Определение экологии, ее связь с другими науками

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………….5

Лекция 1

Основные понятия и определения в экологии……………...6

1.1. Определение экологии, ее связь с другими науками……………………6

1.2. Экологические системы…………………………………………………...9

1.3. Экологические факторы……………………………………………….…11

1.4. Экологический кризис. Глобальные экологические проблемы…….…12

Лекция 2

Антропогенное воздействие на атмосферу………………...14

2.1. Состав и характеристики атмосферы…………………………………...14

2.2. Естественные и антропогенные источники загрязнения

атмосферы…..…………………………………………………………….15

2.3. Негативное влияние загрязнения атмосферы…………………………..16

2.4. Показатели количественной оценки загрязнения атмосферы………...20

2.5. Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере……………………..21

2.6. Основные направления атмосфероохранных мероприятий…………..24

Лекция 3

Антропогенное воздействие на гидросферу………………..25

3.1. Общие характеристики гидросферы………………………………….…25

3.2. Источники и последствия загрязнения гидросферы…………………...26

3.3. Нормирование качества воды в водоемах………………………………28

3.4. Водопотребление и водоотведение на железнодорожном

транспорте………………………………………………………………...28

3.5. Основные направления водоохранных мероприятий……………….…29

Лекция 4

Антропогенное воздействие на литосферу………………....31

4.1. Общие характеристики литосферы……………………………………...31

4.2. Отходы производства и потребления…………………………………...31

4.3. Загрязнение территорий предприятий………………………………….33

Лекция 5

Энергетическое загрязнение…………………………………….. 34

5.1. Характеристика шума как экологического фактора…………………. 34

5.2. Электромагнитное загрязнение…………………………………………36

Лекция 6

Методы оценки и механизм формирования экологического ущерба……………………………………………40

6.1. Понятие и состав экологического ущерба…………………………….40

6.2. Количественная оценка экологического ущерба……………………..41

Лекция 7

Природоохранное законодательство………………………...47

7.1. Общая характеристика природоохранного законодательства

России……………………………………………………………………47

7.2. Ответственность за экологические правонарушения………………….49

Лекция 8

Управление природоохранной деятельностью…………. .50

8.1. Управление природоохранной деятельностью в РФ………………….50

8.2. Управление природоохранной деятельностью на железнодорожном транспорте…………………………………………………………………… 54

8.3. Экологические программы железнодорожного транспорта………….54

8.4. Экологическая паспортизация предприятий. Экологическая

госстатотчетность…………………………………………………………… 55

Лекция 9

Экологический мониторинг и контроль……………………..56

9.1. Понятие и состав экологического мониторинга……………………… 56

9.2. Экологический контроль………………………………………………...57

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….59

Библиография…………………………………………………………………60

ВВЕДЕНИЕ

Взаимодействие человека с окружающей средой на современном этапе характеризуется экологическим кризисом, имеющим глобальный характер вследствие интенсивного антропогенного загрязнения и безмерного потребления природных ресурсов.

Железнодорожный транспорт не является экологически проблемной отраслью хозяйства, однако загрязняющие объекты на линейных железнодорожных предприятиях вместе с источниками загрязнения других отраслей создают серьезную угрозу для окружающей среды.

В связи с этим, в данном курсе лекций рассмотрены общие проблемы негативного антропогенного воздействия на окружающую среду. Приведены основные понятия и определения в экологии, даны описания и характеристики природных и искусственных экологических систем.

Здесь также освещаются вопросы энергетического загрязнения и антропогенного воздействия на атмосферу, гидросферу и литосферу. Рассматриваются темы нормирования загрязнения окружающей среды, характеризуются группы и виды нормативов.

В курсе лекций поднимаются экономические и правовые вопросы охраны окружающей среды. Разбираются основные способы оценки экологического ущерба, природоохранное законодательство Российской Федерации, управление природоохранной деятельностью в РФ и на железных дорогах России, экологический мониторинг и контроль.

Лекция 1

Основные понятия и определения в экологии

Определение экологии, ее связь с другими науками

Термин «экология» произошел от греческих слов: «oikos» – дом, жилище и «logos» – учение, наука. Он был предложен немецким ученым Э. Геккелем в 1866 г. Экология – это наука об отношениях растительных и животных организмов (включая человека) между собой и окружающей средой.

Основные законы экологии:

- все взаимосвязано со всем;

- за все надо платить;

- ничто не проходит бесследно;

- природа знает лучше.

Экология тесно связана с естественными науками:

- биологией (условия развития микроорганизмов, растений, животных, человека);

- географией (закономерности размещения животных, растений и человека в зависимости от физико-географической обстановки);

- геологией (условия формирования земной коры и процессы, происходящие внутри Земли и на ее поверхности);

- геохимией (закономерности поведения различных химических элементов в почве, воде, атмосфере);

- геофизикой (физические поля, отмечаемые в земной коре).

Экология изучает, как влияют объекты изучения этих наук на окружающую природную среду.

Первоначально экология рассматривалась как биоэкология, то есть как наука, исследующая закономерности жизнедеятельности организмов в их естественной среде обитания (например, экология грибов, растений, животных и т.п.). В настоящее время помимо биоэкологии существуют и другие направления экологических знаний:

- экология иерархии живого (клеток и тканей, видов, сообществ и др.);

- экология сред жизни (водоемов, лесов, пустынь и пр.);

- хроноэкология (историческая и эволюционная экология);

- концептуальная и экспериментальная экология (теоретическая);

- экология поселений (городов, строительства и пр.);

- социальная экология (человека, семьи и пр.);

- факториальная экология или аутоэкология (физическая, химическая и т.п.);

- инженерная экология (технологическая, промышленная, сельскохозяйственная, экономическая, транспортная и пр.).

Каждое из этих направлений может выступать в качестве самостоятельной науки. Остановимся более подробно на последнем направлении. Инженерная экология – это прикладная дисциплина, представляющая собой систему научно обоснованных инженерно-технических мероприятий, направленных на сохранение качества окружающей среды в условиях растущего промышленного производства. Эта дисциплина возникла на стыке технических, естественных и социальных наук [9].

Инженерная экология занимает особое место в антропогенной экологии. Антропогенная экология – это междисциплинарная наука, изучающая общие законы взаимодействия биосферы и человека и базирующаяся на комплексе «экологизированных» фундаментальных наук и прикладных дисциплин. Она включает в себя медицинские, экономические, правовые, эстетические, геохимические и другие аспекты экологического подхода при решении задач взаимодействия общества с окружающей средой, ее охраны и рационального природопользования.

При функционировании объектов железнодорожного транспорта инженерно-техническим работникам приходится заниматься не экологией, а охраной окружающей среды. Под охраной окружающей среды (ООС)понимается система правовых, технических и санитарных мер, направленных на рациональное использование, сохранение и воспроизводство природных ресурсов.

Термин «окружающая среда» означает среду обитания, в значительной мере измененную человеком. Среда обитания – это природные объекты и явления, с которыми организмы находятся в прямых или косвенных взаимоотношениях. Используется также термин «природная среда» или «окружающая природа» – это среда, не измененная человеком или измененная незначительно.

Окружающая человека среда - совокупность химических, физических, биологических, психофизиологических факторов способных при определенных условиях оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное воздействие на деятельность и здоровье человека. Эта среда состоит из четырех взаимосвязанных компонентов:

а) природная среда, неизмененная человеком («первая природа») – это в основном малопригодные для жизни территории (высокогорные районы, арктические местности и т.п.);

б) природная среда, измененная человеком («вторая природа») – это пашни, сады, дороги и т.п., то есть среда, существующая только при участии человека (в ином случае она разрушается);

в) искусственно созданная среда («третья природа» или техносфера). Здесь проживает большинство людей. Техносфера постоянно расширяется, вытесняя природные экосистемы;

г) социально-экономическая среда. Она включает взаимоотношения людей, законодательство, уровень материальной жизни, здравоохранение, культурные и духовные ценности и т.п. Эта среда присуща только человеку, в то время как остальные среды представляют собой измененную в разной степени природную среду.

К ООС во многом близка охрана труда - система обеспечения безопасности жизни и здоровья работников в процессе их трудовой деятельности. На первый взгляд, кажется, что охрана труда далека от экологических знаний, однако, учитывая то, что внутрипроизводственная окружающая среда и люди, работающие в ней, образуют локальные экологические системы, все рассуждения об ООС окажутся справедливыми и для охраны труда (только на другом уровне взаимодействия человека и окружающей среды).

Таким образом, иерархическая структура рассмотренных понятий имеет следующий вид:

Рис. 1. Место инженерной экологии в системе экологических знаний

Экологические системы

Под экологической системой понимается совокупность элементов, образованных живыми организмами и средой их обитания, связанных между собой обменом веществ и энергией.

Любая экосистема состоит из двух взаимосвязанных составляющих:

- абиотической (биотоп)– абиотические (неживые) компоненты среды обитания, находящиеся во взаимосвязи с живыми организмами;

- биотической (биоценоз) – сообщество живых организмов, обитающих в пределах биотопа.

Биоценоз и биотоп объединяются под названием биогеоценоза(био – жизнь, гео – земля, ценоз – сообщество). Этот термин близок к термину «экосистема», но является более узким. Биогеоценоз - это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых и неживых компонентов и динамическим взаимодействием между ними. Любой биогеоценоз – экосистема, но не всякая экосистема – биогеоценоз. В состав экосистемы может входить несколько биогеоценозов.

Основные характеристики экосистемы:

Размер экосистемы – пространство, в котором возможно самовосстановление и самоочищение системы.

Самовосстановление – самостоятельный возврат экосистемы к состоянию равновесия, из которого она была выведена под воздействием внешних факторов.

Самоочищение – естественное разрушение загрязняющих веществ в экосистеме за счет ее внутренних процессов (без саморазрушения экосистемы). Самоочистительная способность атмосферы связана с ее большой подвижностью, а почвенной и водной среды – с деятельностью живых организмов, разлагающих загрязняющие вещества [25].

Эти термины тесно связаны с понятием загрязнения. Под загрязнением следует понимать любые изменения природной среды, которые выводят экосистему из равновесия. По существу, загрязнение – все то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, которое естественно для природы.

Различают следующие уровни экосистем: микроэкосистемы(лужица или капля с живыми организмами), мезоэкосистемы(лес, река и т.п.), макроэкосистемы (океан, континент и т.п.) и глобальную экосистему– биосферу.

Биосфера– это оболочка Земли, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть где встречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности. Биосфера постоянно развивается, и человеческое общество является одним из этапов развития жизни на Земле (биогенеза). На современном этапе биогенез получил характерный признак ноогенеза, то есть влияния разумной деятельности человека, а значит, биосфера постепенно превращается в ноосферу. Ноосфера – сфера разума, высшая стадия развития биосферы, когда разумная человеческая деятельность становится главным определяющим фактором глобального развития. Это понятие было введено академиком В.И. Вернадским. В настоящее время наряду с понятиями «биосфера» и «ноосфера» используется термин «техносфера» («биотехносфера»). Техносфера – это совокупность актов трудовой деятельности человека, в рамках которых происходит развитие всех реальных процессов, протекающих в биосфере.

Подобная классификация может использоваться и применительно к эколого-экономическим системам (ЭЭС), то есть экосистемам «человек – производственный объект – окружающая среда». Академик М. Я. Лемешев определил ЭЭС как «интеграцию природы и экономики, представляющую собой взаимосвязанное и взаимообусловленное функционирование общественного производства и протекание естественных процессов в природе» [12, с. 266]. ЭЭС могут быть трех уровней:

- локальные (малое производственное предприятие, цех, жилое помещение и т.п.);

- региональные (крупное промышленное предприятие или объединение предприятий, расположенных в одном регионе);

- межрегиональные (крупный промышленный регион, например, Канско-Ачинский топливно-энергетический комплекс – КАТЭК).

Существует также глобальная интерпретация этого понятия. Однако переход человечества от существующей глобальной экономической системы к глобальной ЭЭС представляет собой отдаленную и не очень конкретную перспективу. Поэтому в настоящее время важно исследовать территориальные (локальные, региональные, межрегиональные) эколого-экономические системы. Территориальная ЭЭС - это «ограниченная определенной территорией часть техносферы, в которой природные, социальные и производственные структуры и процессы связаны взаимоподдерживающими потоками вещества, энергии и информации» [1, с. 453]. Такая ЭЭС представляет собой сочетание двух подсистем – экономической и экологической, функционирующих совместно. Экономическая подсистема характеризует производственно-хозяйственную деятельность, а экологическая обеспечивает производство природными ресурсами и воспринимает от него потоки загрязнения [32].

Применительно к федеральному железнодорожному транспорту России локальными ЭЭС являются линейные предприятия, региональными – отделения железных дорог, межрегиональными – железные дороги [13]. Здесь также может быть добавлен четвертый уровень – национальный. Это открытое акционерное общество «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»), объединяющее железные дороги всей страны.

Приведенные выше краткие сведения об экосистемах необходимо дополнить понятием «экологической ниши». Экологическая ниша – это место биологического вида в пространстве и его взаимоотношение с другими видами. Экологическая ниша человека в настоящее время – вся Земля, а также прилегающее космическое пространство, причем эта ниша постоянно расширяется. Однако в пределах Земли, возможности расширения экологической ниши человека практически исчерпаны. Поэтому необходимо ее изменение, то есть всеобщее взаимодействие и сотрудничество с природой, а не противодействие ей.

Экологические факторы

Экологический фактор – это элемент среды, оказывающий существенное влияние на живой организм. Другое определение: это любое условие среды, на которое живой организм реагирует приспособительными реакциями (за пределами приспособительных способностей лежат летальные факторы).

Экологические факторы подразделяются на:

- абиотические – факторы неживой среды (например, климатические – температура, влажность, давление и т.п.);

- биотические – факторы живой среды (влияние живых существ);

- антропогенные – факторы человеческой деятельности.

Систематизация информации об ЭЭС, а также разработка мер по ООС и охране труда производится на основе обобщенного понятия «антропогенный производственный фактор». Антропогенный производственный фактор (АПФ) – фактор, способный вызвать негативные изменения здоровья человека, непосредственно занятого в производственном процессе, и антропогенные изменения окружающей среды, подверженной воздействию данного производственного процесса. По своей природе АПФ могут быть физическими, химическими, биологическими, психофизиологическими, а по своему действию подразделяются на:

- вредные – длительное воздействие на людей, которых в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности (шум, вибрация, электромагнитные поля, фоновое загрязнение воздуха и др.);

- опасные – воздействие на людей, которых в определенных условиях приводит к резкому ухудшению здоровья (электрический ток, залповые выбросы в атмосферу и т.п.);

- особо опасные – АПФ, которые создают определенные условия, приводящие к промышленной аварии (то есть к разрушительному высвобождению собственного энергозапаса промышленного предприятия). При этом сырье, промежуточные продукты, продукция предприятия, отходы производства, технологическое оборудование, вовлекаясь в аварийный процесс, создают для персонала, населения, окружающей среды и самого промышленного предприятия факторы, приводящие к катастрофическим последствиям (к пожарам, взрывам, выбросам больших объемов ядовитых веществ и т.п.).

Экологический кризис.