История человеческого общества - это история природопользования, т. е. утилизации природных тел и явлений (природных ресурсов) на уровне как отдельного индивидуума, так и более или менее крупных общественных групп. В отличие от любых других живых организмов, также пользующихся природными ресурсами, человеку присуще волевое, разумное начало, связанное с целенаправленным преобразованием окружающей его среды.
Даже выйдя в космос и научившись многие месяцы жить под водой, человек остался биологическим видом, которому необходимы строго определенные (эволюцией) условия окружающей среды, или факторы: газовый состав воздуха, набор ассимилируемых с пищей веществ, температура, режимы освещенности, влажности и многое другое. Требования любого живого организма к качеству окружающей среды консервативны. При изменении режимов факторов, отклонении тех или иных составляющих природной среды от некоторой требуемой организму нормы возможны нарушения жизнедеятельности вплоть до несовместимости этих отклонений с жизнью.
История человеческого общества - это эволюция его взаимодействия и взаимоотношений с природой, с окружающей средой. Природа всегда была источником необходимых человеку средств существования (ресурсов) и объектом приложения его труда. На ранних этапах формирования общества результат труда собирателя, охотника, земледельца, скотовода всецело зависел от климатических, погодных, почвенных, гидрологических условий, т. е. - в современном понимании - от экологических факторов.
Экология, как следует из ее определения, - биологическая дисциплина. Однако в сознании человека она в настоящее время ассоциируется с проблемами, возникшими в результате радикального преобразования природы под воздействием антропогенной деятельности. Поэтому она связана не только с биологическими, но и с техническими, и с социальными науками. Рассмотрим последовательно некоторые из этих связей.
Фактически, однако, существуют две группы задач: экологические и инженерные, причем первые могут решаться с помощью вторых. Таким образом, речь идет не о каких-то новых направлениях экологии - биологической науки, а об инженерной защите окружающей среды. Отсюда понятно, что решение экологических задач (поддержание высокого качества среды) инженерными методами возможно лишь при владении специалистом производства знаниями в области экологии, позволяющими ему оценивать свое производство с экологических позиций, т. е. обладать экологическим мышлением.
Биосфера это наружная оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых.Согласно В. И. Вернадскому, жизнь подчиняет себе другие планетарные процессы, определяет химическое состояние наружной коры нашей планеты. Живые организмы, существующие, стареющие и умирающие в течение сотен миллионов лет, порождают всеобщий планетарный процесс - миграцию химических элементов, движение земных атомов. Живое вещество рассматривается В. И. Вернадским в качестве носителя свободной энергии в биосфере.
При помощи подобных сигналов осуществляется управление жизнедеятельностью организма. Понятно, что процессы передачи, восприятия, переработки информации - количественные процессы. Н. Винер рассматривал количество информации как отрицательную энтропию, или негэнтропию.
Виды I и 111 - стенотермные, имеющие узкие пределы устойчивости в области низких (I) и высоких (III) температур.Вид I - криофильный, III - термофильный. Вид II - эвритермный, имеющий высокие пределы устойчивости.
В нашей стране академиком В. Н. Сукачевым для обозначения подобных сообществ предложен (и общепринят) термин биогеоценоз (от греч. биос - жизнь, гео - Земля, ценоз — сообщество), составной частью которого является совокупность живых компонентов, или биоценоз.
Процесс фотосинтеза состоит в том, что в результате сложных химических реакций такие вещества, как вода и диоксид углерода, соединяются в молекулы сахаров (в частности, глюкозы) с выделением свободного кислорода.
Вместе с тем мы прекрасно знаем, что подвижность экосистемы также относительна: экосистемы таежных лесов или целинных степей существуют длительное время (сотни лет) и, на первый взгляд, стабильны, устойчивы, неподвижны. За короткий отрезок времени в них трудно обнаружить значительные изменения в составе биоты или режимах абиотических факторов, хотя в отдельных случаях массовые размножения некоторых видов животных (например, лесных насекомых) существенно трансформируют экосистему на тот или иной отрезок времени, а иногда служат толчком к ее замене на другую. Таким образом, мы сталкиваемся с тем фактом, что экосистемы, с одной стороны, действительно стабильны, а с другой - подвижны, динамичны во времени и пространстве. Очевидно, что если бы экосистемы существовали в течение короткого времени, быстро заменяясь другими, то они не могли бы накапливать вещество и энергию, не могли бы служить стабильным местом локализации экологических ниш.
Следует иметь в виду, что в конкретных ситуациях возможны самые разнообразные варианты нарушений - от отказа систем очистки выбросов или оборотного водоснабжения до глобальных погодно-климатических возмущений, благодаря которым параметры качества среды могут неожиданно измениться даже в относительно отдаленных от промышленных комплексов районах.
Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.
Выше указывалось, что в основе жизни находится обмен веществом, между организмом и окружающей его средой, представляющий собой совокупность химических (биохимических) процессов. В конечном счете живой организм - это сложная химическая "машина", осуществляющая ассимиляцию, трансформацию и диссимиляцию химических элементов, входящих в состав сложных органических и неорганических соединений. В то же время экологическая система как структурная часть биосферы, являющаяся источником требуемых организму материальных ресурсов, представляет собой химическую среду обитания. От соответствия химического состава биосферы требованиям живых организмов зависит жизнедеятельность последних. На уровне экосистемы и биосферы в целом также происходят непрерывные физикохимические процессы, в общем случае представляющие собой биогеохимические циклы. Составным элементом последних является биотический круговорот, т. е. та часть биогеохимиче-ских циклов, в которой непосредственно участвуют живые организмы. Взаимодействие живого и неживого на глобальном уровне лежит в основе учения В. И. Вернадского о биосфере.
Мы видели, что зеленые растения используют солнечную энергию и синтезируют органическое вещество из диоксида углерода, воды, минеральных элементов почвы. Это вещество накапливается в биосфере, частично консервируется в виде, например, торфа, каменного угля, сланцев, донных отложений океана.
Человек интенсивно трансформирует процессы круговорота всех химических элементов не только на локальном (экосистемном) уровне, но и на уровне биосферы в целом, а также на глобальном (планетарном).Однако человеческое общество с его производством -часть биосферы и, как мы уже отмечали, принципиальных различий в утилизации природных ресурсов между человеком и другими организмами нет с точки зрения экологии: различия заключаются лишь в масштабах. Тот факт, что человек научился утилизировать природные ресурсы, создавая для этого (из тех же ресурсов) специальные средства (как принято говорить, средства или орудия производства), сути дела не меняет. Сколь бы ни были масштабными процессы антропогенной трансформации вещества, они осуществляются в рамках глобальных биогеохимических циклов. Более того, человек не в силах радикально изменить эти циклы. Самое большее, что он может, - это изменить баланс вещества на определенных этапах глобальных циклов и на определенных территориях. Последствием может быть даже исчезновение человека как биологического вида, но циклический характер движения вещества от этого не изменится: он существует даже на мертвых планетах.
Примеси природного происхождения, как правило, не являются загрязнением атмосферы, за исключением тех случаев, когда они временно оказываются либо лимитирующими факторами по отношению к живым организмам, либо существенно (но в основном локально) изменяют некоторые физико-химические свойства атмосферы, например ее прозрачность, отражательную способность, тепловой режим. Так, космическая пыль (высокодисперсные остатки от разрушения и сгорания метеоритного вещества), дым и сажа от лесных и степных пожаров, пыли от выветривания горных пород или захваченные ветровыми потоками поверхностные массы почвы и песка, в том числе при пыльных и песчаных бурях, смерчах, ураганах, не являются загрязняющими веществами. Иногда взвешенные в воздухе высокодисперсные пылевидные частицы в штилевых условиях могут служить ядрами конденсации влаги и способствовать образованию туманов. В результате испарения брызг воды в воздухе над поверхностью морей и океанов постоянно находятся мельчайшие кристаллы солей. Многотонные массы твердого вещества извергаются из кратеров действующих вулканов.
Несмотря на то, что вода планеты находится в непрерывном круговороте, ее нельзя относить к возобновимым ресурсам: периодически возобновимым является вещество с химической формулой Н2О, но лишь малая доля вод Мирового океана представляет собой ресурс требуемого человеку качества. Как ресурс вода является (см. Введение, рис. 1) исчерпаемым локально и качественно веществом. Более того, поскольку круговорот воды сводит в единую систему воды литосферы, почвы, атмосферы, Мирового океана, он способствует миграции в биосфере антропогенных примесей, в том числе ксенобиотиков. Последние являются ингредиентами загрязнения. К водопотреблению (т. е. использованию воды, изымаемой из природных источников) в полной мере применим рассмотренный выше закон ресурсного цикла: масса изъятой из водоемов и водотоков воды равна массе возвращаемой. Тот факт, например, что для орошаемого земледелия характерен значительный “безвозвратный” расход воды, означает лишь то, что изъятая вода не возвращается непосредственно в места, откуда она взята.
Площади пахотных земель постоянно сокращаются из-за горнопромышленных разработок, расширения селитебных зон, промышленного и гидротехнического строительства.Во время пыльных бурь (крайней формы почвенной эрозии) с каждого слоя пашни толщиной 1 см сносится до 30 кг/га азота, 22 кг/га фосфора, более 30 кг/га калия.
В предыдущих главах книги мы рассматривали последствия природопользования в качестве загрязнения окружающей среды, причем в расширительном смысле: от ингреди-ентного до стациально-деструкционного. Для того чтобы избежать необратимых негативных последствий природопользования, общество стало создавать систему мероприятий, именуемых ныне охраной природы или охраной окружающей среды, которая также представляет собой совокупность мероприятий по управлению, но в более широком смысле: речь идет об управлении природопользованием.
Ядами называют вещества, которые при поступлении в организм различными путями (через дыхательные органы, кожные покровы, пищеварительный тракт) в незначительных количествах способны вступать во взаимодействие с жизненно важными структурами организма и вызывать нарушение его жизнедеятельности, переходящее при определенных условиях в болезненное состояние, то есть в отрав-ление .
Гигиеническая регламентация вредных (загрязняющих) веществ в природной среде заключается в установлении санитарно-гигиенических нормативов их содержания в воздухе, воде, почве, а также в растениях, продуктах питания, материалах.
Обычно источником загрязнения атмосферы называется технологический агрегат, выделяющий в атмосферу в процессе эксплуатации вредные вещества. Но в практической охране окружающей среды на предприятиях часто разделяют три понятия: источник загрязнения - предприятие, производство, технологический процесс; источник выделения вредных веществ - оборудование, котел, агрегат, станок, рабочее место; источник выброса - труба, шахта, аэрационный фонарь, свалка (куча) и т. п.