Взаимоотношения организма и среды

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Конспект лекций

Дисциплина «Экология»

Оглавление

1. БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК.. 2

1.1. Основные понятия экологии. 2

1.2. Структура биосферы.. 2

1.3. Взаимоотношения организма и среды.. 6

1.3.1. Типы экологических взаимодействий. 6

1.3.2. Круговорот веществ. 7

1.3.4. Состав среды.. 10

1.4. Экология и здоровье человека. 10

1.4.1. Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека. 10

1.4.2. Влияние социально–экологических факторов на здоровье человека 11

2. ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ.. 12

2.1. Демографическая и продовольственная проблемы.. 12

2.2. Парниковый эффект. 13

2.2.1. Глобальное потепление. 13

2.2.2. Глобальные последствия и их преодоление. 13

2.3. Озоновые дыры.. 14

2.4. Кислотные дожди. 15

2.5. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны природы.. 17

2.6. Мониторинг, классификация. 18

2.7. Методы контроля за состоянием загрязнения окружающей среды.. 19

2.7.1. Загрязнение почв. 19

2.7.2. Загрязнение воды.. 20

2.7.3. Загрязнение атмосферы.. 22

3. ОСНОВЫ ЭКОНОМИКИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.. 23

3.1. Экономические механизмы охраны окружающей среды.. 23

4. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ПРАВА.. 25

4.1. Общие сведения. 25

4.1.1. Объекты охраны окружающей среды (ООС) 26

4.2. Профессиональная ответственность. 28

4.3. Экологическая экспертиза. 29

4.4. Экологический аудит. 30

4.5. Экологическая сертификация. 31

4.6. Экологическая стандартизация и паспортизация. 32

5. МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.. 34

5.1. Объекты международного сотрудничества. 34

5.1.1. Принципы сотрудничества. 35

5.2. Международные организации. 35

5.2.1. Неправительственные международные организации. 36

5.3. Международные конференции. 37

БИОСФЕРА И ЧЕЛОВЕК

Основные понятия экологии

Экология – это наука, изучающая взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой. В середине ХХ века экологию стали понимать как науку об экосистемах и биосфере.

Выделяют три основные ветви экологии.

Первая ветвь. Общая экология, или биоэкология, – это изучение взаимоотношений живых систем разных рангов (организмов, популяций, экосистем) со средой и между собой. Эту часть экологии в свою очередь подразделяют на следующие разделы:

· аутэкологию, т. е. изучение закономерности взаимоотношений организмов отдельного вида со средой обитания;

· демэкологию, или экологию популяций

Популяция в экологическом учении – совокупность особей одного вида, более или менее длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений;

· синэкологию, т. е. экологию сообществ;

· экосистемную и биосферную экологию.

Вторая ветвь. Геоэкология – это изучение геосфер, их динамики и взаимодействия, геофизических условий жизни, факторов неживой окружающей среды, действующей на организмы.

Третья ветвь. Прикладная экология – это аспекты инженерной, социальной, экономической охраны среды обитания человека, проблем взаимоотношений природы и общества, экологических принципов охраны природы.

Структура биосферы

Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом. Атмосфера имеет несколько слоёв: тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нём сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар; стратосфера; ионосфера – там “живое вещество” отсутствует. Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N ₂ (78%), O ₂ (21%), CO ₂ (0, 03%).

Гидросфера – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мг/л растворимых веществ. Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na ⁺, Mg ²⁺, Ca ²⁺, Cl ^-, S, C. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всём объёме мирового океана.

Литосфера – внешняя твёрдая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твёрдого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича.

Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус. Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K. Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% её объёма, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах [Коробкин, 2003].

Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.

Одним из фундаментальных правил, которым подчиняются все экосистемы, является принцип Ле Шателье – Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

По определению В.Н.Сукачева, биогеоценоз – это совокупность однородных природных элементов (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий) на определённом участке поверхности Земли. Контур биогеоценоза устанавливается по границе растительного сообщества ( фитоценоза ).

Термины " экологическая система" и " биогеоценоз" не являются синонимами. Экосистема – это любая совокупность организмов и среды их обитания, в том числе, например, горшок с цветком, муравейник, аквариум, болото, пилотируемый космический корабль. У перечисленных систем отсутствует ряд признаков из определения Сукачёва, и в первую очередь элемент " гео" – Земля. Биоценозы – это только природные образования. Однако биоценоз в полной мере может рассматриваться как экосистема. Таким образом, понятие " экосистема" шире и полностью охватывает понятие " биогеоценоз", или " биогеоценоз" – это частный случай " экосистемы". Самая крупная природная экосистема на Земле – это биосфера.

Биомы – наиболее крупные наземные экосистемы, соответствующие основным климатическим зонам Земли (пустынные, травянистые, лесные); водные экосистемы – основные экосистемы, существующие в водной сфере (гидросфере). Иногда в литературе встречается близкая, но менее четкая классификация, прежде всего, выделяющая влажные тропические леса, саванны, пустыни, степи, леса умеренного пояса, хвойные (тайгу), тундру [Одум, 1975].

Фотосинтез – химический процесс, идущий в зеленых растениях под действием световой энергии с образованием из двуокиси углерода и воды глюкозы с выделением кислорода как побочного продукта.

Энергетические затраты связаны, прежде всего, с поддержанием метаболических процессов, которые называют тратой на дыхание, меньшая часть идёт на рост, а остальная часть пищи выделяется в виде экскрементов. В конечном итоге вся эта энергия превращается в тепловую и рассеивается в окружающей среде, а на следующий более высокий трофический уровень передаётся не более 10% энергии от предыдущего.

Основой фоpмиpования и функционpования биогеоценозов, а следовательно и экосистем, являются продуценты – pастения и микpооpганизмы, способные производить (пpодуциpовать) из неорганического вещества органическое, используя энергию света или химические реакции. Они выделяют чистую первичную продукцию, обусловленную приростом биомассы, и валовую первичную продукцию, в которую входит общее количество продуцируемой в ходе фотосинтеза органики, включая энергию, израсходованную на жизнедеятельность (например, на дыхание и выделение ароматических веществ).

При этом первичной продуктивностью называют биомассу, а также энергию и летучие биогенные вещества, производимые продуцентами на единице площади за единицу времени.

В отличие от продуцентов, образующих первичную продукцию экосистем, оpганизмы, использующие эту продукцию, получили название гетеpотpофы. Они используют для фоpмиpования своих оpганов готовое органическое вещество других организмов и продукты их жизнедеятельности.

Гетеротрофностью обладают консументы – потpебители живого оpганического вещества, к которым относятся фитофаги и зоофаги. Консументы определяют вторичную биологическую продукцию – биомасса, а также энергия и биогенные летучие вещества, производимые всеми консументами (гетеротрофами) на единице площади за единицу времени.

Фитофаги – травоядные – вторичные аккумулятоpы солнечной энеpгии, пеpвоначально накопленной pастениями.

Зоофаги – хищники, поедающие фитофагов и более мелких хищников.

Пpодуценты, использующие для пpодуциpования оpганического вещества солнечную энеpгию называются автотpофами, а использующие химическую энеpгию – хемотpофами.

Сапpофаги – животные, поедающие тpупы и экскременты.
Связи пpи котоpых одни оpганизмы поедают дpугие оpганизмы или их останки или выделения (экскременты) называются тpофическими. При этом пищевые взаимоотношения между членами экосистемы выражаются через трофические (пищевые) цепи [Одум, 1975].

Жизнь в экосистеме поддерживается благодаря непрекращающемуся прохождению через живое вещество энергии, передаваемой от одного трофического уровня к другому; при этом происходит постоянное превращение энергии из одних форм в другие. Кроме того, при превращениях энергии часть её теряется в виде тепла.

Рассмотрим процесс обмена энергией. Энергию определяют, как способность производить работу. Свойства энергии описываются законами термодинамики.

Первый закон (начало) термодинамики, или закон сохранения энергии, утверждает, что энергия может переходить из одной формы в другую, но она не исчезает и не создаётся заново.

Второй закон (начало) термодинамики, или закон энтропии, утверждает, что в замкнутой системе энтропия может только возрастать.

Применительно к энергии в экосистемах используется следующая формулировка: процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную, то есть деградирует. Мера количества энергии, которая становится недоступной для использования (или мера изменения упорядоченности, которая происходит при деградации энергии), есть энтропия. Чем выше упорядоченность системы, тем меньше ее энтропия.

Таким образом, любая живая система, в том числе и экосистема, поддерживает свою жизнедеятельность благодаря, во-первых, наличию в окружающей среде в избытке даровой энергии (энергия Солнца); во вторых, способности за счёт устройства составляющих её компонентов эту энергию улавливать и концентрировать, а использовав – рассеивать в окружающую среду.

Таким образом, сначала улавливание, а затем концентрирование энергии с переходом от одного трофического уровня к другому обеспечивает повышение упорядоченности, организации живой системы, то есть уменьшение её энтропии.

Круговорот веществ

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Некоторое количество веществ может на время выбывать из биологического круговорота (осаждаться на дне океана, морей, выпадать в глубины земной коры). Но большой круговорот – это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу.

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический) совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его – в образовании живого вещества из неорганического в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.

Химические элементы образуют замкнутую систему (цикл), в которой атомы используются многократно. Суть цикла в следующем: химические элементы, поглощённые организмом, впоследствии его покидают, уходя в абиотическую среду, затем, через какое–то время, снова попадают в живой организм и т.д. Такие элементы называют биофильными [Ананьева, 2001].

1.3.3. Экологические факторы

Экологические факторы – движущая сила, причина какого–либо процесса, явления – любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм, хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития, называют экологическим фактором.
Экологические факторы среды принято делить на две группы:

1. факторы косной (неживой) природы – абиотические или абиогенные;

2. факторы живой природы – биотические или биогенные.

Абиотические факторы – это совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение организмов. Их делят на физические, химические и эдафические.

Физические факторы – это те, источник которых – физическое состояние или явление (механическое, температурное воздействие и др.), химические происходят от химического состава среды (солёность воды, содержание кислорода и др.), эдафические (почвенные) – это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающие воздействие как на организмы почвенной биоты, так и на корневую систему растений (влияние влажности, структуры почв, содержания гумуса и т. п. на рост и развитие растений).

Всё живое, окружающее организм в среде обитания, составляет биотическую среду. Биотические факторы – это совокупность влияний жизнедеятельности одних организмов на другие.

Биотические факторы способны влиять на абиотическую среду, создавая микроклимат или микросреду: например, в лесу летом прохладнее и влажнее, а зимой – теплее. Но микросреда может иметь и абиотическую природу: под снегом, в результате его отепляющего действия, выживают мелкие животные (грызуны), сохраняются всходы озимых злаков.

Антропогенные факторы – факторы, порождённые человеком и воздействующие на окружающую среду (загрязнение, эрозия почв, уничтожение лесов и т. д.).

В начале 70-х годов XX в. американский биолог и эколог Барри Коммонер обобщил системность в экологии в виде четырёх законов. Их соблюдение – обязательное условие любой деятельности человека в природе.

Биотические факторы, воздействующие на растения как первичные продуценты органического вещества, подразделяют на зоогенные и фитогенные.

Живое неотрывно от среды. Среда – одно из основных экологических понятий, которое означает весь спектр окружающих организм элементов и условий в той части пространства, где обитает организм, всё то, среди чего он живёт и с чем непосредственно взаимодействует. При этом организмы, приспособившись к определённому комплексу конкретных условий, в процессе жизнедеятельности сами постепенно изменяют эти условия, т. е. среду своего существования.

Несмотря на многообразие экологических факторов и различную природу их происхождения, существуют некоторые общие правила и закономерности их воздействия на живые организмы.

Для жизни организмов необходимо определённое сочетание условий. Если все условия среды обитания благоприятны, за исключением одного, то именно это условие становится решающим для жизни рассматриваемого организма. Оно ограничивает (лимитирует) развитие организма, поэтому называется лимитирующим фактором.

Первоначально было установлено, что развитие живых организмов ограничивает недостаток какого-либо компонента, например, минеральных солей, влаги, света и т.п. В середине XIX века немецкий химикорганик Юстас Либих в 1840 г. первым экспериментально доказал, что рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в относительно минимальном количестве. Он назвал это явление законом минимума; в честь автора его ещё называют законом Либиха:

Однако, как выяснилось позже, лимитирующим может быть не только недостаток, но и избыток фактора, например, гибель урожая из-за дождей, перенасыщение почвы удобрениями и т.п.

Понятие о том, что наравне с минимумом лимитирующим фактором может быть и максимум, ввёл американский зоолог В. Шелфорд в 1913г., сформулировавший закон толерантности:

Благоприятный диапазон действия экологического фактора называется зоной оптимума (нормальной жизнедеятельности). Чем значительнее отклонение действия фактора от оптимума, тем больше данный фактор угнетает жизнедеятельность популяции. Этот диапазон называется зоной угнетения.

Максимально и минимально переносимые значения фактора – это критические точки, за пределами которых существование организма или популяции уже невозможно. В соответствии с законом толерантности любой избыток вещества или энергии оказывается загрязняющим среду началом.

Виды, для существования которых необходимы строго определенные экологические условия, называют стенобионтными (форель, орхидея), а виды, приспосабливающиеся к экологической обстановке с широким диапазоном изменения параметров, – эврибионтными (мыши, крысы, тараканы).

Состав среды

Состав водной среды. Большая часть поверхности Земли покрыто водой. Распространение и жизнедеятельность организмов в водной среде в значительной степени зависят от её химического состава. Тем не менее, проблемы, связанные с водой, возникают даже у водных организмов.

Состав воздуха. Состав воздуха в современной атмосфере находится в состоянии динамического равновесия, зависящего от жизнедеятельности живых организмов и геохимических явлений глобального масштаба.

Состав почв представляет собой продукт физического, химического и биологического преобразования горных пород, включающей твёрдые, жидкие и газообразные компоненты.

Содержание воды в почве. Общее количество воды, которое может быть удержано почвой, складывается из гравитационной, физически связанной, капиллярной, химически связанной и парообразной воды.

Содержание воздуха в почве. Поры почвы, не занятые водой, заполняет почвенный воздух. Насыщенность воздухом играет важную роль в почвенных процессах. По сравнению с составом атмосферного воздуха из-за дыхания организмов с глубиной уменьшается содержание кислорода (до 10%) и увеличивается концентрация диоксида углерода (достигая 19%).

В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая – вода. В воде жизнь зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вторая – наземно-воздушная – на суше и в атмосфере возникли и бурно адаптировались к новым условиям растения и животные. Постепенно преобразуя верхний слой суши – литосферы, они создали третью среду обитания – почву, а сами стали четвёртой средой обитания [Акимова, 2001].

Парниковый эффект

Парниковый эффект был обнаружен Жозефом Фурье в 1824 году и впервые был количественно исследован Сванте Аррениусом в 1896 году.

Парниковый эффект – постепенное потепление климата на планете в результате накопления в атмосфере " парниковых газов" (углекислый газ, метан, оксиды азота и др.), которые аналогично покрытию теплицы или закрытым стеклам автомобиля, пропуская солнечные лучи, препятствуют инфракрасному (тепловому) излучению с поверхности Земли.

Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации " парниковых газов" увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли, изменению погоды и климата.

Рост концентрации " парниковых газов" связан с хозяйственной деятельностью человека, в первую очередь – сжиганием углеродного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и др.), автомобильным транспортом, промышленными процессами, а также сведением лесов – естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

Глобальное потепление

Вследствие парникового эффекта за последние 100 лет средняя температура поверхности Земли выросла на 0, 74°С, причём темпы её роста постепенно увеличиваются.
По прогнозам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) – к концу 21 века температура Земли может повыситься от 1, 8 до 4, 6°С.

Озоновые дыры

Озоновая дыра – локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли.

Жизнь на Земле немыслима без озонового слоя, предохраняющего все живое от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Исчезновение озоносферы привело бы к непредсказуемым последствиям – вспышке рака кожи, уничтожению планктона в океане, мутациям растительного и животного мира. Истощение озонового слоя способствует усилению " парникового эффекта" и общему загрязнению окружающей среды.

В целом содержание озона в атмосфере за последние два десятилетия значительно уменьшилось. Поэтому так важно понять причины возникновения " озоновых дыр".

Озон образуется в верхней стратосфере (40-50км) при фотохимических реакциях с участием кислорода, азота, водорода и хлора. В нижней стратосфере (10-25км), где озона больше всего, главную роль в сезонных и более длительных изменениях его концентрации играют процессы переноса воздушных масс. Содержание озона здесь определяют химический состав атмосферы и долговременные (с периодом более 10 лет) вариации процессов переноса.

Основным антропогенным фактором, разрушающим озон, считают фреоны – хлорфторуглероды (ХФУ), чрезвычайно химически стойкие вещества, которые широко используются как газы-носители в аэрозольных баллончиках и т.п.

Из других техногенных причин разрушения озонового слоя называют уничтожение лесов как основных поставщиков кислорода в атмосферу. Зарегистрировано разрушение озона при ядерных взрывах в атмосфере, крупных пожарах и других явлениях, сопровождающихся поступлением в верхние слои атмосферы оксидов азота и некоторых углеводородов. Уничтожают озон полёты сверхзвуковых самолётов в стратосфере, запуски космических ракет.

Есть предположение о существенном вкладе природных явлений в процессы разрушения озона и возникновения " озоновых дыр". Например, 11-летние циклы солнечной активности, выход озонразрушающих газов (водород, метан) из разломов земной коры.
" Озоновые дыры" несут в себе угрозу человечеству и требуют постоянного экологического мониторинга за ними [Гарина, 2003].

Кислотные дожди

Впервые термин " кислотный дождь" был введён в 1872 году английским исследователем Ангусом Смитом при изучении викторианского смога в Манчестере.

Смог (дым, туман) – загрязнение приземного слоя воздуха в больших городах смесью дыма и газовых отходов предприятий и транспорта.

Существуют три вида смога:

1. влажный лондонского типа в сочетании с туманом;

2. сухой лос-анджелесского типа, возникающий в результате фотохимических реакций в газовых выбросах под действием ультрафиолетовой солнечной радиации, образует едкую устойчивую синеватую дымку-пелену;

3. ледяной аляскинского типа от бытовых выбросов и пара на отопительных системах, он типичен для резкоконтинентальных зон умеренного пояса.

Смог снижает видимость, вызывает раздражение слизистой оболочки глаз, носоглотки, верхних дыхательных путей, повреждает растительность.

Во второй половине XX века стало понятно, что кислотные дожди несут в себе угрозу окружающей среде.

Кислотный дождь – все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение показателя pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (оксидами серы, оксидами азота).

Оксиды серы. Эти соединения попадают в атмосферу естественным путём при извержениях вулканов, но значительная часть атмосферных оксидов серы образуется в результате сжигания природного топлива. Уголь и нефть содержат небольшое количество серы. При сжигании этих видов топлива в атмосферу попадает сера в соединении с кислородом. Растворяясь в дождевых каплях, оксид серы образует серную кислоту.

Оксиды азота. При достаточно высокой температуре содержащийся в воздухе азот соединяется с кислородом с образованием оксида азота. В природе это может произойти во время разряда молнии, но основная часть оксидов образуется при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания (например, в автомобилях) или при сжигании угля. При растворении этих веществ в капельках воды образуется азотная кислота.

Таким образом, дожди становятся кислотными при вымывании из воздуха серных и азотных соединений. Это явление имеет несколько последствий, губительных для природы. Например, многие исторические здания построены из известняка – строительного материала, реагирующего с кислотой. С течением времени кислотные дожди буквально разъедают поверхность этих зданий. При выпадении кислотных дождей также происходит закисление почвы и ухудшаются условия существования лесов. И, наконец, кислотные дожди повышают кислотность рек и озер, создавая угрозу флоре и фауне.

Методы борьбы с образованием кислотных дождей направлены на улучшение технологии удаления соединений серы из воздушных выбросов промышленных предприятий и электростанций, для чего обычно используют устройство под названием скруббер.

Скруббер - это установка очистки воздушных выбросов от пыли, кислотных, щелочных примесей, легкорастворимых в воде веществ и масляного тумана. Скрубберы можно использовать для улавливания паров растворителей, а также многих других веществ с подбором соответствующих видов реагентов-поглотителей [Денисов, 2003].

Мониторинг, классификация

Термин " мониторинг" был официально выдвинут в 1972 году на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде.

Экологический мониторинг – комплексная система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды под действием природных и антропогенных факторов. Основной принцип мониторинга – непрерывное слежение. Экологический мониторинг является составной частью экологического контроля и обеспечивает эту службу необходимой информацией о состоянии окружающей природной среды.

По территориальному охвату различают три ступени экологического мониторинга:

· локальный (биоэкологический, санитарно-гигиенический);

· региональный (геосистемный, природно-хозяйственный);

· глобальный (биосферный, фоновый), включающий в себя наблюдения за состоянием окружающей среды из космоса – космический мониторинг.

В программу локального мониторинга, ограниченного небольшой территорией, входят биоэкологические (санитарно-гигиенические) наблюдения за изменением в различных сферах содержания загрязняющих веществ, обладающих канцерогенными, мутагенными и иными неблагоприятными свойствами.

Пункты экологических наблюдений располагаются в местах концентрации населения и районах интенсивной его деятельности с таким расчётом, чтобы они контролировали основные линии связи человека (трофические и др.) с естественными и искусственными компонентами окружающей среды. Это могут быть территории промышленно-энергетических центров, атомных электростанций, нефтепромыслов, агроэкосистем с интенсивным применением ядохимикатов и др.

На региональном (геосистемном) уровне наблюдения ведут за состоянием экосистем крупных природно-территориальных комплексов (бассейнов рек), где имеются отличия параметров от базового фона ввиду интенсивных антропогенных воздействий.

Обеспечить наблюдение, контроль и прогноз возможных изменений в биосфере в целом – задача глобального мониторинга. Его называют ещё фоновым, или биосферным. Объектами глобального мониторинга являются атмосфера, гидросфера, растительный и животный мир и биосфера в целом как среда жизни всего человечества.

При выполнении работ по программе глобального мониторинга особое внимание уделяют наблюдениям за состоянием природной среды из космоса, с помощью спутниковых дистанционных методов. Космический мониторинг позволяет получить уникальную информацию о функционировании экосистем, как на региональном, так и на глобальном уровнях [Степановских, 2003].

Загрязнение почв

Поверхностные горизонты почв легко загрязняются. Основные загрязнители почвы:

Стремясь повысить урожаи выращиваемых культур, человек широко применяет удобрения, пестициды, строит оросительные и осушительные системы.

Одним из видов антропогенного воздействия на почву является усиление процессов водной и ветровой эрозии. Эрозия – процесс разрушения и переотложения почвенных частиц воздушными или водными потоками. Эрозия почвы происходит и в естественных условиях, однако она значительно ускоряется вследствие антропогенного воздействия на экосистемы, выражающегося в чрезмерной и неправильной распашке земли, в том числе без учёта рельефа, сведения лесов.

Значительно снижает плодородие почв их засоление — повышение содержания легкорастворимых солей. Наиболее часто засоление вызывается нерациональной системой орошения земель. Почвы считаются засоленными при содержании в них более 0, 1 % по массе солей, токсичных для растений.

Значительное загрязнение плодородного слоя почвы и отчуждение сельскохозяйственных земель вызывает складирование и (или) захоронение промышленных и бытовых твёрдых отходов. Огромные площади земель заняты свалками, золоотвалами и др.

Огромный вред для функционирования почв представляют газодымовые выбросы промышленных предприятий. Почва способна накапливать весьма опасные для здоровья человека загрязняющие вещества, например, тяжелые металлы, радионуклиды и радиоизотопы, оседающие из этих выбросов.

Одной из серьезных экологических проблем России становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами. Причины загрязнения: аварии на нефтепроводах, несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы и т.д.

Загрязнение воды

Наиболее важными антропогенными процессами загрязнения воды являются стоки с промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных территорий, выпадение с атмосферными осадками продуктов антропогенной деятельности. Эта процессы загрязняют не только поверхностные воды (бессточные водоёмы и внутренние моря, водотоки), но и подземную гидросферу (артезианские бассейны, гидрогеологические массивы), Мировой океан (в особенности акватории и шельфы).

На континентах наибольшему воздействию подвергаются верхние водоносные горизонты (грунтовые и напорные), которые используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Аварии нефтеналивных танкеров, нефтепроводов могут быть существенным фактором резкого ухудшения экологической обстановки на морских побережьях и акваториях, во внутриконтинентальных водных системах. Отмечается тенденция увеличения этих аварий в последнее десятилетие.

Виды загрязнений:

Химическое загрязнение – наиболее распространённое, стойкое и далеко распространяющееся. Оно может быть органическим и неорганическим, токсичным и нетоксичным.

Бактериальное загрязнение выражается в появлении в воде патогенных бактерий, вирусов (до 700 видов), простейших, грибов и др. Этот вид загрязнения носит временный характер.

Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ.

Механическое загрязнение характеризуется попаданием в воду различных механических примесей. Механические примеси могут значительно ухудшать органолептические показатели вод.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод в результате их смешивания с более нагретыми поверхностными или технологическими водами.

К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся:

Наибольший вред водоёмам и водотокам причиняет выпуск в них неочищенных сточных вод – промышленных, коммунально-бытовых, коллекторно-дренажных и др.

Промышленные сточные воды загрязняют экосистемы самыми разнообразными компонентами (фенолами, нефтепродуктами, сульфатами, СПАВ, фторидами, цианидами, тяжелыми металлами и др.), в зависимости от специфики отраслей промышленности.

Огромны масштабы нефтяного загрязнения природных вод. Миллионы тонн нефти ежегодно загрязняют морские и пресноводные экосистемы при авариях нефтеналивных судов, на нефтепромыслах в прибрежных зонах, при сбросе с судов балластных вод и т.д.

Загрязнение атмосферы

Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты.

Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу атмосферные осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы.

Отрицательное влияние загрязнённой атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений.

Процессы и источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди антропогенных к наиболее опасным процессам относятся сгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа, угля.

Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

12 3 4 5 Следующая ⇒