- •З. М. Лобанова экология и защита биосферы Учебное пособие
- •Барнаул, 2009
- •Часть I
- •Глава 1 Общая экология 1. 1 Предмет, задачи и структура современной экологии
- •1.2 "Законы экологии" б. Коммонера
- •1.3 Учение о биосфере
- •1.3.1 Роль живого вещества в образовании биосферы
- •1.3.2 Возникновение и развитие биосферы
- •1.3.3 Понятие об "автотрофности" человека
- •1.4 Экологические факторы среды
- •1.5 Экологическая ниша и среда обитания
- •1.6 Биоценоз, биогеоценоз, экосистема
- •1.6.1 Основные типы пищевых цепей
- •1.6.2 Потоки энергии и вещества в экосистемах
- •1.6.3 Пирамиды численности, биомассы, энергии
- •1.7 Биохимические круговороты веществ в природе
- •1.7.1 Круговорот кислорода
- •1.7.2 Круговорот углерода
- •1.7.3 Круговорот азота
- •1.7.4 Круговорот фосфора
- •1.7.5 Круговорот воды
- •1.8 Основы устойчивости биосферы
- •1.9 Человечество в экосистеме Земли.
- •Глава 2 Антропогенные воздействия на биосферу
- •2.1 Загрязнение атмосферы
- •2.1.1 Состав, строение и значение атмосферы
- •2.1.2 Самоочищение атмосферы
- •2.1.3 Загрязнение атмосферы
- •2.1.4 Последствия загрязнения атмосферы
- •2.2 Загрязнение гидросферы
- •2.2.1 Распределение воды в биосфере, значение воды в жизни человека
- •2.2.3 Особенности водных экосистем
- •2.2.4 Экологические последствия загрязнений водных экосистем
- •2.2.5 Самоочищение природных вод
- •2.3 Загрязнение литосферы
- •2.3.1 Земельные ресурсы
- •2.3.2 Эрозия почв
- •2.3.3 Загрязнение почв
- •Часть 2 Защита биосферы Введение
- •Глава 3 Защита атмосферы
- •3.1 Контроль качества атмосферного воздуха
- •3.2 Нормирование качества атмосферного воздуха
- •3.3 Защита атмосферы от вредных выбросов
- •3.3.1 Совершенствование и экологизация технологических процессов.
- •3.3.2 Архитектурно-планировочные мероприятия
- •3.3.3 Экологически обоснованное землепользование
- •3.3.4 Инженерно-организационные мероприятия
- •Глава 4 Защита гидросферы 4.1 Нормирование качества воды в водоемах
- •4.2 Охрана водных объектов при сбросе сточных вод
- •4.2.1 Классификация сточных вод
- •4.2.2 Виды загрязнений и контроль состава сточных вод
- •4.3 Очистка сточных вод
- •4.3.1 Очистка бытовых сточных вод
- •4.3.1 Очистка производственных сточных вод
- •Глава 5 Защита литосферы
- •5.1 Основные виды отходов и их утилизация
- •5.1.1 Коммунально-бытовые отходы
- •5.1.2 Промышленные отходы
- •Глава 6 Мониторинг состояния окружающей среды
- •6.1 Классификация систем мониторинга
- •6.2 Моделирование в экологии
- •Глава 7 Международное сотрудничество в области охраны окружающей природной среды
- •7.1 Международные конференции по окружающей среде
- •7.2 Международные природоохранительные организации
- •7.3 Общественное экологическое движение
- •Глава 8 Правовые и организационные основы охраны окружающей природной среды 8.1 Законодательство в области охраны окружающей природной среды
- •8. 2 Закон об охране окружающей природной среды в рф
- •8.3 Государственная система рационального использования природных ресурсов, охраны окружающей природной среды
- •8. 4 Экологическая экспертиза проектов
- •8.5 Экологическая паспортизация объектов
- •8.5.1 Экологическая паспортизация предприятий
- •8.5.2 Принципы экологической паспортизации населенных мест
- •8.6 Экономические основы охраны окружающей природной среды
- •8.6.1. Экономический ущерб от загрязнения природной среды и проблемы эколого-экономического обоснования принятия хозяйственных решений
- •8.6.2 Экономические пути выхода из экологического кризиса
- •1 Источники ртути и ее соединений в окружающей среде
- •2 Содержание ртути и ее соединений в окружающей среде
- •3 Токсичность ртути и ее соединений
- •22 Апреля - Всемирный день Земли;
- •5 Июня - Всемирный день защиты окружающей среды;
6.2 Моделирование в экологии
Успехи информационных технологий в последние годы позволили применять в экологии методы моделирования, которые имеют большую перспективу в проведении глобального мониторинга, и прогнозирования. Основоположником нового метода прогнозирования - глобального моделирования - является американский ученый Джей Форрестер, специалист в области теории управления сложными системами. Научная заслуга Дж. Форрестера состоит в том, что он первым предложил вариант модели экономического развития общества (Мир- II), в котором учитываются 5 факторов: население; капиталовложения (фонды); природные ресурсы; часть фондов, вкладываемая в сельское хозяйство, уровень загрязнения. В этой модели приняты в расчет темпы роста населения, определяемые рождаемостью и смертностью; темпы капиталовложений, зависящие от темпов образования фондов и их износа; темпы потребления природных ресурсов; темпы загрязнения. Не смотря на ограниченность модели Дж. Форрестера (сам он называл ее учебной), ее значение в экологических исследованиях огромно: она продемонстрировала возможность объединения в модели производственных, социальных и экологических процессов. Глобальная экология получила нужный ей метод исследования. «Работы Дж. Форрестера внесли существенный вклад в создание научного направления, чрезвычайно важного для всего человечества»,- отмечал академик Н. Н. Моисеев (47). Рассматривая свою модель как предварительную попытку моделирования глобальных систем, Дж. Форрестер на основе проведенных модельных экспериментов пришел к следующему выводу: при сохранении современных социальных, демографических и других закономерностей, действующих в обществе, с середины 21 века начнется его деградация: сократится промышленное производство, снизится уровень жизни, уменьшится рождаемость и увеличится смертность, и в итоге резко и значительно сократится численность населения. В 1972 г. по заданию Римского клуба Д. Медоуз и другими сотрудниками Массачусетского технологического института с помощью компьютерной программы, которая была опробована Дж. Форрестером, были исследованы различные показатели будущего развития жизни на Земле. Результаты исследований были опубликованы в работе «Пределы роста». Результаты выявили весьма пессимистическую картину будущего: сохранение современных темпов роста экономики и населения приведет уже в ближайшем столетии к гибели человечества из- за исчерпания сырьевых ресурсов, глобальной нехватки продовольствия, разрушения и загрязнения, если своевременно не будут приведены в действие эффективные политические мероприятия по планированию семьи, ограничению экономического роста, введению природосберегающих технологий в промышленности. Составленная также по заданию Римского клуба более дифференцированная модель кибернетиков М. Месаревича (Кливленд, США) и Э. Пестеля (Франкфурт, ФРГ) была опубликована в 1974 г. под заголовком «Человечество на перепутье». В зависимости от выбранного сценария авторы разделили Землю в зависимости от динамики населения, ресурсов и т. д. на отдельные связанные между собой регионы и пришли к аналогичным выводам. Но выход из кризиса они видят в установлении нового глобального экономического порядка и справедливой (с их точки зрения) и долгосрочной системы распределения мировых ресурсов. Для обеих моделей, как указывали критики, характерны недостаточная дифференцированность данных и неудовлетворительный способ их обобщения, вследствие чего даже при незначительном изменении некоторых переменных можно прийти к совершенно иным методам. Кроме того, модели не учитывают имеющиеся конфликты внутри общества и его социальное расслоение, поэтому выдвинутые в них предложения не имеют политически убедительной перспективы. Это понятно и бесполезно требовать математической точности от моделей мирового развития. Они скорее выявляют опасности, которых следует ожидать, и указывают направления необходимых научных поисков. В нашей стране ученые также занимаются вопросами моделирования глобальных экологических процессов, так, например, в 1972 г. ученые Вычислительного Центра Академии наук СССР пришли к выводу, что решение проблем глобального масштаба требуют построения математической модели биосферы, рассматриваемой как единое целое. Такая модель была создана, всей системе дали название «Гея» - по имени древнегреческой богини Земли. С помощью системы «Гея» невозможно предсказать будущее человечества, можно лишь с определенной точностью изучить последствия развития заданного сценария воздействия на биосферу. Сценарии могут быть самые разные, например, учеными ВЦ был исследован сценарий развития последствий возможной ядерной войны. Исследования были проведены учеными В. В. Александровым и Г. Л. Стенчиковым на установке «Гея». Результаты, полученные учеными, были ошеломляющими. Они показали, что ядерный конфликт приведет не к локальным похолоданиям и мраку под пологом отдельных сажевых облаков, а к «глобальной ядерной ночи», которая продлится около года. В дальнейшем произойдет полная перестройка атмосферной циркуляции, в биосфере Земли произойдут необратимые процессы. Кроме того, разрабатываются модели изменения климата, модели общей циркуляции атмосферы, модель океана, модели глобального круговорота углерода, азота в системе «атмосфера - растения - почва» и др., которые используются при оценке результатов мониторинга состояния окружающей среды.