Бесплатная библиотека - учебники, шпаргалки, кандидатский минимум

Понятие «экология» (от греч. oikos — дом, жилище) известно всякому образованному человеку, ибо о ней (экологии) сейчас говорят все: с экранов телевизоров, по радио, со страниц книг, газет и журналов. Слово «экология» на устах первых руководителей государств мира. Почему это произошло? Какова причина столь пристального внимания к данной проблеме? Ответы на поставленные вопросы вы найдете, изучив этот учебник.
Экология — наука, изучающая условия существования живых организ

мов во взаимосвязи с окружающей средой. Этот термин был предложен в 1866 году немецким зоологом Эрнестом Геккелем (1834-1919), считавшим, что под экологией мы должны понимать «сумму знаний, относящихся к экономике природы: изучение всей совокупности взаимоотношений животного с окружающей его средой, как органической, так и неорганической, и прежде всего его дружественных или враждебных отношений с теми животными и растениями, с которыми он прямо или косвенно вступает в контакт».

Экологическая проблема возникла с появлением человека на Земле. В естественный и сбалансированный круговорот вещества в биосфере вклинился фактор хозяйственной деятельности человека, который неуклонно вносил дисбаланс в окружающую среду по мере своего развития. Глубокие потрясения, связанные с геноцидом, вначале по отношению к животному, а затем и растительному миру, наконец, сокрушительное давление на земельные, водные ресурсы и атмосферу породили тот клубок противоречий, который называется проблемой выживания человечества.

Поэтому в настоящее время отмечаются разнообразные толкования содержания самого термина:
Экология — одна из биологических наук, изучающая живые системы в их взаимодействии со средой обитания.

Таким образом, современная экология не ограничивается только рамками биологической дисциплины, трактующей отношения главным образом животных и растений, она превращается в междисциплинарную науку, изучающую сложнейшие проблемы взаимодействия человека с окружающей средой. Актуальность и многогранность этой проблемы, вызванные обострением экологической обстановки в масштабах всей планеты, привели к «экологизации» многих естественных, технических и гуманитарных наук.

По этому поводу можно привести слова писателя С. Залыгина: «Сегодня экология представляется мне как деятельность, направленная на преобразование всех остальных форм деятельности современного человека: управленческой, производственной, социальной, здравоохранительной — всех без исключения. Ибо человечество подошло к тому пределу, за которым, если не будет пересмотрена вся наша жизнь в пользу сохранения природы, мы неизбежно должны будем погибнуть. Критический момент наступил» (Новый мир, 1994, № 11).

С научной точки зрения вполне обоснованно деление экологии на теоретическую и прикладную:
 теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни;
 прикладная экология изучает механизмы разрушения биосферы человеком, способы предотвращения этого процесса и разрабатывает принципы рационального использования природных ресурсов.

Стратегической задачей экологии считается развитие теории взаимодействия природы и общества на основе нового взгляда, рассматривающего человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Экологическая безопасность — состояние защищенности общества и государства, человека и биосферы от угроз, возникающих в результате антропогенных и природных (стихийных) воздействий на окружающую среду.

Охрана окружающей природной среды — система государственных и общественных мер воздействия, направленных на обеспечение гармоничного взаимодействия системы «общество — природа» на основе:
 сохранения и воспроизводства объектов природопользования;
 их рационального и сбалансированного использования;
 улучшения качества окружающей человека жизненно обходимой среды обитания путем восстановления функций самоорганизации природных систем, которые были утрачены под давлением хозяйственной деятельности человека.

Поэтому усилия, направленные на сбалансированное развитие человечества, должны быть подчинены трем основным целям:
1) распространение знаний о направленности в эволюции биосферы. Поиск путей, необходимых для сдерживания роста населения на планете;
2) создание условий для достаточно быстрого экономического роста и справедливого распределения доходов, чтобы удовлетворить основные потребности как нашего, так и последующих поколений в рамках сохранности биосферы;
3) разработка такой стратегии управления природопользованием и экологизации экономики, чтобы огромное потенциальное воздействие человека на окружающую среду оставалось в допустимых пределах.

Должно быть ясно, что если человеческая цивилизация, включая сельское хозяйство, промышленность и т. д., нуждается в устойчивости, она должна соответствовать этим целям и принципам. Однако до сих пор мы развивали ее, в основном руководствуясь представлениями и прихотями, которые слабо соотносятся с естественными экологическими законами. Этот процесс напоминает сооружение небоскреба без учета строительных принципов.

Действительно, нарастание числа проблем, связанных с состоянием окружающей среды, и истощением ресурсов, кризисы, с которыми мы столкнулись, — следствие и свидетельство неверного пути развития.

1.1. Физические загрязнения окружающей природной среды

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды.
Тепловое загрязнение определяется влиянием тепловых полей на воздушную и водную среду. Отрицательное воздействие тепла на воздушную среду обнаруживается путем повышения тепловых градиентов температуры над городскими, сельскими агломерациями по сравнению с естественными природными экосистемами, что влечет за собой изменение энергетических процессов в атмо- и гидросфере в сельской и особенно городской местности. Так, тепловое воздействие проявляется в ухудшении режима земной поверхности (термокарст, солифлюкция, наледи и др.) и условий жизни людей. Источниками теплового загрязнения в пределах городских территорий служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160°С), теплотрассы (50-150°С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45°С) и  т. д.

Отрицательное воздействие на гидросферу обозначается ростом температуры воды, приводящим к уменьшению растворимости кислорода, что снижает активность всего биоценоза водных систем, к снижению процессов естественной минерализации органического вещества в водных системах, провоцирует рост активности сине-зеленых водорослей, еще более снижающих количество кислорода в водной среде. Некоторые живые организмы весьма чувствительны к колебаниям температуры.
1.2. Радиоактивное загрязнение.

Воздействие радиации сказывалось на всем протяжении длительной истории формирования жизни на Земле. Установлено, что радиоактивность любой интенсивности влияет на наследственность живых организмов. То есть нет нижнего безопасного предела радиации для живых систем.

Радиоактивное излучение проникает через живые ткани подобно крошечным пулям. Оно не оставляет внешних следов и само по себе не ощущается, но способно разрушать молекулы в составе клеток. В больших дозах радиация может нанести им такой вред, что они перестанут делиться. Поэтому ее используют в радиотерапии для разрушения раковых опухолей. Однако если сильно облучить все тело, клеточное деление нарушится практически во всех тканях, а значит, станет невозможным нормальное обновление крови, кожи и т. д. Возникнет так называемая лучевая болезнь, которая может привести к смерти уже через несколько дней или месяцев после облучения. А очень сильная радиация способна полностью разрушить клетки и вызвать мгновенную гибель.

Радиация опасна и в низких дозах, так как может повреждать молекулы ДНК, т. е. генетический материал организма.  Деление клеток с такой измененной (му-тантной) ДНК иногда становится бесконтрольным и ведет к развитию злокачественных опухолей. Облучение яйцеклетки или сперматозоидов чревато врожденными дефектами у потомства. Все эти воздействия долгие годы могут никак не проявляться внешне. Основная опасность ядерных установок и заключается в том, что слабые дозы облучения, незаметно воздействуя на людей, повышают возможность возникновения у них раковых заболеваний и рождения неполноценного потомства.

Различают воздействие радиации соматическое и генетическое.
Соматическое — вызвано прямым воздействием радиации на живой организм, начиная от значительного снижения средней возможности выживания и кончая мгновенной гибелью.
Генетическое — последствия облучения влияют на развитие и формирование половых клеток. Это мутагенное влияние радиации. Возникновение мутации обусловлено изменением хромосом и химическим нарушением генетического кода за счет появления в ядре половой клетки свободных радикалов, которые, реагируя с азотистыми основаниями, изменяют структуру генетического кода. В этом заключается специфика действия радиации на биообъекты. Генетически опасна доза радиации любой интенсивности. Табл.1.

Естественная доза облучения человека — 20-50 млрд/год (1 рентген = 1 рад). Предельно допустимая величина радиации для человека, по данным Международной комиссии по радиации, составляет 166 млрд/год.  Смертельная доза одноразового облучения — 10 тыс. рад. Табл.2.
 

Примечание:     + — энергия, меньшая 0,2 Мэв,
 ++ — энергия в интервале 0,2-1 Мэв,
+++ — энергия более 3 Мэв. 

К радиоактивному загрязнению относятся корпускулярное и электромагнитное излучения.

1.3. Проблема промышленного производства

 Все промышленные производства можно разделить на три категории. К первой относились производства, не имевшие вредного воздействия на здоровье человека, например швейные производства и др. Ко второй принадлежали производства относительно вредные, например металлообработка. Их разрешалось строить на окраинах городов, в некотором от них отдалении. К третьей относились производства, размещение которых вблизи городов категорически запрещалось. Однако быстрый рост городской застройки менее чем за полвека свел эффективность этого законодательства на нет. Крупные промышленные предприятия, строившиеся поначалу вдали от города, очень быстро были поглощены городской застройкой. Причем наибольшая масса городского населения скапливалась вблизи крупных предприятий, где наблюдались наивысшие загрязнения. Подобное экологическое состояние было характерно практически для всех крупных промышленно развитых городов.
В нашей стране уже принимались решительные меры по борьбе с экологическими последствиями беспланового развития городов. Состояние окружающей среды в городах нашей страны заметно улучшилось, однако экологические проблемы городов оставались достаточно острыми. К традиционным источникам загрязнения окружающей среды прибавились новые, роль которых постоянно возрастала. Это, прежде всего, относилось к автомобильному транспорту, который в настоящее время является главным источником загрязнения атмосферы в городах, а также главным источником шума.

В свою очередь, города, являясь крупными транспортными узлами, стали как бы центром сетчатого загрязнения природной среды вдоль транспортных магистралей, идущих к нему.

1.4. Состояние воздушного бассейна

Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и интенсивное загрязнение атмосферы. Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города возрастает и концентрация различных загрязняющих веществ в его атмосфере, однако, в действительности. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в периферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных промышленных предприятий и, в особенности в центральных районах, В последних, несмотря на отсутствие в них крупных промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах наблюдается интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что а центральных районах атмосферный воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных,— это приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта), в общем, загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70%.

В настоящее время большие надежды в области охраны воздушного бассейна связываются с максимальной газификацией промышленности и топливно-энергетического комплекса, однако эффект газификации не следует преувеличивать. В отличие от стационарных источников загрязнение воздушного бассейна автотранспортом происходит на небольшой высоте и практически всегда имеет локальный характер. Так, концентрации загрязнений, производимых автомобильным транспортом, быстро уменьшаются по мере отдаления от транспортной магистрали, а при наличии достаточно высоких преград (например, в закрытых дворах домов) могут снижаться более чем в 10 paз.

В целом, выбросы автотранспорта значительно более токсичны, чем выбросы, производимые стационарными источниками. Наряду с угарным газом, окислами азота и сажей (у дизельных автомашин) работающий автомобиль выделяет в окружающую среду более 200 веществ и соединений, обладающих токсическим действием. Среди них следует выделить соединения тяжелых металлов, некоторые углеводороды, особенно бензапирен, обладающий выраженным канцерогенным эффектом. Несомненно, что в ближайшем будущем загрязнение воздушного бассейна городов автомобильным транспортом будет представлять наибольшую опасность. Это объясняется главным образом тем, что в настоящее время еще не существует кардинальных решений данной проблемы, хотя нет недостатка в отдельных технических проектах и рекомендациях.

Загрязнение атмосферного воздуха является самой серьезной экологической проблемой современного города, оно наносит значительный ущерб здоровью горожан, материально-техническим объектам, расположенным в городе (зданиям, объектам, сооружениям, промышленному и транспортному оборудованию, коммуникациям, промышленной продукции, сырью и полуфабрикатам) и зеленым насаждениям.

Разберем для примера лишь воздействие загрязнения воздушного бассейна на материально-технические объекты только одним компонентом — сернистым газом, выбрасываемым в атмосферу при сжигании топлива.

Как показывают многочисленные исследования, повышенная концентрация сернистого газа в воздухе резко увеличивает коррозию металлов. Так, по данным шведских исследователей, особенно интенсивной является коррозия углеродистой стали в городах со значительным увлажнением воздуха и в особенности прилегающих к морским побережьям. Легко заметить, что с удорожанием стоимости промышленного оборудования и промышленной продукции ущерб, наносимый загрязнением воздушного бассейна, будет неуклонно возрастать. Более того, оказывается, что уже сейчас целый ряд наиболее передовых отраслей промышленности, таких как электроника, точное машиностроение и приборостроение, испытывают серьезные затруднения в своем развитии на территории городов. Предприятиям этих отраслей приходится затрачивать немалые средства на очистку воздуха, поступающего в цеха, и, несмотря на это, на производствах, расположенных в крупных городах, нарушения технологии, вызванные загрязнением воздушного бассейна, учащаются с каждым годом. Но даже если в цехах при производстве высокоточной и высоко кондиционной продукции можно создать условия, близкие к идеальным, то, выходя за пределы цеха, она начинает подвергаться разрушающему воздействию загрязняющих веществ и может быстро терять свое качество.

Таким образом, загрязнение воздушного бассейна становится реальным тормозом научно-технического прогресса в городах, действие которого будет постоянно усиливаться по мере повышения требований к чистоте технологий, росту точности промышленного оборудования и распространению микро миниатюризации.

1.5. Воздействие окружающей среды на здоровье городского населения

В большой степени загрязнение атмосферы сказывается на здоровье городского населения. Об этом свидетельствуют, в частности, существенные различия в заболеваемости населения в отдельных районах одного и того же города.  В одном районе большое количество промышленных предприятий находится вблизи детских садов, в другом детские учреждения отдалены от основных магистральных путей и источников загрязнения воздуха вредными веществами. Анализ заболеваемости показал, что общая острая заболеваемость в первом районе была в 1,5 раза выше, чем во втором. Заболеваемость органов дыхания детей возрастных групп (от  года до 6 лет) в первом районе была также в 1,5 раза выше, чем во втором районе, а нервной системы и органов чувств — в 2—2,5 раза чаще.

Изменение здоровья горожан является не только показателем экологического состояния города, но и важнейшим социально-экономическим его следствием, которое должно определять ведущие направления по улучшений качества окружающей среды. В связи с этим весьма важно подчеркнуть, что само здоровье горожан в пределах биологической нормы является функцией от экономических, социальных (включая психологические) и экологических условий.

В целом на здоровье горожан влияют многие факторы, в особенности характерные черты городского образа жизни - гиподинамия, повышенные нервные нагрузки, транспортная усталость и ряд других, но более всего — загрязнение окружающей среды. Об этом свидетельствуют существенные различия в заболеваемости населения в разных районах одного и того же города.
Наиболее заметные отрицательные последствия загрязнения окружающей среды в крупном городе проявляются в ухудшении здоровья горожан по сравнению с жителями сельской местности.

Необходимость сохранения крепкого здоровья и высокой работоспособности горожан усиливает требования к качеству окружающей, среды. Во-первых, увеличивается количество отрицательно действующих факторов (например, вредных веществ в атмосфере и в водоемах). Необходимость соблюдения и учета их совместного воздействия на человека ведет к снижению предельно допустимых величин каждого из них. Во–вторых, предельно допустимые величины (ПДВ) многих отрицательно-действующих факторов в окружающей среде (вредных веществ, ионизирующих излучений), являясь функцией нашего знания: периодически пересматриваются в сторону ужесточения.

Наряду с загрязнением воздушного бассейна на здоровье человека отрицательно сказываются многие другие факторы окружающей среды городов.
Шумовое загрязнение в городах практически всегда имеет локальный характер и преимущественно вызывается средствами транспорта — городского, железнодорожного и авиационного. Уже сейчас на главных магистралях крупных городов уровни шумов превышают 90 дБ и имеют тенденцию к усилению ежегодно на 0,5 дБ, что является наибольшей опасностью для окружающей среды в районах оживленных транспортных магистралей. Как показывают исследования медиков, повышенные уровни шумов способствуют развитию нервно-психических заболеваний и гипертонии. Борьба с шумом в центральных районах городов затрудняется плотностью сложившейся застройки, из-за которой невозможно строительство шумозащитных экранов, расширение магистралей и высадка деревьев, снижающих на дорогах уровни шумов. Таким образом, наиболее перспективными решениями этой проблемы являются снижение шумов собственных транспортных средств.

[1] Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек – Экономика – Биота – Среда: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. И доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА. 2000 – 30с.

[1] Криксунов Е.А. и др. Экология. 9 класс: Учеб. Для общеобразоват. Учеб. заведений /Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин. –М.: Дрофа, 1997. – 240с.

[1] Банникова Ю. А. Радиация. – М.: изд. Мир, 1988.

[1] Букс И.И., Фомин СЛ. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). Программа курса и учебно-методические материалы. - М.: Изд-во МНЭПУ, 1999. - 146 с.

[1] Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное пособие. – 3-е изд. – М.: Финансы и статистика, 2001. – 672с.

[1] Экология и безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие для вузов /Д.А.Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н.Роева и др.; Под ред. Л.А.Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447с.