Lection (Экология)

С XV века проблема окружающей среды стала актуальной. Американец потребляет в 130 раз больше энергии, чем средний африканец и в 20 раз больше, чем средний европеец.

Экология – это наука о взаимоотношениях между живыми организмами, биологическими системами и средой обитания. Экология изучает в том числе вопросы природопользования.

Природопользование – это взаимодействие человека и природы во всём его многообразии. Взаимодействие промышленности с окружающей средой рассматривается как одна из составляющих частей природопользования. Этот процесс носит социальный характер и совершается в рамках общественных отношений конкретного способа производства.

Окружающая среда – это среда обитания, представляющая собой совокупность всех материальных тел, сил и явлений природы. Она включает любую деятельность человека, находящуюся в непосредственном контакте с живыми организмами. Окружающая среда является сферой деятельности человека.

Географическая среда – это та часть природной среды, которую человек может приспособить для удовлетворения своих материальных и духовных потребностей. Свойства географической среды являются первым условием развития материального производства.

Природные богатства – это совокупность веществ и сил природы, которые могут быть использованы.

По мере прогресса производительных сил меняется структура природных богатств, и в неё включаются новые элементы.

Природные ресурсы – это часть природных богатств, которая может быть использована в производительном или личном потреблении на данном этапе развития общества и постоянно расширяется по мере развития производительных сил. Всю историю человечества можно рассматривать через призму взаимоотношений общества с окружающей средой. Окружающая среда является первоосновой получения человеком ресурсов и благ. При этом уровень и характер воздействия общества на природную среду в значительной степени определяется научно-техническим прогрессом, имеющим скачкообразный характер. Промышленный переворот в европейских странах в XVIII-XIX в. положил начала использования сил пара, воды, электричества, минерального топлива, станков и механизмов. Регенерация организма (клонирование) из одной клетки является более высокой степенью воздействия на окружающую среду.

Воздействие общества на окружающую среду является следствием технических процессов, основным воплощением которых является прогресс. Цивилизация с таким взаимоотношением человека с природой называется технологической.

Основная причина изучения экологии – это связь с важнейшими проблемами человечества:

- истощение природных ресурсов;

- загрязнение окружающей среды;

- изменение естественных сообществ.

Промышленное развитие влечёт развитие процессов: индустриализацию, урбанизацию, рост численности населения. Это ведёт к обострению проблем:

- ущерба, наносимого производством природной среде;

- рост недостатка сырья и энергии;

- развитие городских территорий.

Популяция – это группа особей любого вида организмов.

Сообщество включает все популяции на данной площади (биоценоз).

Экосистема – сообщества и неживая среда, функционирующие совместно.

Взаимодействие промышленности с окружающей средой.

Эколого-экономические принципы природопользования:

1) Сохранение пространственной ценности.

2) Принцип рулевого уровня использования.

3) Принцип ответственности антропогенных нагрузок региона и их соответствие природно-ресурсному потенциалу.

4) Природа обусловленного круговорота веществ.

5) Согласование производственного и природного ритма.

6) Приоритетность экологической оптимальности.

Экологические концепции природопользования:

1) Технологический оптимизм.

2) Технологический пессимизм.

3) Финалистические концепции будущего.

Медоуз Форрестер.

4) Нулевой экономический рост.

5) Потребительская концепция.

6) Технократическая концепция.

7) Концепция неисчерпаемости природных ресурсов.

8) Экологический колоннизм.

Последствия воздействия промышленности на окружающую среду.

Развитие процессов индустриализации, урбанизации и роста численности населения ведут к ущербу окружающей среды.

Формирование трёх источников воздействия на окружающую среду:

- уменьшение разнообразия естественной среды.

Схема взаимодействия общества и природы.

Стрелочками 1, 2, 3, 4 обозначены потоки отходов: газообразных, жидких, твёрдых, энергетических.

Отходы производства – это остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшиеся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные или физические свойства. Пример: продукты, образовавшиеся в результате физико-химических производств сырья.

Различают возвратные и безвозвратные отходы производства.

Безвозвратные – это отходы, которые (нельзя переработать) не могут быть использованы в производстве на данном развитии промышленности.

Отходы производственного потребления – это непригодные для дальнейшего использования по прямому назначению и списанные в установленном порядке машины, инструменты и предметы промышленного отношения.

Пасса обмен современного промышленного города.

Характеристика окружающей среды.

Структура биосферы и её восстановительные свойства.

Биосфера – это самая крупная биологическая система, в которой возможна постоянная жизнь.

Структура биосферы.

Биосфера включает:

1) Живое вещество.

2) Биогенное вещество.

3) Биокостное вещество, созданное живыми организмами вместе с неживой природой.

Состав биосферы:

- атмосфера, включает газовую смесь, азот, кислород 20,95%, аргон, CO₂ 0,03%, инертные газы и другие газы;

- твёрдые частицы;

- продукты растительного, животного происхождения и водяной пар;

- гидросфера, источники пресных вод, мировой океан;

- литосфера – это биокостная система, основанная на биологическом взаимодействии между минеральными компонентами (песок, глина, вода).

Учение Вернадского о биосфере.

Основные положения о биосфере, её структуре и развитии были разработаны Вернадским.

Основные положения:

1. В результате эволюции биосферы она преобразуется в ноосферу (сферу разума). Он рассматривал единство всех процессов самоорганизации материи.

2. Эволюционные процессы многократно ускоряются из-за возрастающего воздействия человека на природу. Определяющим фактором в её развитии является человек.

3. Коллективный разум способен определить пути эволюционного развития.

Механизмы эволюции:

- классические (т. Дарвина);

- биффуркационные процессы – качественные скачкообразные изменения, являющиеся одной из основных причин необратимости процесса развития.

Изучает эти механизмы теория катастроф. Основоположники теории: Пуанкаре, Ренс Тома.

Реализовать направленное развитие можно при условиях наличия:

1. Цели: совместное, гармоничное развитие природы и общества.

Для этого необходимо знать величины параметров, характеризующих биосферу и их критические значения, которые определяют поворотные пункты в её эволюции.

2. Наличие средств:

- новые технологии, позволяющие использовать силы природы;

- новая техника;

- энергия, производимая человеком.

Диалектика состоит в том, что уберечь от катастрофических последствий цивилизации могут лишь средства, созданные ей.

1. Научный прогноз путей эволюции средствами:

- системного анализа;

- математического моделирования;

- компьютерной техники.

Факторы окружающей среды.

Факторами окружающей среды называется любой элемент среды, способный оказывать прямое воздействие на живые организмы, хотя бы на протяжении одной из стадий развития.

Различают биотический, абиотический и антропогенный факторы.

Антропогенные факторы обусловлены воздействием человека на среду.

Биотические факторы обусловлены воздействием живых организмов друг на друга.

Абиотические факторы – физико-химические факторы среды: температура, давление, излучение, свет.

Для экологии важны характеристики:

- длина волны, интенсивность и продолжительность;

- вода. Основные характеристики: количество осадков, влажность, иссушающие свойства воздуха и доступная площадь водного запаса (поверхность водосбора);

- климат – совместная деятельность температуры и влажности;

- атмосферные газы (кислород, углекислый газ CO₂);

- биогенные соли – это растворённые соли, жизненно необходимые организмам. Различают микроэлементы (Fe, Cu, Zn, B, I) и макроэлементы (Na, Ca, K, S, Cl);

- давление;

- почва, состоит из почвенных горизонтов, составляющих почвенный покров:

A – гумус;

B – минеральная почва.

C – неизменная почвенная порода.

Самоочищающие свойства окружающей среды.

1) Динамический перенос (гидро и геофизический)

2) Биохимическое окисление

3) Химическое и физическое превращения

4) Осаждение (седиментация) абиогенных частиц

5) Биоседиментация.

При определении самоочищающих возможностей среды необходимо учитывать все вышеназванные процессы. Предпочтение отдаётся биологическим процессам.

Экологическое нормирование – система отношений, выявляющая ПДК вредных веществ.

Для оценки факторов и эффектов воздействия на среду необходимо пользоваться установленными критериями: значениями ПДК, уровней экологических нагрузок, выбросов и сбросов. При определении этих критериев учитываются геофизические и экономические возможности по ограничению выбросов. Высокое качество среды сохраняется, если изменения её состояния происходят в пределах границ, называемых допустимыми, и небольшие изменения качества среды не влияют на её нормальное функционирование. За первоначальное принимается фоновое состояние среды при отсутствии возмущающего воздействия при средних метеорологических условиях. Различие между предельно допустимым и фактическим состоянием среды составляет экологический резерв окружающей среды. Он характеризует её способность к восстановлению, воспроизводству и является основой для расчёта допустимых нагрузок. Различают два подхода определения допустимых нагрузок: санитарно-гигиенический и экологический подходы. Они различаются уровнем требованием.

Система параметров, характеризующих границу предельно допустимого.

1) Нормативы предельно допустимых уровней изменения среды:

а) ПДК;

б) ПДУ (уровни).

2) Нормативы ПДВ (воздействия). Предельно допустимые выбросы в водоёмы, атмосферу, почву.

3) Нормативы ПДЭН (экологических нагрузок).

4) Нормативы извлечения полезных компонентов из свойств природы: полезных ископаемых, комплексное использование отходов, урожайность сельскохозяйственных культур.

5) Нормативы надёжности преобразовательных мероприятий (инженерных сооружений) с точки зрения их воздействия на окружающую среду.

6) Параметры допустимости природопреобразования предприятий (осушение, застройка).

7) Показатель устойчивости природных комплексов и их компонентов.

8) Распространение вещества в окружающей среде.

Распространение загрязнений обусловлено естественными процессами и зависит от физико-химических свойств веществ; от физических процессов, связанных с их переносом, биологических процессов, принимающих участие в глобальных процессах круговорота веществ. Циклические процессы в отдельных природных системах.

Перенос веществ в гидросфере.

Пасса – перенос растворённых химических веществ и является функцией диффузий, конвекций, дисперсий, разложения биотических и абиотических реакций.

Перенос между средами.

а) почва-вода (за счёт адсорбции)

б) вода-воздух (диффузия)

в) воздух-вода (сухое осаждение).

Атмосферный перенос.

За счёт процессов перемешивания и воздушных течений. В тропосфере за 3-4 месяца. В стратосфере за 2 года.

Атмосферный перенос

локальный масштаб региональный

(несколько минут) глобальный (несколько суток)

(до нескольких недель)

Океаническая циркуляция.

Воздушный перенос поверхности водами.

Биотический перенос загрязнений.