В биоэкологии выделяют несколько взаимосвязанных разделов: учение о факторах среды и закономерностях их действия на организм.Экология организмов, или аутэкология (изучает взаимодействие между отдельными организмами и факторами среды их жизни).
В биоэкологии выделяют несколько взаимосвязанных разделов: учение о факторах среды и закономерностях их действия на организм.Экология организмов, или аутэкология (изучает взаимодействие между отдельными организмами и факторами среды их жизни).
Абиотические факторы — это температура, свет, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление, радиационный фон, химический состав атмосферы, воды, почвы и пр.Биотические факторы — это живые организмы (бактерии, грибы, растения,.животные), вступающие во взаимодействие с данным организмом.
Однородные участки суши или воды, заселенные живыми организмами называются биотопами (местами жизни). Исторически сложившееся сообщество организмов разных видов, населяющих биотоп, называется биоценозом, или биомом.
Правила (законы) биоэкологии во многом способствовали выработке и формулированию основных закономерностей глобальной экологии.Р. Эмерсон: «Что такое сорняк? Растение, достоинства которого еще не открыты».
Например, включаем в экосистему металлургическое производство — делаем оборотную систему технического водоснабжения; остаточные породы утилизируем и перерабатываем; остаточное тепло пускаем на обогрев теплиц и т. п.
Биосфера по Вернадскому (как было отмечено ранее) — это область распространения жизни, включающая наряду с организмами среду их обитания (нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы, гидросферу), связанная в единое целое обменом веществ и энергии. Биосфера, по Вернадскому, является геологической оболочкой Земного шара. Наиболее благоприятные условия для жизни сконцентрированы у поверхности суши и воды, поэтому здесь максимально сконцентрировано «живое вещество».
Экология человека — это аутэкология особи (от греческого autos — сам), изучает взаимоотношения организмов со средой их обитания. В основе этих отношений лежат морфофизиологические реакции организма (генотипа) человека на воздействие среды. Устанавливается влияние на организм биотических, абиотических и антропогенных факторов среды. Таким образом, экология человека — это наука о взаимоотношениях человека как организма со средой его обитания.
Человеку как биологическому виду необходимы строго определенные эволюцией условия окружающей среды, или экологические факторы: газовый состав воздуха, набор ассимилируемых с пищей веществ, температура окружающей среды, режим освещенности, влажности и многое другое. При этом требования любого живого организма к качеству окружающей среды консервативны. При отклонении факторов среды от нормы возможны нарушения жизнедеятельности вплоть до несовместимости с жизнью.
Совокупность в живом организме всех химических превращений, обеспечивающих его жизнедеятельность, называется обменом веществ, или метаболизмом. Процессы метаболизма разделяются на 2 группы: анаболизм, или ассимиляция и катаболизм, или диссимиляция. Первая группа включает процессы биосинтеза органических веществ. Анаболизм обеспечивает рост, развитие организма, обновление его структур и накопление энергии. Катаболизм — это процессы расщепления сложных молекул до простых веществ. В детском возрасте преобладают процессы ассимиляции, в пожилом превалируют процессы диссимиляции.
Женская половая клетка называется яйцеклеткой, мужская — сперматозоидом. Известно, что клетки тела человека имеют двойной набор хромосом (23x2=46). В отличие от других клеток тела человека половые клетки содержат одинарный, то есть уменьшенный вдвое набор хромосом.
Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде. Так как объектом загрязнения всегда является биогеоценоз (экосистема), наличие вредных веществ означает применение режимов воздействия экологических факторов, что приводит к нарушению в экологической нише (или звена в пищевой цепи). Это в свою очередь приводит к нарушению обмена веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивности биоценоза в целом.
Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие. Рассмотрим влияние некоторых из них на организм человека.
Физическим загрязнением называют загрязнение, которое связано с изменением физических параметров среды: шумовых, радиационных, световых, температурных, электромагнитных, и т.п.Шумовое загрязнение отрицательно воздействует на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение умственной активности, понижение производительности труда, развитие сер-дечно-сосудистых и нервных заболеваний. По мнению ученых, шум сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8 — 12 лет. В Древнем Китае существовала даже звуковая казнь за богохульство. Физиолого-биохи-мическая адаптация человека к шуму невозможна (подробнее — см. п. 7.1 — 7.3).
Признанный всеми лауреат Нобелевской премии, почетный член Британской и ряда других академий Петр Леонидович Капица, выступая перед учеными Англии в 1976 г., дал перечень важнейших проблем, от решения которых зависит дальнейшая жизнь человечества.
В США, например, с 1950 по 1970 гг., по данным Б. Коммонера, эффективность использования электроэнергии упала в 1,5 раза: с 1 кВт энергии в 1950 г. произведено продукта на 0,69 долл., а в 1970 г. — на 0,44 долл. Данные по России имеют ту же тенденцию, но эффективность энергоотдачи существенно меньше. И, самое главное, уменьшается отдача до определенной суммы национального дохода. Причина: все меньше этих ресурсов, все труднее их получать, все еще велики отходы (и они увеличиваются с ростом продукции), наконец, требуется очистка, а она пока нерентабельна (плохо замыкаются циклы). Следовательно, продукты стоят все дороже и не последнюю роль в этом играет энергетика.
Важнейшая задача экологии — определение путей, направлений и способов защиты воздушной среды (атмосферы) от газопылевого загрязнения, шумов, электромагнитного и радиоактивного излучений. Последние три воздействия часто объединяют термином «физические загрязнения». Подробнее они рассматриваются ниже.
Сейчас установлены ПДК, измеряемые в мг/м3, для более чем тысячи соединений в воздухе. Почти в два раза больше ПДК, регламентированных для воды, размерность их — мг/дм3. Имеются соответствующие ПДК для почвы, пищевых продуктов.
Не назначаются ПДВ только для веществ, действие которых недостаточно изучено и для которых вместо ПДК временно вводится ориентировочно безопасные уровни воздействия — ОБУВ (до недавнего времени такое положение было с диоксинами).
Все загрязнения среды опасны для живых организмов. Особенно опасны те, которые наносят безусловно большой вред человеку и борьба с которыми пока еще недостаточно эффективна. К таким загрязнениям обычно относят диоксины, а также другие вредные вещества, порождающие озоновые дыры в стратосфере и смог в городах.
Определяющее влияние транспорта на состояние окружающей среды требует особого внимания к применению новых экологически чистых видов топлива. К ним, как отмечалось в п.5.5, относится, прежде всего, сжиженный или сжатый газ. Важность этого вопроса для России подтверждается тем, что на уровень федерального закона вынесен законопроект «Об использовании природного газа в качестве моторного топлива , вызвавший очень большой интерес не только у специалистов транспорта, но и у экологов.
Наиболее отработаны в настоящее время очистители от пыли, золы и других твердых частиц. Причем, чем мельче частицы, тем труднее обеспечивается очистка. Класс пылеуловителей для частиц диаметром более 50 мкм — 5-й, наиболее легко] обеспечивающий почти полное пылеулавливание. Значительно сложнее извлекать мельчайшие частицы с диаметрами от 2 до 0,3 мкм — нужен очиститель 1-го класса.
Основная задача расчетов — определение количества вредных веществ, которые могут поступить от данного источника за единицу времени (в секунду, сутки, квартал и в год). Необходимо также определить предельно допустимые выбросы при данных условиях, сравнить их с ожидаемыми фактическими и оценить плату за загрязнение среды.
Площадь соленых вод (морей, океанов) — чуть более 70% поверхности Земли. Пресные же воды (менее 1 г/л соли) составляют чуть меньше 6% запасов или, в абсолютном выражении, 90 млн. км3. Но вся беда в том, что из пресных вод лишь около 3% — легкодоступные запасы типа рек, озер и водохранилищ, остальное — ледники, подземные воды. Таким образом, мы можем использовать лишь около 2,5 млн. км3 воды. Это очень немного! А ведь часть этой воды загрязнена и непригодна к употреблению.
Еще не так давно водные ресурсы считали неисчерпаемыми, не учитывая, что вода также загрязняется стоками и не всякая вода пригодна для использования. Состояние воды (пресной) все ухудшается, а потребности в ней растут.
Качество воды, во многом зависящее от количества растворенного в ней кислорода, можно оценить двояко: по ласыщению воды кислородом в процентах от максимально возможного при данной температуре и по содержанию кислорода в одном литре. По международным стандартам 1982 г. вода высокого качества должна иметь эти величины не менее 60% и 4 мг/л соответственно. Во многих стандартах последних лет этот параметр не оговаривался, так как при норме параметров предыдущих пяти групп кислородные показатели выполняются практически всегда.
Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, разделяющимися на группы по их биологическим и физико-хими-ческим свойствам. К первой группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся там в молекулярном или ионном состоянии (это две разные подгруппы). Вторая группа — это те вещества, которые образуют с водой взвеси или коллоидные системы (это также две разные подгруппы). В коллоидном состоянии могут быть минеральные или органические частицы, нерастворимые формы гумуса и отдельные вирусы. Взвесями же являются чаще всего планктон, бактерии и нерастворимые мельчайшие твердые частицы.
Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очистка сточных вод.
Кратность разбавления определяется соотношением расходов, участвующих в смешении; характеристикой места выпуска (извилистость берега, скорость течения и др.); его конструктивными параметрами и т. п.Именно из этой концентрации определяется допустимое количество выбросов (ПДС) по взвешенным веществам.
Ряд октавных полос частот выглядит так: 31,5 63,125, 250, 500,1000, 2000,4000, 8000 Гц. Кроме частоты, к основным характеристикам шума относят акустическое (звуковое) давление Р, интенсивность I и уровень Ь шума (звука), а также мощность источника Ж.
Максимальный уровень Ьмах — определяется по показаниям шумомера за время, не менее 1% от общей продолжительности измерения. Общее измерение во всем диапазоне октав должно быть не менее 30 мин. Результаты сравнивают с допустимыми. В табл. 7.1 приведены допустимые уровни звукового давления для палат больниц и санаториев согласно СН 2.2.4/2.1.8.562 — 96.
Для железнодорожных составов обычно решается одна из двух задач: определяется уровень шума на заданном расстоянии от магистрали при различных возможных скоростях движения или находится расстояние от магистрали, на котором уровень шума от проездов для наихудших условий не превысит допустимого. Расчеты проводят вначале для единичного типового (пассажирского, грузового, маневрового) поезда длиной I, м, при скорости V, м /с, на расстоянии г, м.
В принципе любое ЭМП характерезуется векторами напряженности электрического Е и магнитного Н полей. Однако для различных вариантов ЭМП степень их влияния на биологические объекты может быть разной. Если ЭМП обуслов-ленно неподвижными зарядами, то оно является электростатическим. Определяющим здесь является напряженность поля Е, так же, как и для источников постоянного тока или вблизи проводников, передающих электроток высокого напряжения (более нескольких киловольт). Для них проявление электрической составляющей выше магнитной. Наоборот, для катушек с большим числом витков, для одиночных проводников с постоянным током большой силы (в сотни ампер) относительное проявление магнитной составляющей выше электрической.
Напряженность электрического поля Е (кВ/м) от 0,5 (внутри жилых зданий), 1 (на территории жилой застройки) и 5 (в ненаселенной местности, часто посещаемой людьми) и 20 (в труднодоступной местности) принимается в качестве ПДУ для ЭМП воздушных линий электропередач переменного тока промышленной частоты. При этом для всех случаев при Е> 1 должны быть приняты меры, исключающие воздействие разрядов и токов сте-кания на человека.
Под земельными ресурсами понимают земли, систематически используемые или пригодные к использованию для конкретных хозяйственных целей. Особую важность для человека представляет земная поверхность литосферы.
В своем развитии и формировании почвы проходят несколько этапов. Молодые почвы являются обычно результатом выветривания материнских горных пород или переноса отложения осадков (например, аллювия). На этих субстратах поселяются микроорганизмы, лишайники, мхи, травы, мелкие животные. Постепенно внедряются другие виды растений и животных, состав биоценоза усложняется, между минеральным субстратом и живыми организмами возникает целая серия взаимосвязей. В результате формируется зрелая почва, свойства которой зависят от исходной материнской породы и климата. Процесс развития почвы заканчивается, когда достигается равновесие, соответствие почвы с растительным покровом и климатом, то есть возникает состояние стабильности.
Под эрозией (от лат. егос1еге — разъедать) почвы понимают многообразные процессы разрушения и выноса почвенного покрова потоками воды и ветра.Образование плодородного гумусового горизонта мощностью 20 — 25 см происходит в течении 2 — 7 тысячелетий. При ускоренной эрозии разрушение этого слоя может произойти за 10—30 лет. При катастрофических ураганах, ливнях нарушенные хозяйственной деятельностью почвы могут быть уничтожены в течение нескольких дней или даже часов.
Особую роль в формировании почв, в их качвт стве играют растения вообще, и леса в частности. Мир растений насчитывает более 500 тыс. видов.В рамках ООН рассматриваются предложения «малолесных» стран (Германии и др.) по сохранению и увеличению российских лесов в интересах всей планеты. А относительно тропических лесов подобное соглашение принято в начале 90-х гг. Развитые северные страны обязались выплачивать развивающимся африканским странам своеобразную премию в 10 долларов за каждую тонну углекислого газа, переработанную в кислород (оценка по площади лесов, породе деревьев). И такие выплаты начаты в 1996 г.
В изменении земельных ресурсов наметились неблагоприятные тенденции для окружающей среды, а значит, и человека. Причем обозначились они давно, но лишь в последние 25—30 лет на них стали обращать серьезное внимание.
Имеют свои особенности вопросы сохранения земель при эксплуатации и строительстве объектов железнодорожного транспорта вообще и железных дорог в частности. При строительстве дорог ширина В, в м, полосы отвода для дорог I и II категорий по нормам 1974 г. зависит от величины уклона местности У, средней рабочей отметки Р, в м (для насыпи или выемки) и определяется для однопутной дороги по табл. 8.3.
Все, что извлекалось из недр в конце 80-х гг., составляло около 150 млрд. т, прогноз же на 2000 г. дает увеличение этих извлечений от 4 до 6 раз. Но полезно используется из всей этой колоссальной массы лишь около 5% (т. е. из 150 около 7,5 млрд. т). Остальное теряется при добыче (угля-до 40%, нефти — до 70%, руд — до 25% и т. д.), при обработке и переработке сырья.
Вторая — незаменимость продуктов фауны искусственными продуктами. Замену можно сделать частично (детское питание для новорожденных, искусственные добавки в пищу для больных различными видами пищевой аллергии).
Урбанизация — исторический процесс повышения роли городов в жизни (общества (от лат. «урбанис» — город). Физические условия в больших городах хуже, чем в малых. Так, в Англии и США первые по сравнению с малыми получают на 15% меньше солнечных лучей, на 10% больше града, снега, дождя; на 30% больше тумана летом и на 100% зимой. Здесь больше тяжелых заболеваний. Онкологические заболевания в крупных городах (более 1 млн. жителей) случаются почти вдвое чаще, чем в сельской местности. Процесс преобразования естественных ландшафтов в искусственные, развивающиеся под влиянием городской застройки, называется урбанизацией территории.
История этой проблемы тесно связана с историей развития городов. Население древних городов увеличивалось в ограниченном крепостными стенами пространстве. Будущие горожане переселялись из деревень вместе с живностью, что увеличивало скученность в городе и загрязненность его территории отходами жизнедеятельности людей и животных. Пандемия чумы в 1348...1350 гг. уничтожившая почти треть населения стран от Исландии до Индии, была вызвана именно этими загрязнениями.
Под отходами, по Н.Ф.Реймерсу, понимают, в общем случае, непригодные для производства данной продукции виды сырья, неупотребимые остатки или вещества и энергия. Ниже рассматриваются лишь твердые отходы, которые подразделяются на промышленные (ТПрО) и бытовые (ТБО).
При выборе способа утилизации отходов важно знать их химический состав, влажность, теплотворную способность, растворимость компонентов в воде, плотность и др. характеристики. Все они изменяются в очень широком диапазоне в зависимости, прежде всего, от фракционного состава отходов. Наиболее детальные обследования свойств отходов выполнены в 70-х годах по заданию Аген-ства охраны окружающей среды США. Для. несортированных отходов, фракционный состав которых приведен в табл. 9.1 (и который, как уже отмечалось, близок к составу ТБО РФ), химический состав характеризуется данными таблицы 9.6.
Эти нормы приводятся в величинах массы (или объема) на одного человека в сутки или год. В Российских источниках эти нормы относятся к конкретным единицам жилого фонда и отдельно стоящим объектам торгового или культурно-бытового назначения. В табл. 9.7. приведены оценочные нормативы для наиболее распространенных объектов ЖКХ.
В таблице 9.8 приведены ПДКп — в мг/кг некоторых химических веществ в почве. Следует иметь в виду, что эти величины постоянно корректируются.Чем меньше КТ1> тем опаснее вещество. Из всех веществ, содержащихся в отходах, выбирают три наиболее токсичных и по ним подсчитывают индекс токсичности Ка, как среднеарифметическое индивидуальных индексов. Его величина определяет класс токсичности и степень опасности отходов — табл. 9.9.
Платность природопользования нормативно введена с 1.01.93 г. после принятия Закона «Об охране окружающей природной среды» (19.12.91 г.) и ряда постановлений правительства РФ. Основными из них было Постановление № 632 от 28.08.92 г. «Об утверждении порядка определения платы и ее предельных размеров за загрязнение окружающей природной среды, размещение отходов, другие виды вредного воздействия».
Твердые отходы в настоящее время чаще всего размещаются (депонируются) на поверхностти литосферы на санкционированных и несанкционированных свалках или полигонах (Требования к ним обобщены в Федеральном Законе от 22.05.98г.
Заводские способы утилизации отходов можно разделить на мусоросжигание (более точно — термические способы утилизации) и мусороперера-ботку.Термические методы обезвреживания твердых отходов, в свою очередь, условно можно разделить на две группы: термодеструкцию (пиролиз) отходов с получением твердых, жидких и газообразных продуктов и огневой метод (сжигание), приводящий к образованию газообразных продуктов и золы. В зависимости от состава и подготовки твердых отходов существует слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах, слоевое или камерное сжигание подготовленных отходов (свободных от балластных фракций) и сжигание в кипящем слое для ликвидации промышленных отход од.
Выбор варианта утилизации несортированных ТБО в городах РФ должен опираться на экологические, экономические и социальные факторы для конкретного времени и конкретных условий. Например: резкий скачок цен на энергоносители в последние годы значительно увеличил потребные дотации для работы МСЗ. Отсутствие свободной земли в городах и невозможность отчуждения ее в прилегающих сельских районах сделали затруднительным увеличение площадей полигонов. Не-востребованность продуктов сортировки мусора на МПЗ увеличивает потребные дотации для этих предприятий и т.д. Вместе с тем, можно сделать некоторые общие, достаточно приближенные выводы. Они приведены в таблице 9.15.
Необходимость бережного отношения к природе, ее защиты понимали еще философы древности. Существовала, правда, и другая концепция правового подхода к природе — господство над ней. Некоторые современные исследователи считают основоположником такого подхода Ф. Энгельса, писавшего, что в отличие от животного, которое только пользуется внешней природой, «человек... заставляет ее служить своим целям, господствует над ней». Но далее Энгельс разъясняет: «...все наше господство над ней состоит в том, что мы, в отличие от всех других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять».
Система природоохранного законодательства в России имеет четыре уровня: законы, правительственные нормативные акты, нормативные акты министерств и ведомств и нормативные решения органов местного самоуправления. Вершиной этой пирамиды является Конституция, в которой декларируется право человека на благоприятную окружающую среду и компенсацию вреда, причиненного ему загрязнением (ст. 42), отражаются положения об охране природы и рациональном использовании природных ресурсов, которые являются основой жизни и деятельности народов РФ (ст. 9).
С конца 80-х гг. в нашей стране началось реформирование системы управления охраной природы — переход от ведомственных структур, для которых охрана была второстепенной задачей в процессе хозяйственной деятельности, к государственно-территориальному, куда вовлечены и производственники. До этого основным звеном структуры управления природопользованием было предприятие, которое само предлагало ведомству комплекс охранных мероприятий и само по сути дела контролировало его исполнение. При такой схеме отсутствовали экономические рычаги борьбы за природу, да и сама борьба велась постольку-поскольку.
Бериллий Дерматиты, язвы, воспаления слизистых оболочек.Ванадий Раздражение дыхательных путей, астма; нервные расстройства; изменения формулы крови.Кадмий Респираторные заболевания; Почечная дисфункция; злокачественные образования.
Исполнители: фирма «Хатлер Байи» (США), Центр подготовки и реализации международных проектов (РФ)» Всемирный банк — г. Азов, 28-29 мая 1997 г.Регион Большого Ростова находится в состоянии экологического кризиса по многим аспектам. Региональные и местные экологические власти активно пытаются использовать современные подходы к решению экологических проблем и часто предпринимают новаторские инициативы, которые являются показательными для других регионов России. Данный проект является результатом инициативы экологических властей Большого Ростова и финансируется Всемирным Банком.