1.3. Экология, природопользование и охрана окружающей среды

Практическ0ая значимость экологии заключается в том, что она может и должна осуществлять научный контроль природопользования. Природопользование составляет ресурсную базу экономики. Имеются в виду территории, акватории, почва, вода, воздух солнечный свет, недра лес и сообщества дикорастущих растений, промысловых животных.

В настоящее время противоречия между экономическими интересами и экологическими требованиями, между экономикой общества и экономикой природы. В основе природопользования должны лежать законы экологии.

Экология не нужна при уборке улиц, аккуратной эксплуатации свалки, хлорирования водопроводной воды, установке фильтра на дымовой трубе; это чисто организационные и технические проблемы. Экология нужна раньше – при обосновании технических условий и сан-гигиенических требований к этим устройствам и процессам.

Основания охраны окружающей среды формируются со стороны безопасности и потребностей человека. Охранять среду – означает не допускать появления в среде обитания людей вредных и опасных для здоровья агентов.

Сохранить качество окружающей человека среды невозможно без участия природных экологических механизмов. С экологической точки зрения деятельность надо грамотно выстраивать, чтобы потом не пришлось охранять. В нашей цивилизации к сожалению практически все формы инженерной деятельности и все технические достижения имеют антиприродную, природопокорительную направленность.

Огромный арсенал орудий, механизмов, машин, оружия, веществ, материалов, источников и преобразователей энергии направлены на распашку степей, уничтожение лесов, осушение болот, возведение плотин, прокладку магистральных дорог, каналов, трубопроводов, бурение скважин, вскрытие карьеров, выброс в среду отходов производства, взрывы, военные действия – любая человеческая деятельность не согласована с законами природы.

Необходимо отказаться от природопокорительной идеологии и практики, соизмерять техногенное воздействие с возможностью природных систем восстановиться. Инженерная деятельность должна иметь экологическую ориентацию. Здесь для будущих инженеров широкое поле для поиска принципиально новых решений, технологий, производственных процессов, создания нового экологически адекватного мира вещей. Необходима высокая образованность инженера.

1.4. Методы экологии

Методическая основа современной экологии составляет сочетание системного подхода, натурных наблюдений, эксперимента и моделирования. Количественные методы – измерения, расчеты, математический анализ.

Методы регистрации и оценки состояния среды являются необходимой частью любого экологического исследования. Метеорологические наблюдения, определения показателей качества природной воды, определение состояния почв, измерения освещенности, радиационного фона, напряженности физических полей, определение химической и бактериологической загрязненности среды. К этой группе методов относятся мониторинг – периодическое или непрерывное слежение за качеством окружающей среды. При этом используются современные методы физико-химического анализа, биоиндикация (использование для контроля состояния среды организ0мов, особо чувствительных к изменениям среды и к появлению в ней вредных примесей), дистанционного зондирования, телеметрии и компьютерной обработки данных.

Методы количественного учета организмов и методы оценки биомассы и продуктивности. Для этого применяются подсчеты особей на контрольных площадках, в объемах воды или почвы, маршрутные учеты, отлов и мечение животных, наблюдения за их перемещениями с помощью телеметрии, аэрокосмическая регистрация численности стад, скопления рыбы, густоты древостоя, состояния посевов и урожайности полей. Для изучения динамики численности популяций требуется введение методов демографии.

Исследования влияния факторов среды на жизнедеятельность организмов – наиболее разнообразная группа методов экологии. В лабораторных условиях регистрируется воздействие контролируемого фактора, функции растений и животных. Этим путем устанавливаются оптимальные или граничные условия существования. Так определяются критические или летальны дозы химических и других агентов, по которым рассчитывают предельно допустимые концентрации и воздействия, лежащие в основе экологического нормирования. Экология смыкается с физиологией, биохимией, токсикологией.

Эта экспериментальная техника и методы используются при определении устойчивости экосистем и изучении адаптаций – приспособлений растений, животных и человека к различным условиям среды.

Методы изучения взаимоотношений между организмами в сообществах – часть системной экологии. Натурные наблюдения и лабораторные исследования пищевых отношений, пищевого поведения с применением метода «меток» радиоактивными изотопами. Можно определить, какое количество органического вещества переходит от одного звена пищевой цепи к другому: от растений – к травоядным, от них – к хищникам. Экспериментальная методика создания и исследования искусственных сообществ и экосистем, т.е. лабораторное натурное моделирование взаимодействий организмов друг с другом и с окружающей средой. Создают искусственные, частично замкнутые самоподдерживающиеся многовидовые системы.

Кибернетические исследования и методы математического моделирования используют для управления и прогнозирования. Существуют близкие к реальным процессам математические модели техногенных эмиссий, распространения загрязнителей в атмосфере, самоочищения реки; экологических процессов.

Реальные объекты экологии настолько сложны, что с трудом поддаются строгому математическому описанию даже при упрощении задач. Природные процессы представляют собой многоуровневые нелинейные задачи с большим числом переменных, аналитические решения которых практически невозможны, поэтому применяют методы имитационного моделирования, основанные на применении вычислительной техники. Новые компьютерные методы – технологии нейронных сетей и аппарат теории нечетких множеств. Совершенствуются приемы глобального моделирования, основанных на проблемно-прогнозном подходе.

Средства методов прикладной экологии:

– создание геоинформационных систем (ГИС-технологии) и банков экологической информации регионов, территорий, ландшафтов, агросистем, промышленных центров, городов;

– комплексный эколого-экономический анализ состояния территорий для целей экологической диагностики и оздоровления экологической обстановки;

– методы инженерно-экологических изысканий для оптимального размещения, проектирования, строительства и реконструкции гражданских и хозяйственных объектов;

– методы экологически ориентированного проектирования хозяйственных и гражданских объектов, основанные на принципах и расчетах экологического соответствия;

– технологические методы снижения отходности, побочных эмиссий и коэффициентов вредного действия производственных комплексов, процессов, устройств и изделий;

– методы оценки влияния техногенных загрязнителей и деградации среды на здоровье людей и состояние природных систем; – методы контроля экологической регламентации хозяйственной деятельности: экологический мониторинг, аттестация и паспортизация промобъектов, территориальных природно-производственных комплексов; экологическая экспертиза; оценки воздействия проектируемых объектов на окружающую среду.