Глобальные проблемы экологии

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Экология» преподается в ВУЗе на фундаментальном уровне. В целом эта дисциплина носит естественно - научный и мировоззренческий характер.

…..Целью курса «Экология» является формирование у студентов способности оценки своей будущей профессиональной деятельности с точки зрения охраны биосферы. Он призван формировать у студентов представления о человеке как о части природы, о единстве окружающего мира и невозможно­сти выживания человечества без сохранения биосферы, а также привить эколо­гическую культуру труда, быта и отдыха.

Дисциплина «Экология» преподается в соответствии с Государственным стандартом ЕН 06:

Биосфера и человек: структура биосферы, экосистемы, взаимоотношения организма и среды, экология и здоровье человека; глобальные проблемы ОПС. Экологические принципы рационального использования природных ре­сурсов и охраны природы. Основы экономики природопользования; экозащитная техника и технология; основы экологического права, профессиональная ответственность; международное сотрудничество в области охраны окружаю­щей среды.

Экология как наука сформировалась в XIX веке, ее предметом было изучение взаимоотношения живых организмов с окружающей природной средой. В ХХ веке в экологию введены понятия «экосистема» и «биогеоценоз» как струк­турных единиц биосферы. Экология стала системной наукой. Поэтому ее определение претерпело изменение: «Экология – это наука о законо­мерностях формирования, функционирования, развития, устойчивости и де­градации экологических систем различного порядка».

Задачи экологии как науки:

*исследование закономерностей организации жизни, в т.ч. и в связи с антропогенным воздействием на отдельные экосистемы и на всю био­сферу в целом;

*создание научной основы рационального использования природных ресур­сов;

*восстановление нарушенных природных систем;

*регулирование численности популяции живых организмов;

*сохранение эталонных участков биосферы.

Объектами экологических исследований являются: экологические системы, биоценозы (сообщества), популяции и виды.

Методы: экологических исследований: наблюдения, экологический эксперимент,

(натурное, математическое и компьютерное).

ГЛОБАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ

На конфереции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в 1992 г. был сделан вывод о том, что если характер развития нашей цивилизации не будет изменен, ее ожидает гибель. Чем же обусловлено столь неутешительное и категорическое заявление?

Первым фактором, вызывающим серьезную обеспокоенность в глобальном плане, является быстрый рост населения планета. Чис­ленность населения Земли составляет сегодня 6,5 млрд человек, причем за последние 20 лет прирост составил 1,7 млрдчеловек (из них 1,5 млрд в развивающихся странах). Ежемесячный прирост насе­ления планеты составляет в наши дни величину, равную численности населения Нью-Йорка, годовой - населения Мексики, а десятилетний - населения Китая.

Быстрый рост народонаселения, естественно, увеличит нагрузку на окружающую среду, которая и так находится в критическом состоянии. Важно при этом подчеркнуть следующее: каждый человек в развитых странах потребляет за свою жизнь в 20-30 раз больше ресурсов планеты, чем гражданин развивающейся страны, а доля на­селения развивающихся стран сегодня в три-четыре раза выше, чем развитых.

Второй фактор- это процесс деградации окружающей среды в результате хозяйственной деятельности, который вышел за пределы отдельных территорий и стал приобретать такие масштабы, что в природе стали проявляться глобальные изменения. К ним обычно от­носят трансграничный перенос химических загрязнений атмосферы и выпадение кислотных дождей, оказывающих губительное влияние на природу; истощение озонового слоя под влиянием хлорфторуглеродов и связанное с этим нарастающее действие на все живое жесткого ультрафиолетового излучения; накопление в атмосфере углекислого газа и ряда других веществ, ведущее к усилению парникового эф­фекта и далее к глобальному потеплению климата, что также чрева­то для человечества весьма тяжелыми последствиями, которые проявятся, в частности, в ухудшении условий ведения и продуктивности сельского хозяйства и подъеме уровня мирового океана.

Не менее опасны локальные и региональные загрязнения атмос­феры, воды и почвы вредными веществами. В результате интенсивного и слабо контролируемого в экологическом плане развития промышленности ряд регионов России отнесен к зонам с очень острой экологической ситуацией. Это Кольский полуостров, Северный Прикаспий, среднее Поволжье, промышленная зона Урала и др.

Деградация природы идет не только под влиянием попадающих в окружающую среду вредных химических веществ, но и в результате ее хищнической эксплуатации - вырубки обширных лесных массивов, истощения и эрозии почв, плохо контролируемого рыболовства и т.д. В итоге в биосфере в целом сформировались отрицательные тенденции (например, резкое сокращение видового разнообразия и, следовательно, генетических ресурсов), которые будут быстро раз­виваться по мере нарастания упомянутых выше глобальных изменений.

Как выжить в этих условиях, какие пути развития выбрать человечеству, чтобы обеспечить устойчивое развитие нашей цивилизации - ответы на эти вопросы дает наука экология, которая изучает взаимодействие живых организмов в их собственном "жилище", или окружающей среде, включающей в себя все действующие на организм внешние условия и факторы, как живые, так и неживые.

 

РОСТ ЧИСЛЕННОСТИ НАСЕЛЕНИЯ

 

Если нанести на график численность населения, оцененную в определенные промежутки времени, мы получим экспоненциальную кривую роста численности населения в виде латинской буквы Ј. Такой рост наблюдается при условии, когда какой-либо фактор, нап­ример численность населения, имеет постоянный процентный рост за каждый промежуток времени.

В течение нескольких миллионов лет этот рост составлял 0,002% в год, затем он ускорился и повысился до самой высокой величины, равной 2,06% в 1970 г., в период между 1980 и 1988 гг. снизился до 1,75%, а в 1989 г. вновь повысился до 1,8%.При таких темпах экспоненциального роста все меньше времени требуется для добавления каждого нового миллиарда людей. В тече­ние двух миллионов лет численность населения возросла до одного миллиарда человек, в течение 130 лет добавился второй миллиард, 30 лет - еще один, третий миллиард, 15 лет - четвертый и только в течение 12 лет - пятый. При современных темпах роста численность населения достигла 6 миллиардов к 2000 г. и 7 млрд. к 2008 г. Такой быстрый рост численности населения оказал сильнейшее воздействие на всю живую природу, на состояние воздуха, вод и почв, от которых зависит существование человека и других жизненных форм.Время, за которое происходит удвоение численности населения при постоянном ежегодном проценте роста (Т), может быть рассчитано по эмпирическому уравнению, описывающему экспоненциальную зависимость:

70: процентный годовой рост = время удвоения в годах

Если темпы прироста сохранятся, население Земли удвоится за 39 лет (70; 1,8 = 39 лет). Зная статистические данные прироста населения любой страны, можно рассчитать его процентный годовой прирост и время, необходимое для удвоения численности его населения. Например, самая большая по численности населения страна - Китай (1,5 млрд. чел.), значительно снизила процентный годовой прирост, ограничив рождаемость. Время удвоения его составило уже 49 лет, что на 10 лет больше, чем в среднем на планете, в то же время такая страна, как Индия, занимая второе место вмире по численности населения – 1,2 млрд. человек, имеет время удвоения населения, равное 32 годам, что указывает на очень вы­сокий процентный рост населения.

Время, за которое происходит удвоение численности населения при постоянном ежегодном проценте роста (Т), может быть рассчитано по эмпирическому уравнению, описывающему экспоненциальную зависимость:

70: процентный годовой рост = время удвоения в годах

Если темпы прироста сохранятся, население Земли удвоится за 39 лет (70; 1,8 = 39 лет). Зная статистические данные прироста населения любой страны, можно рассчитать его процентный годовой прирост и время, необходимое для удвоения численности его населения. Например, самая большая по численности населения страна - Китай (1,5 млрд. чел.), значительно снизила процентный годовой прирост, ограничив рождаемость. Время удвоения его составило уже 49 лет, что на 10 лет больше, чем в среднем на планете, в то же время такая страна, как Индия, занимая второе место вмире по численности населения – 1,2 млрд. человек, имеет время удвоения населения, равное 32 годам, что указывает на очень вы­сокий процентный рост населения.

 

 

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА

 

Углерод является основным "строительным материалом" молекул углеводов, жиров, белков, нуклеиновых белков и других важных для жизни органических соединений. Большинство наземных растений по­лучают необходимый им углерод, поглощая через поры в своих листьях углекислый газ из атмосферы, концентрация которого там составляет 0,04%. Фитопланктон получает углерод из атмосферного углекислого газа, растворенного в воде. Зеленая масса планеты за год использует для фотосинтеза 69 млрд. т углерода их углекислого газа. В океане находится в растворенном виде 24 млрд. т углерода. За 350-400 лет весь углерод атмосферы и гидросферы совершает полный оборот.

Антропогенное вмешательство значительно не повышает содержания СО₂ в атмосфере из-за его высокой растворимости в водах Мирового океана и последующего образования нерастворимых карбонатов:

СО₂+ Н₂О = Н₂СО₃ и Са²⁺ + СОз^2- = СаСОз.

Особенно опасным для климата Земли является оксид углерода СО₂, который выделяют природные источники (вулканы, лесные пожары и т.д.), транспортные средства, топливно-энергетический комплекс и промышленность. Из 102 млн. т СО₂, ежегодно выбрасываемого в атмосферу, 62,7% составляют выхлопы автомобилей, 2,5% авиации и 11,9% - промышленности. В результате концентрация СО за последние 100 лет увеличилась в 1,2 ра­за, что привело к повышению средней температуры планеты за счет увеличения "парникового эффекта^».

Атмосфера в течение длительного времени способна компенсировать увеличение концентрации газов, влияющих на парниковый эффект, путем внутренних взаимодействий. Однако, если эта концентрация превышает некоторое пороговое значение,то такая компенсация становится невозможной и система выходит из состояния экологического равновесия. В результате наблюдаются быстрые колебания холодных и теплых годов. По имеющимся данным, за счет парниковых газов среднегодовая температура воздуха на Земле за последнее столетие повысилась на 0,3- 0,6 ⁰С. В настоящее время увеличение концентрации СО₂ идет со скоростью примерно 0,3 – 0,5% в год. Сходными темпами увеличивается и содержание других парниковых газов (метана – на 1%, оксидов азота на 0,2% в год). Удвоение содержания парниковых газов может произойти во второй половине ХХI столетия, это обусловит повышение среднегодовой температуры нашей планеты на 1 – 3,5 ⁰С

В соответствии с распоряжением Правительства Росийской Фе­дерации от 12 июня 2003 г. № 344 «О нормативах платы за выбросы в атмосферный воздух загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками, сбросы загрязняющих веществ в поверхностные и подземные водные объекты, размещение отходов производства и потребления» (с изменениями от 1 июля 2005 г.)установлены нормативы платежей за выбросы (сбросы, размещение) загрязняющих веществ, порядок их применения и установлена для всех природопользователей плата за загрязнение окружающей среды. Плата рассчитывается по установленным нормативам платежей с учетом соответствующего коэффициента экологической ситуации (или экологической значимости состояния окружающей среды)..

 

Таблица 2.1 Коэффициенты экологической ситуации (экологической значимости состояния окружающей среды) на территории Краснодарского края

 

Экономический район, бассейны морей и рек	Коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния окружающей среды
атмосферного воздуха	почвы	водного объекта
Северо-Кавказский экономи­ческий район Бассейн р. Кубань Бассейн Черного моря Бассейн Азовского моря	1,6	1,9	2,0 1,2 2,2

 

Расчет ущерба, нанесенного окружающей среде от выбросов загрязняющих веществ, производится по формуле:

У = к • m • С,

где У - величина платежей за нанесенный ущерб окружающей среде, р.;

к - коэффициент, учитывающий аварийные и залповые выбросы по вине природопользователей; устанавливается десятикратный тариф к нормативным платежам за допустимые загрязнения; при использовании для обезвреживания отработавших газов двигателя передвижных источников нейтрализаторов к нор­мативам платежей применяется коэффициент 0,75;

m - масса сгоревшего топлива, т;

С - платежи за выброс, образующийся при сжигании 1т топлива.

Штраф предприятия равен экологическому ущербу, умноженному на коэффициент экологической ситуации и экологической значимости состояния окружающей среды (табл. 2.1).

В связи с изменением уровня цен на природоохранное строительство и по другим направлениям природоохранной деятельности к нормативам платы за загрязнение окружающей среды применяются коэффициенты индексации платы.

КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА

 

Кислород, самый распространенный элемент, без которого не­возможна жизнь на Земле. Он составляет 47,2% от массы земной ко­ры в виде оксидов металлов и неметаллов. Его содержание в возду­хе составляет 20,95% по объему или 1,2∙10⁵ т. В воде морей и океанов растворено от 2,7 до 10,9 млн. м³ кислорода.

Единственный процесс, который приводит к продуцированию кислорода - это фотосинтез его растениями-продуцентами (≈ 3∙10¹¹ т/год). Однако расход О₂ на техногенную деятельность человека очень велик: на сжигание топлива используют до 15 млрд. т, на окисление металлов - 135 млн. т. При увеличении сжигания топлива на 5% ежегодно через 150 - 200 лет содержание свободного кисло­рода может снизиться до критического для живых организмов преде­ла.

Очень важное значение для всего живого на Земле имеет озон- аллотропное видоизменение кислорода (О₃). Благодаря существованию на высоте 12-14 км озонового слоя к поверхности Земли не проникают губительные для жизни организмов ультрафиолетовые лучи. Они поглощаются озоновым слоем;

При промышленных выбросах в атмосферу оксидов азота и хлорфторуглеродов, которые катализируют реакцию разрушения озона

О^- + О₃ = 2О₂,

скорость ее резко возрастает и концентрация озона уменьшается, таким образом уменьшается защитный слой озона в стратосфере.

Информацию о толщине (концентрации) этого слоя можно получить, используя спектральные методы. При этом используют зависимость интенсивности почернений линий спектра от концентрации озона, которая выражается эмпирической формулой Ломакина-Шейбе:

I = а∙С^в,

где а и в - коэффициенты, не зависящие от концентрации С.

Это линейная зависимость в координатах ln I = f (lnС):

ln I = lnа + в∙lnС.

В простейшем случае в = 1 и тогда I = а∙С.

Для этого строим калибровочную кривую, используя искусствен­но приготовленные пробы с различной концентрацией озона (макси­мальная концентрация О₃ в стратосфере составляет ~ 0,5 ррm - 0,5 объема О₃ на миллион). Принимая максимальную степень почернения линий характеристического спектра за 100%, строим калибровочный график по данным спектрального анализа проб.

I,%....0 20 40 60 80 100

С,ррm... 0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50

Снимая спектр озона в стратосфере, можно судить о состоянии озонового слоя и о прохождении ультрафиолетовых лучей к поверх­ности Земли. Например: обработка фотоснимка показала, что интенсивность почернений линий спектра равна 50%. Это, согласно калибровочному графику, указывает на уменьшение концентрации озо на в два раза и, соответственно, такой слой уже пропускает ультрафиолетовые лучи.

Большое значение, как лимитирующий факторводной экосистемы, имеет концентрация растворенного в воде кислорода. При ее уменьшении останавливается развитие или прекращают свое существование популяции, живущие в этой экосистеме. Информацию о ка­честве воды дают такие общепринятые параметры:

БПКполн - биологическая потребность вкислороде;

ХПК - химическое потребление кислорода;

СА - суммарное содержание азота.

Это значит, что если в водную экосистему произошел сброс стоков с биологически или химически активными веществами, потребляющими кислород, то в ней уменьшится концентрация кислорода. В зависи­мости от состояния водной экосистемы существует допустимый сброс загрязняющих веществ, не приводящий к гибели водных популяций, на которые предприятия платят штраф на проведение мероприятий по его очистке. При превышении предельно допустимого сброса оплата (штраф) существенно увеличивается.

Например: сыроваренный завод сбрасывает сточные воды в количестве 400 м³/сутки с предельно допустимым БПК_Полн = 40 мг/л. Норматив платежей за сброс 1 т загрязняющего вещества, не превышающий предель­но допустимый сброс, составляет 146 р., за превышение предельно допустимого сброса - 774 р./т. Определить платежи предприятия за квартал, если в этот период из-за неработающей системы очистки БПКполн составлял 100 мг/л.

Расчет ущерба окружающей среде проводится по формуле:

У =m₁∙n∙С_ПДС + m₂∙n∙Сппс,

где У - экологический ущерб (штраф предприятия), р.;

m₁ - масса загрязняющего вещества при предельно допустимом сбросе (ПДС), т;

m₂ - масса загрязняющего вещества при превышении предельно допустимого сброса (ППС), т;

n - количество дней работы завода;

Спдс - нормативные платежи за 1т загрязненийпри ПДС;

Сппс - нормативные платежи за 1т загрязнений при ППС.

При попадании в водную экосистему нитратови нитритоврезко возрастает численность и рост сине-зеленых водорослей. При уве­личении расхода кислорода на их аэробное дыхание уменьшается ко­личество растворенного кислорода, необходимого дляразвития дру­гих популяций экосистемы. Плата за сброс таких сточных вод определяется так же, как и в предыдущем примере. Нормативы платежей представлены в табл. 2.3.

 

Таблица 2.3. Нормативы платежей за сброс загрязняющих веществ в водные объекты

 

Название загрязняющих веществ	Нормативы платежей за сброс 1т загрязняющих веществ, р.
ПДС	ППС
Азот аммонийный Нитрит-ионы Нитрат-ионы	6,9	34,5

 

КРУГОВОРОТЫ АЗОТА И СЕРЫ

 

Человечество долго не осознавало ту большую опасность, кото­рая возникла в результате индустриального бума в XX веке. Посто­янная потребность в источниках энергии (электростанции, котель­ные, двигатели внутреннего сгорания) вошла в противоречие с эко­логической ситуацией - антропогенное вмешательство в природные круговороты привело к появлению такого глобального процесса, как "кислотные дожди".

Кислотные дождив первую очередь действуют на листву, при этом важным показателем является рH дождя или тумана (например, уже при рН = 2 растения подвергаются значительным повреждениям). В случае действия кислотных дождей на почвенную систему важнее общее количествовыпавших осадков, которое способствует закислению почвы, усиливает коррозию и выветривание материалов, опреде­ляет скорость ионообменных процессов. В водных экосистемах вода находится в равновесии с окружающим воздухом, насыщенным углекислым газом, что приводит к образованию угольной кислоты с рН = 5,6. Это состояние можно считать исходным для определения кис­лотности природной воды.При рН = 5,4 отмечается интенсивное развитие зеленыхводорослей. Однако при дальнейшем закислении(рН = 5) обильно развиваются сине-зеленые водоросли, вытесняющие водоросли других типов, резко снижается популяция рыб и при рH < 5 поддержание их популяции становится практически невозможно.

 

2.4. Нормативные платежи за выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников

 

Наименование загрязняющих веществ	Нормативы платежей завыброс 1т, р.
Предельно допустимый выброс	Превышение предельно допустимого выброса
Оксиды авота (NOх) Ангидрид серный (SO3) Ангидрид сернистый (SO2) Озон	52 21 68,3	341,5

 

Промышленные выбросы в атмосферу значительно превышают предельно-допустимые концентрации, особенно в больших городах, где уровни загрязнений во много раз выше. По данным ВОЗ, 80% всех болезней обусловлены экологической напряженностью. Финансовый ущерб в России от потери трудоспособности ежегодно исчисляется миллиардами рублей.

Нормативные платежи раз­личны при норме предельно допустимого выброса и превышении этой нормы (табл. 2.4).

 

Таблица 2.5. Предельно-допустимые концентрации для воздушной среды населенных мест

 

Вещество	ПДК, мг/м^3
Максимальная разовая	Среднесуточная
Диоксид азота	0,085	0,085
Аммиак	0,20	0,20
Серная кислота	0,30	0,10
Диоксид серы	0,50	0,05
Оксид углерода	3,00	1,00
Сажа (копоть)	0,15	0,05
Пыль нетоксичная	0,50	0,15

 

Порядок нормирования выбросов (сбросов) устанавливается в соответствии с "Инструкцией по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и в водные объекты", утвержденной в 1989 году, "Рекомендациями по оформлению и содержанию проекта нормативов предельно допустимых выбросов в атмосферу (ПДВ) для предприятий" выпущенными в 1989 году и "Методикой расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами", рекомендованной в 1991 году.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) для воздушной среды населенных мест приведены в табл. 2.5.

Частично ущерб природе от кислотных дождейможно учесть в виде затрат производителя на возвращение почве плодородия. Нап­ример,если после кислотного дождя рН почвы составил 4,4, то для доведения почвы, занятой под производство сельхозпродукции, до нормальной рН требуется известкование.Оценку ущерба проводят по уравнению:

У = S∙ Д ∙С

где У – ущерб, р;

S - площадь поля, м²;

Д - количество извести (СаО), кг/м²; принимается, что доза 0,05 кг СаО изменяет рН почвы на 0,1 единицы;

С - стоимость 1кг СаО (0,50 руб/кг в ценах 1991 г.).

Ущерб от загрязнения воздушнойсреде состоит из двух видов платежей: 1) за выбросы в пределах ПДК (ПДВ)и 2) за выбросы, превышающие ПДК (ППВ).Например,тепловая электростанция содер­жит в выхлопных газах следующие загрязняющие вещества: оксиды азота с концентрацией 0,200 мг/м³ и диоксид серы с концентрацией 0,300 мг/м³. Объем выхлопных газов составляет 500 тыс. м³/ч. Оценку экологического ущерба за расчетное время работы станции проводят по уравнению:

У = m_пдв∙n∙C_пдв + m_ппв∙n∙С_ппв,

где У - ущерб, нанесенный природе от выброса каждого компонен­та загрязнений, р.;

m_пдв - масса загрязнителя впределах ПДВ (равная ПДК), т;

m_ППВ - масса загрязнителя, превышающая ПДВ (разность между реальным выбросом и m_пдв), т;

п - количество дней работы станции;

С _пдв - платежи за выбросы в пределах ПДК (ПДВ), р.;

С_ппв - платежи за выбросы, превышающие ПДК (ППВ), р.

Расчетпроводят по каждому компоненту загрязнений и после суммирования определяют плату за экологический ущерб предприятия.

 

КРУГОВОРОТ ФОСФОРА

 

Фосфор, главным образом в виде фосфат-ионов (РО₄^3- и НРО₄^-), является важнейшим питательным элементом как для растений, так и для животных. Он входит в состав молекул ДНК, несущих генетичес­кую информацию; молекул АТФ и АДФ, в которых запасается необхо­димая для организмов химическая энергия, используемая при кле­точном дыхании; молекул жиров, образующих клеточные мембраны в растительных и животных клетках; а также веществ, входящих в состав костей и зубов животных.

Таблица 2.6. Нормативы платежей за сброс загрязняющих ве­ществ в водные объекты и на рельеф местности

 

Наименование   загрязняющих веществ	Нормативы платежей за сброс 1т загрязняющих веществ, р.
Предельно допустимый сброс	Превышение предельно допустимого сброса
ОП-7 полиэтиленгликолевые эфиры моно - и диалкилфенолов
ОП-10 смесь моно - и диалкилфеноловых эфиров полиэтиленгликоля
Фосфаты (по фосфору)
Аммиак (по азоту)
Взвешенные вещества (к фону)

В этом круговороте осадочного типафосфор медленно переме­щается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океани­ческих осадков к живым организмам и затем обратно.

Животные получают необходимый им фосфор, поедая растения или растительноядных животных. Значительная часть этого фосфора в виде экскрементов животных и продуктов разложения мертвых жи­вотных и растений возвращаются в почву, в реки и на дно океана в виде нерастворимых фосфатных осадочных пород.

Вмешательство человека в круговорот фосфора сводится, в ос­новном, к двум вариантам:

- добыча больших количеств фосфатных руд для производства минеральных удобрений и моющих средств;

- увеличение избытка фосфат-ионов в водных экосистемах при попадании в них загрязненных стоков с животноводческих ферм, смытых с полей фосфатных удобрений, а также очищенных и неочищенных коммунально-бытовых стоков. Как и в случае с нитрат-иона­ми и ионами аммония, избыток этих питательных веществ способствует "взрывному" росту сине-зеленых водорослей и других водных растений, что нарушает жизненное равновесие в водных экосистемах. Плата за ущерб, нанесенный водным экосистемам, проводится согласно нормативам платежей за сброс загрязняющих веществ в водные объекты и на рельеф местности.

Плата проводится раздельно за предельно допустимый сброс загрязняющих веществ (ПДС) и за его превышение (ППС) по уравне­нию:

У = m_пдс∙n∙C_пдс + m_ппс∙n∙С_ппс

где m_пдс и m_ппс- соответственно масса допустимого сброса загрязнений и превышающая допустимый сброс, т;

п - количество дней работы предприятия;

У - плата за ущерб, р.

Примером может быть оценка экологического ущерба предприятия, имеющего в сточных водах моющие средства. Рассчитывается масса моющего - средства и, определив m_пдс из расчета предель­но допустимой концентрации С - 0,05 мг/л вычисляется m_ппс. Ис­пользуя данные таблицы нормативных платежей и время работы предприятия, вычисляется ущерб У.

Если разрешение на сброс загрязняющих веществ от природоох­ранных органов не было получено и не оформлено соответствующим образом, то вся масса загрязняющих веществ рассматривается как превышающая допустимый сброс. Например: определить экологический ущерб за смыв дождями в водную экосистему 20 т фосфорных удобре­ний (в пересчете на Р) в результате плохого их хранения.

Расчет проводится по уравнению:

У = m∙С_ппс.

МИГРАЦИОННЫЕ ЦИКЛЫ

 

Около 30 элементов, и их соединений, необходимых для жизни в небольших или незначительных количествах, называют питательными микроэлементами.Это железо, медь, цинк, хлор, йод и прочие. Они в небольших количествах участвуют во всех круговоротах.

Появление гигантских свалок, полигонов, шламонакопителей, золоотвалов, сброс загрязненных сточных вод и др. привело к то­му, что вклад антропогенной деятельности имеет один порядок с природной миграцией или, в некоторых случаях, значительно превы­шает последний. Это, согласно третьему закону экологии,влечет за собой непредсказуемые последствия для всех биотических (жи­вых) компонентов экосистем, в том числе и людей.

 

Таблица 2.7. Состав загрязнений, ПДС и нормативные платежи за сброс сточных вод гальванического производ­ства

 

Вещество	Концентрация загрязнителей, мг/л	ПДС, мг/л	Нормативная плата, р./т
Cпдс	Сппс
Fе (общ)		2,20
Сг^6+		0,008
Cd^2+	1,0	0,04
Zn^2+	7,5	0,006
Ni^2+	4,0	0,02
Сu^2+	1,0	0,009
ПАВ	-	0,05

 

Одним из примеров такого загрязнения может служить сброс тяжелых металлов в процессах нанесения гальванических покрытий. Такие участки или цеха имеют практически все предприятия. Состав этих загрязнений, предельно допустимые концентрации сброса (ПДС) и нормативные платежи представлены в табл. 2.7.

Рассчитав экологический ущерб, наносимый водной. экосистеме, по уравнению

у = m_пдс∙n_∙ Спдс + m_ппс∙n_∙Сппс

можно оценить прибыль предприятия, равную разности нормативных платежей за сброс загрязненных сточных вод и сточных вод с нор­мами ПДСв случае постройки очистной установки.

 

КРУГОВОРОТ ВОДЫ

В этом процессе происходит очистка, накопление и перераспределениепланетарного запаса воды. Солнечная энергия и земное притяжение непрерывно перемещают воду между океанами, атмосферой, сушей и живыми организмами. Важнейшими процессами этого круговорота являются испарение, конденсация ларов, осадки (дождь, град, снег) и сток воды с суши в моря и океаны для возобновления цикла. Это вызывает эрозию почв, которая приводит к миграции различных химических веществ в рамках других биогеохи­мических циклов.

Значительная часть возвращающейся на сушу воды просачивается глубоко в грунт. Там происходит накопление грунтовых вод в водоносных горизонтах - подземных резервуарах, расположенных как внутри, так и между различными формациями горных пород. Подземные источники и водотоки в итоге возвращают воду на поверхность суши и в реки, озера, ручьи - откуда она вновь испаряется или стекает в океан. Циркуляция подземных вод происходит несравненно медленнее, чем циркуляция поверхностных и атмосферных вод.

Человек вмешивается в круговорот воды двумя способами:

1. Забор больших количеств пресной воды из рек, озер и во­доносных горизонтов. В густозаселенных или интенсивно орошаемых районах водозабор привел к истощению запасов грунтовых вод или к вторжению океанической соленой воды в подземные водоносные горизонты.

2. Сведение растительного покрова суши в интересах развития сельского хозяйства, при добыче полезных ископаемых, строительстве дорог, жилья и других видов деятельности. Это приводит к уменьшению просачивания поверхностных вод под землю, что сокращает пополнение запасов грунтовых вод, увеличивает риск наводнений и повышает интенсивность поверхностного стока, тем самым усиливая эрозию почв.

Несмотря на то, что за пользование пресной водой установлена плата (1,5 к./м³ в ценах 1991г.), ее использование на техни­ческие нужды непрерывно увеличивается. Многие предприятия могли бы значительно сократить расходы и снизить нагрузку на окружающую среду, если бы ввели в технологические процессы внутренние водооборотные циклы. Экономический эффект от внедрения этого процесса можно рассчитать на примере эксплуатации очистной установки сточных вод гальванопроизводства с водооборотным циклом (данные для расчета представлены в табл. 2.7). При таком процессе экономический и экологический эффект получается в результате отсутствия платежей за водозабор, а также за прекращение сброса сточных вод.

 

3. ВОПРОСЫ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ И КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ ПО КУРСУ "ЭКОЛОГИЯ"

 

1. Предмет, цели и объекты, изучаемые экологией. Методы экологических исследований.

2. Понятие о популяции. Что отражают статистические и динамические показатели популяциии? Какие экологические причины вызывают саморегуляцию плотности популяции.

3. Какие причины вызывают рост численности популяции по экспоненте и по логистической кривой? Проанализируйте экспоненциальный рост населения на нашей планете. По какому уравнению рассчитывают время удвоения численности населения?

4. Какие глобальные, социальные, экономические и экологические проблемы возникли в связи с ростом народонаселения?

5. Проанализируйте демографические пирамиды в развитых и развивающихся странах. Что может произойти с человеческой популяцией, если ее численность достигнет предельной биологической емкости (12 — 15 млрд человек)?

6. Какими факторами ограничен рост человеческой популяции?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ:

1. Цветкова Л.И., Алексеев М.И. Экология –М.: 1999. -488 с.

2.Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология.- М.: Высшая школа, 1988. -310 с.

3. Воронков Н.А. Экология: общая,прикладная, социальная. М.:Агар, 2000. -424 с.

4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. –Ростов н/Д: изд-во Феникс, 2003-2009. -576 с. (серия Высшее образование».)

5. Варламов А.А., Хабаров Ф.В. Экология землепользования и охрана природных ресурсов.- Москва: Колос, 1999.- 159 с.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

1. Николайкин Н.И. Экология. Учебник для вузов.–М.: Дрофа, 2004. – 624 с.

2. Гарин В.М., Кленова И.А., Колесников В.И. Экология для технических вузов. - Ростов н/Д: Феникс, 2003. – 384 с.

3. Тайлер Миллер. Жизнь в окружающей среде. Программа всеобщего экологического образования, т.1, под редакцией члена РАО профессора Г.А.Ягодина, М.,1993 г.

4. Б.В.Ерофеев. Экологическое право России. - М.: «Юрист», 1996 г.

5. В.Ф.Протасов, А.В.Молчанов. Экология, здоровье и природопользование в России. - М.: «Финансы и статистика», 1995 г.

6. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология вопросах и ответах: Учебное пособие. - Ростов н/Д: Феникс, 2002. – 382 с.

7. Закон Российской Федерации «Об охране окружающей среды» // Российская газета. – 2002 – 12.01

8. Комментарий к Закону Российской Федерации «Об охране окружающей среды» /Под ред. Проф. С.А.Боголюбова – М.: Норма-ИФРА, 1999. – 368 с.

9. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология: Учебник для вузов. – М.: Высшая шк., 2001 – 273 с.

10. Родионов А.И., Клушин В.П., Систер В.Г. Технологические процессы экологической безопасности: Учебник для студентов технических и технологических специальностей. 3-е изд, перераб и доп. – Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2000. – 800 с.

11. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. – М.: Мысль, 1986.–657 с.

12. Андреева Т.А. Экология в вопросах и ответах: учебное пособие. – М.: Проспект, 2006. – 184 с.

13. И.А.Шилов. Экология. - М.: «Высшая школа», 1997 г.

14. Заиков Г.Е., Маслов С.А., Рубайло В.Л. Кислотные дожди и окружающая среда. М: Химия, 1991 г.

15. O состоянии здоровья населения РФ в 1991 г. /"Зеленый мир", N 45 - 46, 1992 г.

16. Факты и проблемы, связанные с захоронением радиоактивных отходов в морях, омывающи