения и поддерживания жизни для гармоничного существования общества с остальными организмами.

В.И. Вернадский определил ноосферу как новое состояние биосферы, изменение биосферы под воздействием людей. В переводе с греческого - это сфера разума. В.И. Вернадский вкладывал в это понятие свой смысл, рассматривая качественно новую сферу Земли в развитии, как становящийся процесс со всеми предпосылками в настоящем и зрелым состоянием в будущем, когда человечество станет "единым целым" и "свободно мыслящим".

Общество, таким образом, включается в структуру биосферы и должно считаться с закономерностями ее развития как целостной системы.

По мнению В.И. Вернадского, ноосфера находится в начале своего развития и идет к расцвету, человек пока меняет лик планеты лишь отчасти сознательно, а главным образом бессознательно, и о ноосфере в полном смысле можно будет говорить лишь тогда, когда по возможности будет исключено стихийное изменение природных условий жизни людей.

Необходимость перехода к ноосфере выступает как способ устранения экологического кризиса и одновременно как способ существования общества во взаимодействии с природной средой при достижении техническими средствами и наукой достаточно высокой степени развития, требующей новой интеграции человечества (так называемой социальной интеграции).

Таким образом, ноосфера - это понятие, ориентирующее человечество в оптимальном выборе пути дальнейшего развития и сохранения человеческого общества в гармонии с природой.

Вопросы для повторения

1. Что такое биосфера?

2. Какова геологическая роль живого вещества на планете?

3. Что из себя представляет биосфера по составу?

4. Определите роль человека в динамике процессов биосферы.

5. Что такое ноосфера и почему необходим переход от биосферы к ноосфере?

6. Какую роль сыграл труд в обострении противоречий между обществом и природой?

Резюме

Концепция биосферы позволила свести все многообразие живых форм на планете к системному единству во взаимодействии живой и неживой природы. При таком подходе более четко обозначилась ведущая роль живых организмов в качественном преобразовании земной поверхности в направлении возникновения и возрастания свойств ее жизнепригодности. Через противоречие живой и неживой природы шло развитие биосферы.

С возникновением человека на Земле начинается формирование ноосферы как нового состояния биосферы, изменение биосферы под воздействием людей. Ноосфера - это понятие, введенное В.И. Вернадским, ориентирующее человечество в оптимальном выборе пути дальнейшего развития и сохранения человеческого общества в гармонии с природой.

ТЕМА 6. АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ: ЭТАПЫ, ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ

Цель: Изучить основные формы антропогенного воздействия на ОС, нормативы загрязнения и механизм их регулирования

Задачи:

1.Изусить формы загрязнение окружающей среды и их классификации.

2. Выявить специфику нормативов загрязнения окружающей среды

3. Определить проблемы утилизации отходов производства и потребления

Результат освоения темы

Индекс компетенции	Индекс образовательного результата	Образовательный результат
ПК-6	3-1	Знает экологические принципы рационального природопользования

6.1 Загрязнение окружающей среды и его классификация

Загрязнение природной среды - это поступление в природную среду веществ (твердых, жидких, газообразных), биологических агентов, различных видов энергии в количествах и концентрациях, превышающих естественный для живых организмов уровень.

Существует несколько подходов к классификаций загрязнений.

1. По происхождению различают природное и антропогенное загрязнение.

Природное загрязнение - это загрязнение окружающей среды, возникающее без участия человека или как результат его отдаленного косвенного влияния на природу. Основные источники природного загрязнения - стихийные, катастрофические природные процессы: сели, извержение вулканов, наводнения, пожары и т.п.

Антропогенное загрязнение - любое загрязнение, вызванное деятельностью человека.

2. По объектам загрязнения различают: загрязнение вод, атмосферы, почвы, ландшафта.

3. По продолжительности и масштабу распространения различают загрязнение временное и постоянное; локальное, региональное, трансграничное и глобальное.

4. По источникам и видам загрязнителей различают следующие виды загрязнения: физическое, химическое, биологическое, биотическое, механическое.

Физическое загрязнение - загрязнение, проявляющееся в отклонениях от нормы ее температурно-энергетических, волновых, радиационных и других физических свойств. Этот вид загрязнения может быть представлен различными формами:

Ш тепловое (термальное) загрязнение характеризуется периодическим или длительным повышением температуры среды выше естественного уровня; характерно для воздушной и водной сред (в результате выбросов/сбросов нагретых газов и отработанных вод);

Ш световое загрязнение связано с периодическим или продолжительным превышением уровня естественной освещенности местности за счет использования источников искусственного освещения; характерно для индустриальных центров, больших городов, агломераций. Эта форма загрязнения самостоятельно или в сочетании с другими формами загрязнения способна приводить к аномалиям в развитии живых организмов, стать причиной их миграции;

Ш шумовое загрязнение характеризуется превышением уровня естественного шумового фона; основной его источник - технические устройства, транспорт и т.п.; особенно характерно для городов, окрестностей аэродромов, промышленных объектов; приводит к утомляемости человека, стрессовым состояниям, развитию нервно-психических заболеваний, при достижении уровня шума 90 децибел возможна потеря слуха; даже относительно невысокое, но продолжительное шумовое загрязнение природных экосистем ведет к их изменению (переселение отдельных видов, нарушению процессов воспроизводства и т.п.);

Ш радиоактивное загрязнение связано с превышением естественного радиационного фона и уровня содержания в природной среде радиоактивных элементов и веществ (одновременно может рассматриваться и как химическое загрязнение); основными источниками являются ядерные установки, испытания, аварии, искусственные трансурановые элементы, продукты деления ядер радиоактивных изотопов и т.п.; относится к числу особо опасных загрязнений для человека, животных и растений вследствие негативного влияния повышенных доз радиации на генетический аппарат и биологические структуры организмов;

Ш электромагнитное - форма физического загрязнения окружающей среды, связанная с нарушением ее электомагнитных свойств; основные источники -- линии элетропередачи (ЛЭП), теле- и радиоустановки и пр.; относится к особо опасным загрязнениям, поскольку способно индуцировать нарушения в тонких биологических структурах живых организмов, кроме того, приводит к геофизическим аномалиям.

Химическое загрязнение - загрязнение окружающей среды, формирующееся в результате изменения ее естественных химических свойств или при поступлении в среду химических веществ, не свойственных ей, а также в концентрациях, превышающих фоновые (естественные); по определению ООН, химическими загрязнителями считаются все вещества и соединения, обнаруживаемые в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве; основными источниками загрязнения являются промышленность, транспорт, сельское хозяйство.

Среди химических веществ особое место занимают вещества 1-го класса опасности, чрезвычайно опасные или высокотоксичные, для которых установлены минимальные значения присутствия в окружающей среде, поскольку сам факт наличия этих веществ, обладающих способностью накапливаться в живом организме, требует особого внимания. К ним относятся берилий, ванадий, кобальт, никель, цинк, хром, свинец, ртуть и некоторые другие тяжелые металлы, металлоорганиче-ские соединения, нефтеотходы, цианистые соединения, пестициды, радиоактивные элементы.

К числу высокоопасных веществ, синтезированных человеком, относится группа диоксидинов, которые обладают мощным мутагенным, канцерогенным, эмбрио-токсическим действием. Диоксидины обладают также способностью к биоаккумуляции; вызываемые ими различные отклонения в развитии человека могут передаваться по наследству.

Биологическое загрязнение - это привнесение в экосистемы нехарактерных для них видов живых организмов, негативно влияющих на здоровье человека и его хозяйственную деятельность. Этот вид загрязнения возникает в результате случайного естественного заноса чуждых для данной территории организмов, однако он чаще связан с деятельностью людей (в результате механического привнесения чуждых видов и создания биотехнологических продуктов). Биологическому загрязнению способствует изменение естественных условий мест обитания в результате физических, химических воздействий.

Особо опасным считается биологическое загрязнение среды возбудителями инфекционных и паразитарных болезней человека и животных, а также вредителями и конкурентами сельскохозяйственных растений.

Форма биологического загрязнения - микробиологическое загрязнение связано с массовым размножением микроорганизмов на антропогенных или измененных человеком природных субстратах; особо опасны микроорганизмы, патогенные для человека, животных и растений, которые связаны с человеком по пищевым цепям (микробное загрязнение).

Биотическое загрязнение - это нежелательное с точки зрения человека превышение в среде (почве, воде, воздухе) содержания определенных видов биогенов или появление новых для данной территории их видов. Основными источниками данного вида загрязнения являются смыв в водоемы минеральных и органических удобрений, накопление в среде нечистот, выделений, отмерших организмов, поступление искусственно синтезированных органических веществ.

Механическое загрязнение - это загрязнение окружающей среды относительно инертными в физико-химическом отношении бытовыми и производственными отходами (строительный и бытовой мусор, упаковочные материала и т.п.). В наибольшей степени этому виду загрязнения подвергаются почвы и водные объекты.

Засорение среды - одна из форм механического загрязнения, существенно ухудшающего эстетические и рекреационные качества среды. К данному виду загрязнения относится засорение околокосмического пространства. По современным данным в ближнем космосе находится около 3000 т космического мусора.

6.2 Нормативы загрязнения окружающей среды

Для выяснения степени загрязнения окружающей среды и других негативных антропогенных воздействий необходим контроль состояния окружающей среды. Одной из основных форм такого контроля является экологический мониторинг - постоянно действующая система наблюдения за загрязнением окружающей среды.

Основной задачей экологического мониторинга является обеспечение органов экологической политики достоверной информацией, необходимой для принятия соответствующих мер регулирования. Поэтому он предполагает наблюдение за источниками загрязнения, за состоянием экологических систем и природных ресурсов, а также оценку фактического качества окружающей среды и прогноз будущих изменений.

Экологический мониторинг включает следующие направления:

· мониторинг атмосферного воздуха;

· мониторинг гидросферы, то есть системы поверхностных и подземных вод;

· мониторинг земель;

· радиационный мониторинг.

В рамках мониторинга атмосферного воздуха производится отбор проб на основные (пыль, двуокись серы, окислы азота, окись углерода) и специфические загрязняющие вещества (перечень которых устанавливается для каждой местности в отдельности).

Мониторинг гидросферы проводится по гидрохимическим и гидробиологическим показателям в соответствии с установленными стандартами.

Мониторинг земель включает наблюдения за загрязнением почв пестицидами и токсичными промышленными отходами, в том числе тяжелыми металлами.

Радиационный мониторинг позволяет контролировать уровень загрязнения радионуклидами атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, а также почвы.

В России современный экологический мониторинг действует на базе гидрометеорологической и санитарно-эпидемиологической служб. На гидрометеослужбу возложены задачи сбора информации о состоянии поверхностных вод, атмосферного воздуха, почв и о радиационном загрязнении. В компетенции санитарно-эпидемиологической службы находятся вопросы негативного влияния загрязнения окружающей среды на здоровье людей.

Информация, полученная национальными системами наблюдения и контроля, служит основой для координации экологической политики в глобальном масштабе. В будущем предполагается создать Глобальную систему мониторинга окружающей среды под эгидой ООН.

Для оценки состояния атмосферного воздуха, качества воды и почвы устанавливаются нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ (ПДК) и уровней вредных воздействий на различные компоненты биосферы, включая человека. ПДК - это максимальное содержание вредного вещества в единице объема воздуха, воды или почвы, не вызывающая при длительном и ежедневном воздействии патологических изменений в организме человека, животных и растений.

О чистоте окружающей среды можно говорить, если вещество С_i в данной местности является единственным загрязнителем и не превышает значение ПДК, то есть соблюдается условие:

.

Однако обычно в воде или воздухе содержится не одно, а множество загрязняющих веществ, которые способны вступать между собой в реакцию и образовывать новые соединения. В этом случае суммарная предельная концентрация не должна превышать единицу:

,

где С_i - фактическая концентрация вещества i_,, а ПДК_i - соответствующая величина ПДК, при этом i = 1 ... n.

Еще одним показателем степени загрязнения окружающей среды является предельно допустимый выброс (ПДВ). Он представляет собой величину, производную от ПДК, которая позволяет дать оценку конкретного стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха. Значение ПДВ должно определяться с расчетом, чтобы суммарные выбросы всех стационарных источников на данной территории не превышали ПДК.

Кроме того, существует показатель предельно допустимой нормы нагрузки на окружающую среду (ПДН). ПДН представляет собой допустимую степень загрязнения окружающей среды в конкретном регионе. Этот показатель служит ориентиром для обеспечения благоприятной среды обитания человека и сохранения экологических систем. Для каждой экологической системы используются особые критерии качества окружающей среды, которые зависят от ее потенциала и степени устойчивости.

В современных условиях важным элементом контроля загрязнения окружающей среды на уровне субъектов экономики является экологический аудит. Он представляет собой независимую проверку, направленную на сбор информации о загрязнении и ее оценку с точки зрения экологических стандартов. Целью экологического аудита является определение способов и путей экологизации производства.

6.3 Проблемы утилизации отходов производства и потребления

Твердые отходы это тип эмиссии, который в отличие от других ее типов не может длительное время поступать в окружающую среду без негативных последствий. Количество отходов в мире ежегодно возрастает и по некоторым оценкам уже достигло критической массы. Решение проблемы твердых отходов осуществляется в трех направлениях:

1) рециркуляция;

2) захоронение;

3) уничтожение.

Необходимость рециркуляции отходов обусловлена ограниченностью и исчерпаемостью природных ресурсов, а также трудностями безопасного захоронения отходов. В современных условиях рециркуляция отходов стала самостоятельной отраслью экономики, которая специализируется на превращении отходов в пригодные для вторичного использования ресурсы, новые изделия или полуфабрикаты для вторичного использования. Поэтому наряду с чисто экологическими стандартами, такими как токсичность или степень негативного влияния на человека и природу, к отходам предъявляются требования соответствия определенной технологии переработки. Поэтому способность отходов к рециркуляции становится важным потребительским свойством исходных продуктов и материалов, которое учитывается при их проектировании.

Рециркуляция отходов требует организации их сбора и сортировки, наличия экономических стимулов к их переработке, а также существования системы информации об источниках вторичных ресурсов.

Сбор и сортировка отходов требуют дополнительных издержек. Для создания экономических стимулов к их осуществлению применяются инструменты ценообразования, включая систему залоговых цен.

Стимулами к рециркуляции являются кредитные и налоговые льготы, а также режим ускоренной амортизации основного капитала, предназначенного для рециркуляции.

Рециркуляция различных видов отходов характеризуется разной степенью эффективности, которая зависит от таких параметров, как объем (масса) образующихся отходов, их однородность и степень концентрации процессов их образования.

Захоронение отходов происходит путем их помещения на свалки. Однако это связано с целым рядом негативных последствий для окружающей среды. Во-первых, в результате физического и химического взаимодействия образуются различные вредные вещества, которые загрязняют атмосферный воздух, а также грунтовые и подземные воды. Во-вторых, большие участки земли надолго исключаются из производительного использования, что сопровождается высокими альтернативными издержками. В-третьих, разрушаются эстетические условия человеческой жизни.

Главными инструментами регулирования захоронения отходов являются лимиты и платежи. Правительство санкционирует деятельность по захоронению отходов, выделяя для этого специальные места за соответствующую плату. За несанкционированное захоронение отходов или захоронение в неположенном месте взимаются платежи в повышенном размере.

Уничтожение отходов чаще всего происходит путем их сжигания. В Европе с помощью термической обработки уничтожается до 25 % городского мусора, а в Японии около 60 %. Однако и этот способ не позволяет решить проблему отходов без ущерба, как для экономики, так и для окружающей среды. Во-первых, в процессе сжигания образуются вредные вещества, которые выбрасываются в атмосферу. Так, исследования, проведенные в Германии, показали, что в результате сжигания 1 т твердых бытовых отходов образуется более 330 кг шлака, около 30 кг летучей золы и до 6 тыс. куб. м дымовых газов. В их состав входят фтористый и хлористый водород, двуокись серы, окислы азота и углерода, токсичные углеводороды. Во-вторых, вместе с прочим мусором уничтожаются ценные вторичные ресурсы. В-третьих, строительство заводов по сжиганию твердых отходов требует значительных затрат.

Для регулирования уничтожения отходов применяются такие инструменты, как стандарты на отходы и технологии, субсидии, кредитные и налоговые льготы.

В современных условиях не существует отраслей и производств, которые бы не оказывали негативного влияния на окружающую среду. Однако степень такого влияния бывает разной в зависимости от используемого сырья, технологий, квалификации персонала, общего уровня развития производства, вероятности аварии и др.

Во-первых, отрасли неодинаково влияют на различные подсистемы окружающей среды и их компоненты. Например, энергетика интенсивно загрязняет атмосферный воздух, а химическая и целлюлозно-бумажная промышленность - водные системы.

Во-вторых, негативное воздействие принимает разнообразные формы: загрязнение в виде выбросов в атмосферу, сбросов сточных вод, тепловое, электромагнитное и шумовое загрязнение, образование токсичных отходов и др.

В-третьих, неодинаковы интенсивность и опасность негативных последствий, которые зависят от количества загрязняющих веществ, степени их токсичности, места выброса или сброса (городская или сельская местность, особо охраняемая территория, курортная зона и т. д.).

Для выявления вклада отраслей производства в загрязнение окружающей среды используется система показателей экологичности и природоемкости. В настоящее время эти показатели используются в исследовательских целях и не имеют нормативного характера, однако им отводится важная роль в реализации концепции устойчивого развития.

Показатели экологичности и природоемкости включают общие и частные параметры.

Общие показатели являются интегральными и отражают воздействие экономической системы или ее компонента на окружающую среду в целом. К ним относятся ущербоемкость, отходоемкость, землеемкость, ресурсоемкость и энергоемкость производства. Все эти показатели строятся по аналогичной схеме.

Ущербоемкость производства определяется как отношение экономического ущерба, наносимого окружающей среде производством в отдельном секторе экономики или национальным производством в целом, к соответствующему объему производства.

Отходоемкость производства рассчитывается как отношение объема отходов к соответствующему объему производства. При этом объем отходов может быть выражен как в денежной, так и в натуральной форме. Показатель отходоемкости позволяет выявить наиболее экологически «грязные» отрасли.

Землеемкость производства определяется как отношение земельной площади, занимаемой производственно-хозяйственным комплексом (отраслью, предприятием), к соответствующему объему производства. Этот показатель может применяться как для оценки действующего производства, так и для обоснования экономических проектов.

Широко применяются также показатели ресурсоемкости и ресурсоотдачи, связанные с агрегированной производственной функцией. В современных условиях при построении производственной функции необходимо учитывать не только традиционные факторы труда и капитала, но также фактор природных ресурсов.

Под ресурсоотдачей понимается отношение объема выпуска к размеру естественного капитала или, на макроуровне, отношение ВНП (ВВП) к совокупному естественному капиталу.

Анализ динамики ресурсоотдачи по сравнению с производительностью других факторов производства выявил, что в течение всего периода промышленного развития объем применяемых природных ресурсов возрастал намного быстрее, чем увеличивались затраты труда. Следовательно, ресурсоотдача росла медленнее производительности труда.

Количественная оценка показателя ресурсоемкости затруднена, поскольку в производстве применяется большое количество разнообразных ресурсов. Поэтому при его расчете используется объем применения восьми важнейших видов ресурсов, на которые приходится 80 % используемого в производстве сырья. Это сырая нефть, каменный уголь, природный газ, железная руда, круглый лес, бокситы, хлопок и пшеница. Последние два вида ресурсов характеризуют эффективность использования земельных ресурсов в сельском хозяйстве. Тогда ресурсоемкость национального производства определяется как отношение объема восьми важнейших ресурсов в денежном выражении (в долларовом эквиваленте) к ВВП страны.

С помощью этого показателя можно анализировать динамику ресурсоемкости производства для отдельной страны или проводить межстрановые сравнения. Так, исследования показали, что в бывшем СССР в 1988 г. ресурсоемкость равнялась 0,154, в то время как в США она была равна 0,086, Японии - 0,045, Германии - 0,036.

Наряду с общими показателями экологичности и природоемкости производства используются частные показатели. В них отражается воздействие отраслей экономики на отдельные подсистемы окружающей среды. Рассмотрим их на примере загрязнения атмосферного воздуха и водных источников.

Показатели загрязнения атмосферного воздуха. Загрязнение атмосферного воздуха осуществляется мобильными и стационарными источниками. Основными мобильными источниками загрязнения являются автомобильный и железнодорожный транспорт. Из стационарных источников наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят электроэнергетика, цветная и черная металлургия. Эти выводы делаются на основе показателя доли источников или отраслей в общем объеме загрязнений.

Кроме того, необходимо учитывать степень опасности загрязняющих веществ. Например, производства с небольшим объемом выпуска - микробиологическое и кожевенное - характеризуются высокой степенью опасности выбросов, которые являются сильными аллергенами.

Важно также знать химический состав загрязнений. Например, в городах наибольшее количество выбросов приходится на углекислый газ, окислы азота, двуокись серы, фенол, формальдегид, пыль и др.

Для предотвращения попадания загрязняющих веществ в атмосферу применяются различные пыле- и газоулавливающие установки. Поэтому важное значение имеет показатель степени улавливания загрязняющих веществ.

Состояние и уровень загрязнения водных источников в первую очередь определяются объемом забираемой для производственно-хозяйственных нужд воды и сбросом в водоемы загрязненных сточных вод. Кроме того, большое значение имеют ливневые сбросы, которые зависят от количества осадков.

Вопросы для повторения:

1. Как классифицируются загрязнения окружающей среды?

2. В чем суть экологического мониторинга окружающей среды?

3. Какие нормативы загрязнения окружающей среды вы знаете? Какие существуют экономические методики их расчета?

4. Перечислите основные экономические проблемы утилизации отходов производства и потребления

Резюме

Загрязнение окружающей среды является следствием экономической активности современного общества. Для выявления вклада отраслей производства в загрязнение окружающей среды используется система показателей экологичности и природоемкости

ТЕМА 7. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И КРИЗИСЫ СОВРЕМЕННОСТИ

Цели и задачи изучения темы:

Цель: Изучение специфики основных глобальных проблем современности, определить пути их преодоления.

Задачи:

1. Изучить механизм возникновения и характер протекания глобальных экологических проблем.

2. Выявить основные виды экологических катастроф и бедствий.

3. Выявить принципы международного сотрудничества в сфере решения экологических проблем.

Результат освоения темы

Индекс компетенции	Индекс образовательного результата	Образовательный результат
ПК-6	3-1	Знает экологические принципы рационального природопользования

7.1 Глобализация экологических проблем

Научно-технический прогресс поставил перед человечеством ряд новых, весьма сложных проблем, с которыми оно до этого не сталкивалось вовсе, или проблемы не были столь масштабными. Среди них особое место занимают отношения между человеком и окружающей средой. В XX столетии на природу легла нагрузка, вызванная 4-кратным ростом численности населения и 18-кратным увеличением объема мирового производства. Ученые утверждают, что примерно с 1960-70-х гг. изменения окружающей среды под воздействием человека стали всемирными, т.е. затрагивающими все без исключения страны мира, поэтому их стали называть глобальными. Среди них наиболее актуальны:

· изменение климата Земли;

· загрязнение воздушного бассейна;

· разрушение озонового слоя;

· истощение запасов пресной воды и загрязнение вод Мирового океана;

· загрязнение земель, разрушение почвенного покрова;

· оскудение биологического разнообразия и др.

Таблица 7.1.

Изменения окружающей среды и ожидаемые тенденции до 2030 г.

Характеристика	Тенденция 1970-1990 гг.	Сценарий 2030 г.
Сокращение плошали естественных экосистем	Сокращение со скоростью 0,5- 1,0% в год на суше; к началу 1990-х гг. их сохранилось около 40%	Сохранение тенденции, приближение к почти полной ликвидации на суше
Потребление первичной биологической продукции	Рост потребления: 40% на суше, 25% -- глобальный (оценка 1985 г.)	Рост потребления: 80- 85% на суше, 50-60%- глобальный
Изменение концентрации парниковых газов в атмосфере	Рост концентрации парниковых газов от десятых процента до первых процентов ежегодно	Рост концентрации, ускорение роста концентрации СО, и СН4 за счет ускорения разрушения биоты
Истощение озонового слоя,рост озоновой дыры над Антарктидой	Истощение на 1-2% в год озонового слоя, рост площади озоновых дыр	Сохранение тенденции даже при прекращении выбросов ХФУ к 2000 г.
Сокращение площади лесов, особенно тропических	Сокращение со скоростью от 117 (1980 г.) до 180 ± 20 тыс. км2 (1989 г.) в год; лесовосстановление относится к сведению лесов как 1 : 10	Сохранение тенденции, сокращение плошали лесов в тропиках с 18 (1990 г.) до 9-11 млн км2, сокращение площади лесов умеренного пояса
Опустынивание	Расширение площади пустынь (60 тыс. км2 в год), рост техногенного опустынивания. токсичных пустынь	Сохранение тенденции, возможен рост темпов за счет уменьшения влагооборота на суше и накопления поллютантов в почвах
Деградация земель	Рост эрозии (24 млрд т ежегодно), снижение плодородия, накопление загрязнителей, закисление, засоление	Сохранение тенденции, рост эрозии и загрязнения, сокращение сельскохозяйсгвенных земель надушу населения
Повышение уровня океана	Подъем уровня океана на 1-2 мм в год	Сохранение тенденции, возможно ускорение подъема уровня до 7 мм в год
Стихийные бедствия, техногенные аварии	Рост числа на 5-7%, рост ущерба на 5-10%, рост числа жертв на 6- 12% в год	Сохранение и усиление тенденций
Исчезновение биологических видов	Быстрое исчезновение биологических видов	Усиление тенденции по мере разрушения биосферы
Качественное истощение вод суши	Рост объема сточных вод, точечных и площадных источников загрязнения, числа поллютантов и их концентрации	Сохранение и нарастание тенденций
Накопление поллютантов в средах и организмах, миграция в трофических цепочках	Рост массы и числа поллютантов, накопленных в средах и организмах, рост радиоактивности среды, «химические бомбы»	Сохранение тенденций и возможное их усиление
Ухудшение качества жизни, рост заболеваний, связанных с загрязнением окружающей среды (в том числе генетических), появление новых болезней

Страница:

•  1 
•  2 
•  3 
•  4 
•  5 
•  6 
•  7 

курс лекций "Основы природопользования" скачать

Подобные документы

• Экология как фактор природопользования

  Связь природопользования с экологией и законами взаимодействия различных природных систем. Понятие рационального природопользования. Наиболее эффективные пути приспособления развития социально-экономической системы к изменениям, происходящим в биосфере.
  
  контрольная работа [1,0 M], добавлен 28.03.2013
  

• Право природопользования

  Понятие и виды права природопользования. Основания возникновения права природопользования. Основания прекращения права природопользования. Переход права природопользования. Права и обязанности природопользователей.
  
  контрольная работа [11,4 K], добавлен 25.08.2007
  

• Комплексная оценка региональных показателей природопользования субъектов Сибирского Федерального округа

  Система основных показателей устойчивого природопользования. Показатели природопользования в аспекте проблемы приграничного сотрудничества в регионах Сибири. Устойчивое развитие субъектов СФО в разрезе энергоэкологических показателей природопользования.
  
  курсовая работа [2,0 M], добавлен 03.10.2014
  

• Природа и общество

  Биосфера как часть географической оболочки. Биосфера и ноосфера. Человеческое общество как часть природы. Современные экологические проблемы. Глобальные проблемы природопользования на территории города-курорта Сочи и в его окрестностях, пути их решения.
  
  курсовая работа [57,8 K], добавлен 14.02.2010
  

• Различия между рациональным и нерациональным природопользованием

  Влияние постоянного природопользования человека на окружающую среду. Сущность и цели рационального природопользования. Признаки нерационального природопользования. Сравнение рационального и нерационального природопользования, их иллюстрация примерами.
  
  контрольная работа [22,3 K], добавлен 28.01.2015
  

• Перспективы развития экономики природопользования и природоохраны

  Основные элементы экономического механизма природопользования: финансовая база, платежи на загрязнение среды, экологическое страхование. Особенности стимулирования рационального природопользования и финансирования природоохранной деятельности в России.
  
  контрольная работа [20,0 K], добавлен 19.12.2010
  

• Стратегическое планирование природопользования в РФ

  Взаимодействие человека с природой. Природопользование и его планирование. Состояние экологии в результате экономической деятельности. Мониторинг системы стратегического планирования. Пути решения проблемы природопользования в Российской Федерации.
  
  реферат [17,2 K], добавлен 27.09.2007
  

• Концепция природопользования

  Взаимодействие общества и природы на этапе перехода России к устойчивому развитию. Понятие, сущность и основные виды природопользования. Лимитирование природопользования, его договорные формы, порядок заключения и реализации условий данного договора.
  
  реферат [20,8 K], добавлен 09.11.2010
  

• Понятие права сельскохозяйственного природопользования

  Анализ правоотношений, сложившихся в процессе сельскохозяйственного природопользования. Оценка правомерности классификации данного права в зависимости от вида хозяйственной деятельности, при которой возникает потребность использования природных ресурсов.
  
  реферат [22,0 K], добавлен 22.09.2012
  

• Этика природопользования

  Изучение этики в рамках биологического природопользования. Анализ экологических ограничений и эколого-этических рекомендаций в отраслях биологического природопользования. Сохранение и восстановление экологической мозаики ландшафтов. Охрана дикой природы.
  
  реферат [29,4 K], добавлен 16.02.2016
  

Другие документы, подобные "Основы природопользования"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам