- •Введение
- •1. Экология территорий как составная часть общей экологии. Человек в природной среде на различных территориях.
- •1.1. Строение и история земли
- •1.2. Возникновение жизни на земле
- •1.3. Фундаментальные свойства живых систем
- •1.4. Уровни организации живой материи
- •1.5. Условия и ресурсы среды
- •1.6. Популяции и сообщества
- •2. Понятие экологической системы в контексте экологии территорий. Составные части экосистем.
- •2.1. Экологические системы
- •2.1.1. Понятие экологической системы
- •2.1.2.Живое, косное и биокосное вещество (по в.И.Вернадскому)
- •2.1.3. Законы в.И.Вернадского
- •2.2. Пищевые цепи
- •2.2.1. Понятие простых и сложных пищевых цепей
- •2.2.2. Экологические пирамиды
- •2.3. Циркуляция веществ
- •2.4. Энергетические ресурсы и энергия в экосистемах
- •2.4.1. Понятие энергетических ресурсов
- •2.4.2. Энергия в экологических системах
- •3. Экология территорий и социальная экология.
- •3.1. Основные понятия
- •3.2. Энергия и вещества
- •3.2.1. Энергия
- •3.2.2. Пищевые вещества
- •3.2.3. Минеральные соли и вода
- •3.3. Климатическая адаптация
- •3.3.1. Общие сведения
- •3.3.2. Температурная среда
- •3.3.2. Реакция организма на перегрев
- •3.3.4. Реакция организма на охлаждение
- •3.3.5. Границы зоны комфорта
- •3.4. Болезни
- •4. Глобальные, региональные и территориальные проблемы окружающей среды.
- •4.1. Основные сведения
- •4.2. Окружающая среда и стабильность популяций
- •4.2.1. Общие сведения
- •4.2.2. Процессы, регулирующие численность популяций
- •4.2.3. Экологические показатели
- •4.3. Глобальные и территориальные изменения климата
- •4.3.1. Основные сведения
- •4.3.2. Природные экосистемы суши
- •4.3.3. Лесное и сельское хозяйство
- •4.3.4. Гидрология и водные ресурсы
- •4.3.5. Мировой океан и прибрежные зоны
- •4.3.6. Сезонный снежный покров, лед, вечная мерзлота
- •4.3.7. Энергетика, транспорт и промышленность
- •4.4. Проблемы мегаполисов, как особых территорий.
- •4.4.1. Общие сведения
- •4.4.2. Классификация городов по численности населения
- •4.4.3. Зонирование территории
- •4.4.4. Влияние крупных городов на климат
- •4.4.5. Радиационная экология
- •4.5. Разрушение озонового слоя
- •4.6. Снижение видового разнообразия
- •5. Основы экологического нормирования и экологический мониторинг
- •6. Устойчивое развитие и основы охраны биосферы
- •6.1. Развитие биосферы
- •6.2. Биогеохимические циклы
- •6.2.1. Кругооборот воды
- •6.2.2. Кругооборот углерода
- •6.2.3. Кругооборот азота
- •6.2.4. Кругооборот серы
- •6.2.5. Кругооборот фосфора
- •6.2.6. Ландшафтный и экосистемный подход к изучению изменений биосферы
- •6.3. Основные положения необходимости устойчивого развития
- •6.4. Особенности эволюции биосферы в условиях антропогенного развития
- •6.5. Пути обеспечения экологической безопасности в биосфере
- •7. Правовое регилирование и экологический менеджмент
- •7.1. Правовое регулирование
- •7.2. Международные организации в области экологии
- •7.3. Экологический паспорт промышленного предприятия
- •Литература
- •Контрольные вопросы
4.5. Разрушение озонового слоя
Впервые вопросы разрушения озонового слоя Земли, защищающего живые организмы от отрицательного воздействия ультрафиолетового излучения, были рассмотрены в работах профессоров Шервуда Роуленда и Марио Молины в 1974 году. За свое открытие ученые были удостоены Нобелевской премии в области химии за 1995 г. В настоящее время вопросы озонового слоя изучаются и контролируются Координационным комитетом по озоновому слою (ККОС). Установлено, что разрушение озонового слоя Земли происходит в соответствии со следующими химическими уравнениями:
Cl + O3 = ClO + O2
ClO + O3 = Cl + 2 O2
Основная угроза для озонового слоя Земли исходит от хлор – фтор углеродов (ХФУ), содержание которых в атмосфере постоянно возрастает.
Для сдерживания этого процесса и восстановления озонового слоя требуется планомерное снижение выбросов ХФУ в атмосферу.
Динамика разрушения озонового слоя приведена на рис. 4.4. В качестве критерия оценки толщины озонового слоя используется единица Добсона, соответствующая толщине слоя озона в 0,01 мм.
Рисунок 4.4. - Динамика разрушения озонового слоя над Антарктидой
4.6. Снижение видового разнообразия
В настоящее время биологические ресурсы Земли находятся под угрозой. Биоразнообразие – это огромное количество генов, видов и экосистем. Сейчас темпы исчезновения видов в 50 – 100 раз превышают естественный показатель.
Биоразнообразие определяет устойчивость глобальной экосистемы – биосферы Земли. В связи с этим, сохранение видового разнообразия характеризует насколько хорошо справляется человеческая цивилизация с задачей достижения устойчивого развития.
5. Основы экологического нормирования и экологический мониторинг
Биосфера Земли подвергается постоянным изменениям под влиянием естественных (природных) и искусственных (антропогенных) воздействий. Естественные воздействия могут рассматриваться как фоновые. Искусственные антропогенные воздействия подразделяются на намеренные (разработка полезных ископаемых, развитие теплоэнергетики и др.) и ненамеренные, носящие как правило негативный характер (деградация земель, загрязнение атмосферы, отторжение лесных массивов и другие).
Для контроля за изменениями окружающей среды под воздействием естественных и антропогенных факторов осуществляется мониторинг биосферы. Термин «мониторинг» происходит от латинского слова monitor - напоминающий, надзирающий. Таким образом, экологический мониторинг – непрерывный контроль за состоянием окружающей среды и использованием основных природных ресурсов (воды, воздуха, почвы, растительного и животного мира). Экологический мониторинг возник при попытке разделить естественные и антропогенные изменения окружающей природной среды; он является информационной системой, созданной с целью наблюдения и прогнозов изменений в окружающей природной среде для выделения антропогенной составляющей на фоне естественных процессов.
Мониторинг осуществляется по следующей схеме:
С одной стороны: 1.наблюдение, 2.оценка наблюдения, 3.регулирование качества окружающей среды. С другой стороны: 1.прогноз, 2.оценка прогноза, 3.регулирование качества окружающей среды.
Н а основе оценки наблюдения, прогноза и способов регулирования качества окружающей среды производится корректирование методов наблюдения с целью повышения их достоверности и информативности (рис. 5.1).
Рисунок 5.1. - Схема экологического мониторинга
Задачами экологического мониторинга как правило являются:
-
выбор места проведения наблюдений,
-
аппаратурное обеспечение проведения наблюдений,
-
систематизация полученных результатов наблюдений.
Различают следующие виды мониторинга:
-
мониторинг зон (города, водоемы, лесные массивы и др.),
-
мониторинг сред (атмосферный воздух, вода водоемов и др.),
-
мониторинг примесей (контроль за содержанием различных веществ),
-
мониторинг источников (контроль предприятий).
При проведении экологического мониторинга используется понятие ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ (ПДЭН) , под которой понимают такое воздействие, которое либо не влияет на качество окружающей среды, либо изменяет его в допустимых пределах, то есть не нарушает экосистему и не вызывает отрицательных последствий у живых организмов и в первую очередь – у человека.
Различают следующие уровни мониторинга:
-
фоновый,
-
промежуточный,
-
импактный (от слова impact – столкновение, то есть контроль в месте выброса каких-либо загрязнений).
Экологический мониторинг предусматривает постоянный контроль за состоянием атмосферы, гидросферы, литосферы (прежде всего – почвы), биоты, радиационный мониторинг и др.
При контроле за атмосферой проводится оценка комплексного влияния различных загрязняющих веществ. Количество различных загрязняющих веществ сравнивается с ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫМИ КОНЦЕНТРАЦИЯМИ (ПДК), под которыми понимают такие концентрации, которые при постоянном воздействии не вызывают различных заболеваний у человека при жизни настоящего и последующего поколений и не приводят к изменениям в экосистемах.
Различают: ПДК в атмосферном воздухе населенных мест (среднесуточные – при воздействии не более 30 минут и максимально-разовые – при воздействии более 30 минут), а также ПДК воздуха рабочей зоны (места работы человека). ПДК измеряются в мг/м3 .
По характеру воздействия на организм человека различают следующие виды вредных (загрязняющих) веществ:
-
общетоксичные , которые вызывают отравление всего организма (например, окись углерода),
-
раздражающие , которые вызывают раздражение дыхательных органов, слизистых оболочек (например, сернистый газ, окислы азота),
-
сенсибилизирующие , которые вызывают аллергические заболевания (например, формальдегид),
-
канцерогенные , которые вызывают онкологические заболевания (например, соединения никеля, окислы хрома),
-
фиброгенные , которые вызывают заболевания легких (например, окись алюминия, двуокись кремния),
-
мутагенные , которые вызывают изменение наследственной информации (например, свинец, марганец).
По степени опасности воздействия вредные вещества подразделяются на четыре класса:
-
1 класс (чрезвычайно-опасные),
-
2 класс (высокоопасные),
-
3 класс (умеренно-опасные),
-
4 класс (малоопасные).
По усредненным концентрациям 5 наиболее важных для данного региона веществ и сравнении их с ПДК, можно определить индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).
Для водной среды (гидросферы) проводится контроль за уровнем загрязнений по физическим, химическим (сравнение с ПДК загрязнителей воды в мг/л) и гидробиологическим характеристикам.
Вода является одним из важнейших компонентов биосферы и необходимым фактором существования живых организмов. В настоящее время значительно возросло антропогенное воздействие на гидросферу. Открытые водоемы и подземные водоисточники являются объектами Государственного санитарного надзора. Требования к качеству воды регламентируются соответствующими нормативными документами. Нормативные требования к воде, используемой человеком можно разбить на три группы:
- БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ;
- ПОКАЗАТЕЛИ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ воды;
- ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ воды.
Нормативные показатели бактериального состава питьевой воды относятся к общему бактериальному загрязнению и содержанию бактерий группы кишечной палочки.
Показатели безвредности химического состава воды исключают нормы для веществ, встречающихся в водах добавляемых к воде в процессе ее обработки (например, фторировании) и появляющихся в результате промышленного и сельскохозяйственного загрязнения водоисточников.
Органолептические свойства характеризуются интенсивностью допустимого изменения органолептических показателей воды: запах, привкус, цветность, мутность.
Основными источниками загрязнения водоемов являются бытовые сточные воды и стоки промышленных предприятий. Поверхностный сток (ливневые воды) является непостоянным по времени, количеству и качеству фактором загрязнения водоемов. Загрязнение водоемов происходит также отходами водного транспорта и лесосплава.
Водопользование различают двух категорий:
к первой категории относится использование водного объекта в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности;
ко второй категории относится использование водного объекта для купания, спорта и отдыха населения, а также использование водных объектов, находящихся в черте населенных мест.
Гигиеническими нормативами являются ПДК (предельно-допустимые концентрации) - максимально – допустимые концентрации, при которых вещества не оказывают прямого или опосредованного влияния при воздействии на организм в течение всей жизни и не ухудшают гигиенические условия водопользования.
Лимитирующими показателями вредности являются:
САНИТАРНО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ (с.-т.);
ОБЩЕСАНИТАРНЫЙ (общ.);
ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЙ (орг.).
В соответствии с действующей классификацией химических веществ по степени опасности для водоемов они разделяются на четыре класса:
1 класс – чрезвычайно опасные;
2 класс – высоко опасные;
3 класс – опасные ;
4 класс – умеренно опасные.
В основу классификации положены показатели, характеризующие степень опасности для человека веществ, загрязняющих воду, в зависимости от общей токсичности, кумулятивности, способности вызывать отдаленные побочные явления.
Для оценки антропогенного воздействия на биоту (экосистемы) пользуются понятием устойчивого биогеоценоза, для которого выделяют пять признаков:
-
Биомасса всех основных звеньев трофических цепей должна быть большой, без резкого преобладания фитомассы над зоомассой.
-
Большой биомассе должна соответствовать большая продуктивность, что создает предпосылки для быстрой компенсации возможных потерь на отдельных трофических уровнях.
-
Структура системы в целом и разнородность отдельных трофических уровней должны обеспечивать высокую стабильность биогеоценоза, находящегося в состоянии динамического равновесия.
-
Обмен веществами и энергией в биогеоценозе должны протекать с высокой скоростью, что создает условия для большой скорости самоочищения.
-
Биогеоценоз должен обладать способностью к быстрой адаптации при изменении внешней среды.
Таким образом, экологический мониторинг является важнейшим инструментом при контроле антропогенных воздействий на биосферу в целом.