Понятие“экосистема” введено английским ботаником А. Тенсли (1935), который обозначилэтим термином любую совокупность совместно обитающих организмов и окружающую ихсреду.
Посовременным представлениям, экосистема как основная структурная единицабиосферы — это взаимосвязанная единая функциональная совокупность живыхорганизмов и среды их обитания, или уравновешенное сообщество живых организмови окружающей неживой среды. В этом определении подчеркнуто наличиевзаимоотношений, взаимозависимости, причинно-следственных связей междубиологическим сообществом и абиотической средой, объединение их вфункциональное целое. Биологи считают, что экосистема — совокупность всехпопуляций разных видов, проживающих на общей территории, вместе с окружающей ихнеживой средой.
В.Н.Сукачевым (1972) в качестве структурной единицы биосферы предложен биогеоценоз.Биогеоценозы — природные образования с четкими границами, состоящие изсовокупности живых существ (биоценозов), занимающих определенное место. Дляводных организмов — это вода, для организмов суши — почва и атмосфера.
Понятия“биогеоценоз” и “экосистема” до некоторой степени однозначны, но они не всегдасовпадают по объему. Экосистема — широкое понятие, экосистема не связана сограниченным участком земной поверхности. Это понятие применимо ко всемстабильным системам живых и неживых компонентов, где происходит внешний ивнутренний круговорот веществ и энергии. Так, к экосистемам относятся капляводы с микроорганизмами, аквариум, горшок с цветами, аэротенк, биофильтр,космический корабль. Биогеоценозами же они не могут быть. Экосистема можетвключать и несколько биогеоценозов (например, биогеоценозы округа, провинции,зоны, почвенно-климатической области, пояса, материка, океана и биосферы вцелом). Таким образом, не каждую экосистему можно считать биогеоценозом, тогдакак всякий биогеоценоз является экологической системой.
Масштабыэкосистем различны: микросистемы (например, болотная кочка, дерево, покрытыймхом камень или пень, горшок с цветком и т.п.), мезоэкосистемы (озеро, болото,песчаная дюна, лес, луг и т.п.), макроэкосистемы (континент, океан и т.п.).Следовательно, существует своеобразная иерархия макро-, мезо- и микросистемразных порядков.
Биосфера— экосистема высшего ранга, включающая, как уже было отмечено, тропосферу,гидросферу и верхнюю часть литосферы в пределах “поля” существования жизни. Онаимеет громаднейшее разнообразие сообществ, в структуре которых обнаруживаютсясложные сочетания растений, животных и микроорганизмов с разными способамижизни. В этой мозаике прежде всего выделяются экосистемы наземные и водные.Согласно сформулированному В.В. Докучаевым (1896) закону географическойзональности на земной поверхности закономерно распространены различныеприродные сообщества, которые в комплексе и образуют единую экосистему нашейпланеты. В пределах обширных территорий, или зон, природные условия сохраняютобщие черты, изменяясь от зоны к зоне. Климат, растительность и животныераспределяются на земной поверхности в строго определенном порядке. А разагенты-почвообразователи, в своем распространении подчиненные известнымзаконам, распределяются по поясам, то результат их деятельности — почва —должен распределяться по земному шару в виде определенных зон, идущих более илименее параллельно широтным кругам. Отчетливо видна смена Арктики и Субарктикитундрой, тундры —лесотундрой, таежно-лесной зоны — лесостепью и степью, а далееи полупустынными пространствами на территории России. Заметна и смена равнинныхэкосистем горными (Кавказ, Урал, Алтай и др.). Во всех этих макроэкосистемахразного порядка следует рассматривать лишь сходные типы сообществ,формирующихся в сходных климатических условиях среды различных частей планеты,а не видовой состав и популяции макроэкосистем. Кроме того, выраженадифференциация экосистем в зависимости от локальных условий (геологическихфакторов, рельефа, почвообразующих пород, почв и т.д.), где уже можнорассматривать и оценивать популяции разных видов, видовой состав экологическихсистем. Все это многообразие экосистем биосферы, особенно планетарных (суша иокеан), а также провинциальных и зональных, необходимо изучать, сопоставляя ихпродуктивность, которая будет рассмотрена в отдельном разделе.
Дляназемных экосистем установлена следующая иерархия: биосфера — экосистема суши —климатический пояс — биоклиматическая область — природная ландшафтная зона —природный (ландшафтный) округ— природный (ландшафтный) район — природный(ландшафтный) подрайон — биогеоценотический комплекс — экосистема.
Экосистемы,измененные деятельностью человека, называют агроэкосистемами (полезащитныелесные полосы, поля, занятые сельскохозяйственными культурами, сады, огороды,виноградники и др.). Их основой являются культурные фитоценозы — многолетние иоднолетние травы, зерновые и другие сельскохозяйственные культуры. Они получаютдополнительную энергию в виде обработки почвы, внесения удобрений, поливныхвод, пестицидов и от других мелиорации, что существенно преобразует почвы,изменяет видовой состав, структуру флоры и фауны. В результате взаменустойчивых экосистем формируются менее устойчивые. Дотации энергии новымагроэкосистемам, возможности мелиорации природных экосистем должны основыватьсяна нормах соотношения пашни, лугов, леса и вод в соответствии спочвенно-климатическими и хозяйственными условиями, а также на законах,правилах и принципах экологии.
Методы экологических исследований
Методологическойосновой экологии является системный подход в исследованиях. На основесистемного подхода изучают свойства высокоорганизованных объектов, т.е.многообразие связей между элементами экосистемы, их разнокачественость исоподчинение. При этом нельзя забывать о том, что экосистемы находятся всостоянии динамического равновесия и способны противостоять изменениямприродной среды.
Системныйподход состоит из следующих этапов: определение состава экосистемы и объектовокружающей среды, которые оказывают воздействие на нее; определениесовокупности внутренних связей и связей с окружающей средой. В системноманализе используют различные методы.
Наблюденияпроводят за состоянием отдельных экосистем и компонентов экосистемы вконкретных условиях (в поле), за их взаимосвязи в различных ландшафтах.Определяют видовой состав всех организмов экосистем и условия их существования.Устанавливают связи между видами, неживыми компонентами, между организмамиразличных видов и природно-климатическими условиями. Особое внимание уделяютколичественным характеристикам – температуре, влажности, численности иплотности популяций и др. Выделяют различные зависимости, связи междуэлементами экосистемы и внешними условиями, а также постоянно исследуютдинамику (сезонную, годовую, многолетнюю) всех организмов экосистем.
Наилучшийметод наблюдений – метод мониторинга на определенных стационарах сиспользованием современных датчиков, дистанционного зонирования.
Когдаэкосистему изучают без нарушения ее функционирования, это относится кнаблюдениям, даже если в исследованиях применяют какую-либо аппаратуру,например датчику. Исследование, связанные с вмешательством состав или структуруэкосистемы (введение дополнительных факторов – внесение удобрений, химическихсредств борьбы с вредными видами, орошение, осушение и др.), относятся кэкспериментам. Они могут быть однофакторными или многофакторными (изучают одинили несколько изменяющихся факторов), непреднамеренными антропогенными (отстрелволков в Канаде).
Наблюдаемыефакторы проверяют на математических моделях, Часто применяют и биологические модели– экосистемы из организмов, создаваемых в лабораториях. Это промежуточный этапмежду природными экосистемами и математическими моделями.
Моделирование– основа научного анализа системной экологии. Процесс перевода физических,биохимических, биологических представлений об экосистемах в ряд зависимостей иоперации над полученной математической системой называют системным анализом.
Примоделировании стремятся создать упрощенную модель, сходную с оригиналом.Свойства и поведение модели можно эффективно исследовать, а данные изученияприменить к оригиналу. Для моделирования используют различные методы, в томчисле модели идеализированных экосистем из одной популяции при полном достаткеэлементов питания, отсутствии вредителей и болезней.
Моделированиеприродных процессов – метод анализа результатов исследований экологическихпроблем путем упрощения сложных экосистем, применения математических методов,кибернетики, ЭВМ. Степень детализации моделей зависит от уровня из вхождения вобщую структуру системы, конкретных пространственно-временных характеристикмоделируемых на определенных уровнях природных процессов. Модели общегохарактера отражают информационную взаимосвязь различных уровней экосистем,включают многофункциональные проявления объектов среды для прогнозированияпутей эволюции экологических систем, создания моделей более совершенныхэкосистем по сравнению с существующими.
Вэкологии часто применяют колориметрические, хроматографические,спектрометрические, изотопные методы исследований.
Использованиеэкологических исследований при землеустройстве и для земельно-кадастровойоценки земель. Информация, полученная в экологических исследованиях, должнабыть использована при землеустройстве, решении важнейших вопросов кадастра имониторинга земель, при оценке плодородия почв.
Особыйинтерес в этом отношении представляют:
данныео размещении загрязнителей (промышленных объектов различных отраслейхозяйства), о загрязнении воздушного бассейна, почв, вод и земель тяжелымиметаллами, радионуклидами, минеральными удобрениями и пестицидами;
материалыпо химическому составу почв, природных и сточных вод;
материалыпо использованию земель, плотности населения;
материалыпо использованию земель, плотности населения;
различныетематические карты, в особенности почвенная, ландшафтная, экологическая;
экологическиепаспорта предприятий, в том числе и сельскохозяйственных.
Врезультате землеустроитель получает важные для работы сведения об экологическомсостоянии территории, для которой достоверно может определить микрозоны –запретные (заповедники, зеленые зоны, ландшафтно-экологические ниши,миграционные коридоры, рекреационные территории и пр.), защитные и охранные(санитарно-защитные между животноводческими фермами, различнымипроизводственными объектами и жилыми массивами, промышленными объектами исельскохозяйственными территориями, населенными пунктами, водоохранные иприбрежные полосы и др.), агроэкологические (земли незагрязненные инедеградированные, заболоченные, потенциально эррозионно опасные, различнойстепени дефлированности с смытости, а также загрязненные тяжелыми металлами,радионуклидами, пестицидами и другими вредными соединениями, сильнокислые илисильнощелочные земли и пр.).
Особенноважно использовать результаты исследований загрязненных и других деградированныхземель на массивах сельскохозяйственных угодий, прежде всего на пашне, гдевозделывают культуры, продукция которых идет в пищу. При землеустройстве,ориентированном на экологически сбалансированное использование земель, следуетучитывать также физическую деградацию почв, прежде всего переуплотнение,дегумификацию (потерю гумуса), антропогенные изменения осушаемых и орошаемыхпочв и их возможные негативные экологические последствия, воздействие кислотныхдождей на почвы, загрязнение водных источников биогенными веществами иразличными физическими соединениями. На основе этих данных принимаютопределенные землеустроительные решения (например, уточняют внутрихозяйственнуюспециализацию, рассчитывают урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивностьугодий на перспективу, устанавливают состав, соотношение и размещение угодий,определяют различные мелиоративные и природоохранные мероприятия и пр.).
Впроектах землеустройства в водоохранных зонах исключаются строительство жилыхмассивов и других объектов, прокладка дорог, распашка земель. Прибрежные полосырекомендуется залужать и высаживать на них деревья. В зонах загрязнениязапрещено возделывать культуры, употребляемые на корм животным и в пищу людям,рекомендовано выращивать технические культуры, идущие на промышленнуюпереработку, многолетние травы на семена. Если же загрязнение тяжелымиметаллами слабое, то можно выращивать культуры на слов.
Совершенствованиеструктуры землепользования должно базироваться на концепцииэколого-хозяйственного баланса территории. При организации территорииобязательно должен быть соблюден баланс между антропогенной нагрузкой на землии способностью территории к естественному самоочищению. При организациирационального землепользования необходимо учитывать экологическое воздействиесельскохозяйственного производства на земельные ресурсы.
Данныедля оценки экологического воздействия аграрного производства на землю можнополучить из ландшафтно-экологических карт. Характеристику компонентовландшафтов, подверженных экологическим нарушениям, дают по качественным иколичественным показателям. Так, загрязнение воздуха, воды и почв определяетсяпо превышению предельно допустимых концентраций тяжелых металлов, радиоактивныхвеществ, различных химических веществ; водную эрозию оценивают по интенсивностисмыва и пр.; заболевания людей определяют по статистическим данным.
Загрязнение окружающей среды
Подзагрязнением окружающей среды понимают нежелательные изменения физических,физико-химических и биологических характеристик воздуха, почв, вод, которыемогут неблагоприятно влиять на жизнь человека, необходимых ему растении,животных и культурное достояние, истощать или портить его сырьевые ресурсы. Этинегативные изменения являются результатом деятельности человека. Они прерывают илинарушают процессы обмена и круговорота веществ, их ассимиляцию, распределениеэнергии, в результате меняются свойства окружающей среды, условия существованияорганизмов, снижается продуктивность или же разрушаются экосистемы. Прямо иликосвенно такие преобразования влияют на человека через биологические ресурсы,воды и продукты.
Объектызагрязнения первого порядка — экосистемы (биогеоценозы), второго порядка —входящие в их состав растения, животные, микроорганизмы и сам человек.
Основныеисточники загрязнений антропогенного происхождения: тепловые электростанции (27%), предприятия черной (24 %) и цветной (10,5 %) металлургии, нефтехимическойпромышленности (15,5 %), строительных материалов (8,1 %), химическойпромышленности (1,3 %), автотранспорта (13,3 %).
Типызагрязнений и вредных воздействий: физические загрязнения — радиоактивныеэлементы (излучение), нагрев или тепловое загрязнение, шумы; биологическиезагрязнения — микробиологическое отравление дыхательных и пищевых путей(бактерии, вирусы), изменение биоценозов вследствие внедрения чужеродныхрастений или животных; химические загрязнения — газообразные производныеуглерода и жидкие углеводороды, моющие средства, пластмассы, пестициды,производные серы, тяжелые металлы, фтористые соединения, аэрозоли и др.;эстетический вред — нарушение ландшафтов, примечательных местмалопривлекательными постройками и др. Кроме того, выделяют группы загрязняющихфакторов: материальные, включающие механические (аэрозоли, твердые тела ичастицы в воде и почве), химические (разнообразные газообразные, жидкие итвердые химические соединения), биологические загрязнения (микроорганизмы ипродукты их деятельности), энергетические (физические) загрязнения — энергиятепловая, механическая (вибрация, шум, ультразвук), световая, электромагнитныеполя, ионизирующие излучения. Радиоактивные отходы — материальные иэнергетические загрязнения. Различают также точечные (сосредоточенные) ирассредоточенные источники загрязнения, а также источники загрязнениянепрерывного и периодического действия.
Загрязнителибывают:
стойкиенеразлагающиеся (например, соли ртути, фенольные соединения с длинной цепью,ДДТ, алюминиевые банки и др.), не существует природных процессов, разлагающихэти загрязнители с той же скоростью, с какой они вводятся в экосистемы;
неустойчивые(бытовые сточные воды, избыток нитратов и др.), разрушающиеся под воздействиембиологических процессов.
Загрязнениеатмосферы. Атмосферное загрязнение — присутствие в воздухе различных газов,паров, частиц твердых и жидких веществ, включая и радиоактивные, отрицательновлияющих на живые организмы, ухудшающих условия жизни человека и наносящих емуматериальный ущерб.
Ватмосферу Земли за год выбрасывается, млн. т: оксида углерода 200, диоксидауглерода более 20, диоксида серы 200, оксидов азота 53, пыли более 250, золы120, углеводородов более 50, фреонов 1, свинца 0,4 и т.д.
Присжигании топлива в атмосферу попадают диоксид и оксид углерода, оксиды азота исеры, сажа, пыль, а также канцерогенные циклические углеводороды (бензантрацен,холантрен и др.) при неполном сгорании топлива. Эти углеводороды содержатся и всаже, гудроне, которые выбрасываются дизельными двигателями. Более 58 %выбросов диоксида серы образуется при функционировании тепловых электростанций.Черная металлургия является источником выбросов не только оксидов углерода, нои марганца, соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути.Нефтедобывающая и нефтехимическая промышленность — источники выбросауглеводородов, различных оксидов, твердых частиц, а химическая промышленность —различной пыли, оксидов тяжелых металлов, хлористых соединений, аммиака,фтористого водорода, силикатов, альдегидов, углеводородов, кремнефтористогонатрия и других токсических веществ.
Всевиды транспорта (автомобильный, железнодорожный, морской, речной, авиация)значительно загрязняют воздух. Так, в выхлопных газах автомобилей содержатсяоксид углерода, оксиды азота, различные углеводороды, в том числе альдегиды,сернистые газы, а также свинец, хлор, бром, фосфор и др. С выхлопными газамиавтомобилей в атмосферу поступает около 200 вредных веществ. Самолеты выделяютоксиды углерода и азота. Особенно вредны из всех выбросов диоксид серы, оксидуглерода, оксиды азота, различные углеводороды, пыль, тяжелые металлы. Частообразуется смог — смесь дыма, влаги, химических веществ. Оксиды азота и серы,растворяясь в атмосферной влаге, образуют кислоты, выпадающие с дождями иподкисляющие и без того кислые почвы таежно-лесной зоны.
Выбросыпромышленных предприятий приводят к повреждению растительности, особенно лесов.Например, выбросы Люберецкой ТЭЦ-22 (Московская обл.) угнетают сосновые посадкии пригородные леса, выбросы Братского алюминиевого завода (Южный Урал)повреждают деревья в радиусе до 150 км. Вредное воздействие на растительность оказываютдиоксиды серы и азота, озон, пероксид водорода, тяжелые металлы, этилен,анилин, соединения аммония, продукты фотохимического окисления фторидов и т.п.Под их влиянием подавляется фотосинтез, нарушается водообмен, снижаетсятранспирация, угнетаются рост и развитие растений, снижается их продуктивность.Загрязнение отрицательно влияет на плодовитость животных и птиц. Исключительновредны для здоровья человека оксиды свинца, соединения мышьяка, кадмия,бериллия, пыль, оксиды углерода. Так, пыль вызывает раковые заболевания,аллергию, дерматозы, силикоз; оксид углерода разрушает гемоглобин крови;диоксид углерода раздражает слизистую оболочку глаз и дыхательных путей;диоксид серы вызывает хронический гастрит, атеросклероз, расстройства нервной исердечно-сосудистой систем, бронхит, ларингит, рак легких; свинец изменяетсостав крови и костного мозга, поражает печень и почки и др.; мышьяк, ртуть,селен приводят к отравлениям, а также могут вызвать импотенцию, ослабитьумственные способности (ртуть); сероводород — причина расстройств центральнойнервной и сердечно-сосудистой систем и т.п.
Загрязнениеводных ресурсов. Источниками загрязнений вод могут быть атмосферные осадки, скоторыми поступают различные загрязнители антропогенного характера из воздуха ипочв; городские сточные воды, в основном хозяйственно-бытовые (коммунальные),содержащие фекалии, детергенты (моющие средства), патогенные микроорганизмы;промышленные сточные воды различных отраслей производства. Наиболее стойкиезагрязнители — нефтяные масла. Опасны загрязнители целлюлозно-бумажной,химической, текстильной, металлургической, горнорудной, пищевой промышленности,заводов по очистке урановой руды и переработке ядерного топлива для реакторов,атомных электростанций. Источником загрязнения является и сельское хозяйство всвязи с применением пестицидов, удобрений, образованием животноводческихстоков, богатых мочевиной (они могут поступать в водоемы с сельскохозяйственныхугодий с ливневыми водами).
Обычноразличают биологическое (органическое), химическое и физическое (тепловое)загрязнения вод. Биологическое загрязнение—стоки, содержащие фекалии, мочу,пищевые отходы, стоки боен, пивоваренных, молочных и сахарных заводов,сыроварен, отходы целлюлозно-бумажной промышленности, кожевенных производств идр. Такие воды являются бактериологически зараженными и могут вызыватьзаболевания —дизентерию, кишечные инфекции, тиф и другие инфекционныезаболевания.
Химическоезагрязнение вод вызывают сточные воды предприятий, содержащие в токсичныхколичествах соли свинца, меди, никеля, цинка, кадмия, бериллия, нитраты инитриты, сульфаты и сульфиды, персульфаты, нефтепродукты, фенолы, пестициды идругие химические соединения, которые нарушают процессы фотосинтеза,обусловливают непригодность воды для рыбного хозяйства, рекреационных целей ихозяйственно-питьевого назначения.
Тепловоезагрязнение исходит от тепловых электростанций. Сброс нагретых вод в природныеводоемы вызывает повышение температуры воды, замену обычной флоры сине-зеленымиводорослями, выделяющими при разложении токсические вещества. Такая воданепригодна для питья, рыбного хозяйства, часто и для промышленности, так как:возможны нарушение технологических процессов, коррозия металлическихконструкций.
Токсическиевещества, содержащиеся в водах, весьма опасны для человека, так как активнонакапливаются в пищевых цепях.
Так,углеводороды, ароматические амины, нитросоединения, попадая в организмчеловека, могут вызвать раковые заболевания. Бывают случаи отравления рыбой,содержащей соединения ртути.
Загрязнение литосферы.
Внаибольшей степени загрязнению подвергается самый верхний слой литосферы —почвы — в связи с применением в больших дозах удобрений, пестицидов насельскохозяйственных угодьях, внесением вредных веществ с ирригационнымиводами, накоплением отходов промышленности, полеводства и животноводства,антисанитарным состоянием многих населенных пунктов, выпадением атмосферныхзагрязнителей, например тяжелых металлов. На поверхность почв могут выпадатькислые дожди и радиоактивная пыль, наблюдается загрязнение патогеннымиорганизмами. Опасно загрязнение выхлопными газами автомобилей, содержащимисвинец, углеводороды, оксиды азота и др.
Средизагрязнителей особое место занимают тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий,ванадий, хром, цинк, медь, никель, селен и др.), а так
Основнаячасть источников загрязнения имеет локальное действие, меньшая — региональное(опасность загрязнения составляет несколько сотен километров) и глобальное (втех случаях, когда загрязняющие вещества попадают в почву из воздуха или когдаминеральные удобрения используют на больших площадях). Промышленное загрязнениепроисходит в основном через атмосферу, на поверхность почвы оседают аэрозоли,пары, пыль, сажа, растворимые вещества, принесенные с дождем, снегом.Загрязнители поступают из дымовых труб, вентиляционных каналов, путемразвеивания терриконов, отвалов, со сточными водами.
Всепочвенные загрязнители включаются в пищевые цепи и с продуктами питания иливодой попадают в желудочно-кишечный тракт человека.
Санитарныеаспекты загрязнения окружающей среды. Организм человека испытывает влияниефакторов окружающей среды, причем загрязнение воздуха, водоемов, почв ирастений представляет большую опасность для здоровья. В деле созданияблагоприятных условий для жизни и здоровья населения определенную роль должнысыграть санитарно-гигиенические нормативы и критерии. Так, для санитарнойоценки степени загрязнения окружающей среды используют предельно допустимыеконцентрации (ПДК). Есть несколько видов ПДК.
Предельнодопустимые концентрации загрязняющего вещества в воздухе рабочей зоны (ПДКр,мг/м3) — концентрация вредного вещества в воздухе, не вызывающая у человека приежедневном вдыхании в течение 8 ч или при другой продолжительности (не более 41ч в неделю) в течение рабочего стажа заболеваний, отклонений в состоянииздоровья.
Предельнодопустимая среднесуточная концентрация загрязняющего (вредного) вещества ввоздухе населенных мест (ПДКсс, мг/м3) — концентрация в воздухе населенныхпунктов, не оказывающая на человека прямого или косвенного вредного влияния принеопределенно долгом круглосуточном вдыхании.
Предельнодопустимая максимальная разовая концентрация загрязняющего (вредного) веществав воздухе населенных мест (ПДК, р., мг/м3) — концентрация, не вызывающаярефлекторных реакций в организме человека.
Предельнодопустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу (ПДВ, мг/м3) — максимальнодопустимые количества загрязняющих веществ, выделяемых источниками загрязненияв единицу времени, установленные с учетом, что они не создадут приземнуюконцентрацию, превышающую ПДК для человека, растений и животных.
Предельнодопустимые концентрации загрязняющего (вредного) вещества в воде водоемов (ПДК,мг/л) — концентрация химического вещества в воде, не оказывающая вредноговоздействия на организм человека при различных видах употребления ее (дляпитья, приготовления пищи, гигиенических целей, для отдыха).
Биологическиепоказатели (БПК и ХПК) дополнительно характеризуют воду как источник питья исреду обитания. БПК (биологическая потребность в кислороде) — количествокислорода, использованного в биохимических процессах окисления органическихвеществ, за исключением нитрификации, за 2, 5, 8, 10 и 20 сут, мг О2 на 1 мгвещества. ХПК (химическая потребность в кислороде) — количество кислорода,эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окислениявсех восстановителей, содержащихся в воде, мг О2 на 1 мг вещества.
Медиками-гигиенистамиопределены ПДК тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов, радионуклидовв почвах по показателям их вредности. Нормирование подразделяют натранслокационное (переход нормируемого элемента в растение), миграционноевоздушное (переход в воздух), миграционное водное (переход в воду) иобщесанитарное, гигиеническое (влияние на самоочищающую способность почв ипочвенный микробиоценоз).
Предельныеконцентрации элементов в почвах иногда устанавливают, исходя из критическихконцентраций их в продуктах растительного происхождения (табл. 1).
Особоезначение имеет загрязнение почв биологическими организмами, преимущественнопатогенными, представленными бактериями, вирусами, нематодами, простейшими,насекомыми и другими паразитами, переносчиками которых являются человек иживотные. Эти организмы попадают в почвы с различными отходами и отбросами.Заражение типа “человек — почва — человек” характерно для болезней, вызываемыхтакими патогенами, как палочки тифа, паратифа, дизентерии, холерные вибрионы,вирусы полиомиелита, передающиеся через желудочно-кишечный тракт. Заражениетипа “животное — почва — человек” характерно для болезней, вызываемыхбактериями столбняка, сибирской язвы, газовой гангрены, бруцелл при наличииповрежденных участков кожи у животных или человека.
Таблица1. ПДК тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевыхпродуктах, мг/кг (СанПиН 42-123-4089—86)
| Пищевые продукты растительного происхождения |
|||
| Элемент |
хлеб |
овощи |
фрукты |
| Ртуть |
0,02 |
0,02 |
0,02 |
| Кадмий |
— |
0,03 |
0,03 |
| Свинец |
0,3 |
0,5 |
0,4 |
| Мышьяк |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
| Сурьма |
0,1 |
0,3 |
0,3 |
| Медь |
10,0 |
5,0 |
5,0 |
| Цинк |
50,0 |
10,0 |
10,0 |
| Никель |
— |
0,5 |
0,5 |
| Хром |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
| Олово |
— |
200,0 |
200,0 |
Черезпочвы передаются и болезни, вызываемые гельминтами, нематодами и др.
Контроль за качеством природной среды и управление им.
Вконтроле за качеством окружающей среды особая роль отводится природоохранномузаконодательству, стандартизации (ГОСТам), экологической экспертизе иэкологическому мониторингу.
Центральнымиорганами по контролю за качеством природной среды и управлению им являютсяГосударственный комитет РФ по охране окружающей среды и Министерство природныхресурсов РФ. Они осуществляют такие функции на основе Конституции РоссийскойФедерации, законов ”Об охране окружающей природной среды” (1991 г.), “О недрах”(1992 г.), “Основы лесного законодательства РФ” (1993 г.) и др. Деятельностьвсех природоохранных органов отражается в форме отчетности, которая тесносвязана с первичным учетом экологической обстановки на предприятиях.
Экологическиймониторинг. Это комплексная система наблюдения за элементами окружающей среды,контроля и прогноза ее состояния, предполагающая оценку изменений вэкосистемах, в том числе связанных с накоплением загрязняющих веществвследствие деятельности человека (Рисунок 1).
Рисунок1. Схема мониторинга
| МОНИТОРИНГ |
||||||||
|
|
||||||||
| Система наружных наблюдений |
Каналы связи |
Автоматизированная информационная система (АИС) |
||||||
| Экспедиционные наблюдения |
Стационарные (наземные и морские) наблюдения |
Комплексные фоновые наблюдения (биосферные заповедники) |
Дистанционное наблюдение (космоаэросъемка) |
Информационно-поисковая система (АПИС) |
Система обработки данных (АСОД) |
Система комплексной интерпретации данных (АПДС) |
Прогнозно-диагностическая система (АПДС) |
Система управления (АСУ) |
ВПрограмме ЮНЕСКО “Человек и биосфера” дано следующее определение мониторинга:“Мониторинг рассматривается как система регулярных длительных наблюдений впространстве и времени, дающих информацию о состоянии окружающей среды, с цельюоценки прошлого, настоящего и прогноза изменения в будущем параметров окружающейсреды, имеющих значение для человека”.
Контрольприродной среды осуществляется в соответствии не только с программами иконцепциями экологического возрождения России, но и с международнымипрограммами, такими, как ”Человек и биосфера” (МАБ), принятой ЮНЕСКО в 1970 г.,а также программами Международного комитета по окружающей среде СКОПЕ, ЮНЕП,предполагающими организацию Глобальной системы мониторинга окружающей среды(ГСМОС). Основная задача — предупреждение естественных и антропогенных измененийсостояния природной среды, способных нанести экономический, моральный исоциальный вред человечеству.
Основнымисточником информации при проведении оцники служат данные, полученные впроцессе наблюдений за окружающей средой. Потребность в наблюдениях (новой,дополнительной или контрольной информации) возникает на всех зтапах оценки(Рисунок 2).
Рисунок2. Роль наблюдений в системе оценки окружающей среды.
|
|
Экологический мониторинг включает звенья разного уровня:
глобальный(биосферный); национальный, осуществляемый в пределах государства; региональный(геосистемный) — в пределах отдельных крупных районов; локальный, действующий впределах населенных пунктов, промышленных центров, предприятий. Глобальныймониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества. Это системанаблюдений за общепланетарными изменениями атмосферы, гидросферы, растительногои почвенного покрова, животного мира. Характеризуемые показатели — радиационныйбаланс, тепловой перегрев, глобальные балансы СО2 и О2 загрязнение атмосферы,больших рек и водоемов, глобальное распространение загрязнения почв.
Национальныймониторинг — слежение за взаимодействием природы и человека в зональныхбиосферных заповедниках (станциях) на территории государства для полученияинформации об изменениях качества среды. Необходимы постоянные исследованияфоновых характеристик состояния природной среды, наблюдения за экосистемами дляопределения предельно допустимого воздействия деятельности человека на них.Территорий, отвечающих требованиям, предъявляемым к созданию фоновых биостанцийили заповедников, мало: Приокско-Террасный, Центрально-Черноземный,Сихотэ-алинский, Тихоокеанский морской.
Региональныймониторинг — система наблюдений на региональном уровне за изменениямиокружающей среды в процессе природопользования, особенно в интенсивноосваиваемых районах (его часто называют хозяйственным). Региональный мониторингосуществляют работники гидрометеорологической, гидрохимической, агрохимической,лесоустроительной, сейсмологической и других служб. Объектами мониторингаслужат исчезающие виды
растенийи животных, агро- и природные экосистемы. Характеризуемыепоказатели—функциональная структура природных экосистем и ее нарушения,популяционное состояние растений и животных, урожайность сельскохозяйственныхкультур.
Локальный(биоэкологический), вернее, санитарно-гигиенический мониторинг предполагаетконтроль за уровнем содержания в природных средах токсичных для человеказагрязняющих веществ. Он включает наблюдения за отдельными изменениямикомпонентов природной среды в результате воздействия конкретных загрязнителей(загрязнение воздуха, воды, почв под влиянием предприятий, строек, воздействиемелиоративных систем на почвы, растительность).
Такимобразом, система мониторингов, необходимая для учета, анализа, оценки ипрогноза изменения состояния природной среды на различных уровнях, позволяетпринимать меры по достижению и сохранению стабильно равновесного состоянияжизненной среды.
Целесообразнаи эффективна методология экологического мониторинга, включающая использованиеданных, собранных на земле (сбор образцов, анализ химическими, спектральными,хроматографическими и другими методами), с воздуха (систематическиеразведывательные полеты на легких самолетах) и из космоса (передача визуальных,цифровых материалов спутниковыми системами). Для контроля за состояниемприродной среды используют оптическую и радиолокационную аппаратуру, с помощьюкоторой можно определить содержание в атмосфере на разных высотах СО, СО2, СН4и др. Для исследования содержания аэрозолей в воздухе используют и лазерныеустройства дифференцированного сканирования.
Экологическаяэкспертиза. Это система комплексной оценки состояния территории, охватывающаявсе виды хозяйственной деятельности. Ее цели — определение соответствия илинесоответствия сложившейся структуры использования территории потенциальнымприродным возможностям, а также разработка рекомендаций по сохранениюэкологического равновесия. Различают государственную и ведомственнуюэкспертизы. Государственную экологическую экспертизу осуществляютГосударственный комитет РФ по охране окружающей среды и Министерство природныхресурсов РФ, создающие специальные экспертные комиссии. Ведомственнуюэкологическую экспертизу проводят структурные подразделения по охране природы исанитарно-эпидемиологические учреждения министерств и ведомств. Они проверяютпредплановую, проектно-планировочную и другую документацию на предметсоответствия ее экологическим нормам и правилам, регламентирующим хозяйственнуюдеятельность землепользователя, любого предприятия и изложенным в санитарныхнормативах и природоохранных законодательных документах. От уровня экологизациихозяйствования во всех сферах производства во многом зависит эффективность природопользования.Экологическая экспертиза не должна оставлять без внимания ни одного проектапреобразования природы (введение новых хозяйственных объектов, освоениеземельных, водных, лесных и других природных ресурсов). Реализация любогопроекта должна исключать возможность проявления процессов антропогеннойдеградации в конкретном регионе и в стране в целом. Одна из главных функций припроведении экспертизы — составление проекта экологического прогноза наближайшую и отдаленную перспективы. Это может быть сделано в форме научнообоснованных заключений, картографических и математических моделей, другихматериалов, характеризующих возможный режим использования хозяйственных системрегиона при намечаемых планах его социально-экономического развития.
Экологическаяэкспертиза состоит из трех частей: вводной (протокольной), констатирующей(описательной), заключительной (оценочно-обобщающей). Во вводной частисодержатся данные о составе экспертной комиссии, указаны задачи и методика ихрешения, приведены перечень всех используемых материалов и организаций,сведения о заказчиках, сроках выполнения. В констатирующей частирассматриваются общий уровень социально-экономического развития региона (егопромышленных, лесохозяйственных, агропромышленных комплексов), инфраструктура,проблемные отрасли и предприятия, из-за которых создаются определенныеэкологические проблемы. Отдельно должны быть рассмотрены технологические,санитарно-гигиенические, экономические и другие мероприятия по рациональномуиспользованию природных ресурсов и охране их от различных загрязнений. Важновыявить всевозможные негативные процессы, источники загрязнений и ихраспределение, оценить остроту экологических проблем и ситуаций. Все этооформляют в виде самостоятельного раздела по конфликтам.
Взаключительной части должна быть отмечена степень эффективности природоохранныхмероприятий, применяемых на данной территории; дана оценка с экологическихпозиций документации крупных хозяйственных объектов; должны быть указанывозможные неблагоприятные экологические и социально-экономические последствияпри осуществлении проектируемых преобразований; должны быть приведены выводы осостоянии современного природопользования и охране среды, рекомендации порешению всех экологических проблем в регионе в объеме его комплексногохозяйственного развития.
Отсутствиекомплексных научно обоснованных нормативов и методических рекомендаций попроведению экспертизы, ограниченная информация, недостаточная обеспеченностьнеобходимыми материалами для экологической оценки территории создают большиетрудности при проведении экологических экспертиз.
Всепроекты, отраслевые схемы, планы, программы добывающей промышленности,энергетики, агропромышленного и лесохозяйственного комплексов, других отраслейхозяйства подлежат обязательной государственной экспертизе. По результатамэкспертизы разработчикам выдается разрешение на выбросы загрязняющих веществстационарными источниками с указанием срока действия. При экспертизе проектовразмещения крупных промышленных комплексов необходимо определить их возможноеотрицательное влияние в радиусе 20...30 км. Размер санитарно-защитной зоныдолжен соответствовать нормативным требованиям и руководствам по проектированиюсанитарно-защитных зон предприятий. Утверждение проектов, планов и программ недопускается без проведения экологической экспертизы. Порядок проведенияэкспертизы регламентируется действующими нормативно-правовыми актами, отсовершенства которых будет в значительной степени зависеть объективность оценкиэкологического состояния любой территории.
Нормативно-техническоеобеспечение контроля за качеством природной среды. Регулированиеприродопользования осуществляется с помощью механизма административно-правовыхформ управления через систему нормативно-технических документов. Важнейшими изних являются экологические нормативы, правила и стандарты, которыеразрабатываются на основе природоохранного законодательства с учетомэкологических, санитарно-гигиенических, технических и экономических требований.Стандарты качества природной среды — единые требования, правила и нормативы,отвечающие современному уровню научно-технического прогресса и предъявляемые корганизациям в целях охраны природы на основе правильного соотношенияэкологических и экономических интересов.
Особоезначение имеют стандарты для управления промышленными и сельскохозяйственнымипредприятиями, объединениями, организации мероприятий по контролю заиспользованием природных ресурсов. Соблюдать стандарты обязаны все предприятия,организации и граждане. Конечная цель управления — обеспечение всехэкологических требований для человека, т.е. управление качеством среды связанос мероприятиями по здравоохранению. Выделяют основные и вспомогательныеразновидности стандартов. Основные стандарты устанавливают экологические ипроизводственные хозяйственные нормативы. Например, нормативы в виде предельнодопустимых нагрузок на природно-территориальный комплекс (ПДН), предельнодопустимых концентраций (ПДК), предельно допустимых выбросов вредных веществ ватмосферу (ПДВ), размеров санитарно-защитных зон и др.
Вспомогательныестандарты качества окружающей среды необходимы для реализации основныхстандартов. Например, стандарты экологической терминологии и экологическиорганизационные (ГОСТ 17.2.2.01—86 “Охрана природы. Атмосфера. Правила контролякачества воздуха населенных мест” и др.). Предельно допустимые выбросы ватмосферу и сброс в водные объекты вредных веществ регламентируютсягосударственными стандартами. Предприятия имеют узаконенные качественные иколичественные показатели выбросов (сбросов), план сокращения их.Контролирующие органы также могут проверять эффективность природоохранныхмероприятий, сопоставляя фактический и предельно допустимый выбросы.
Установлениепредельно допустимых концентраций — мера, которая ограничивает содержаниезагрязняющих веществ в окружающей среде.
Наблюдениеи контроль за качеством атмосферы, воды и почв в России осуществляютГосударственный комитет РФ по охране окружающей среды, Министерство природныхресурсов РФ и Министерство здравоохранения РФ. Контроль загрязненности воздухапроводят на стационарных постах наблюдений, маршрутных и подфакельных постах,контролируют содержание загрязняющих атмосферу веществ в выбросах всоответствии с ПДК. Наблюдения проводят 3...4 раза в сутки. В пробах воздухаопределяют содержание пыли, оксидов серы, углерода и азота, сульфатов,специфических веществ (фенолов, формальдегида, свинца, фтористого водорода,метилмеркаптана и др.). Районные санитарно-эпидемиологические станции утром двараза в неделю определяют содержание основных вредных веществ, фтористоговодорода, аммиака, фенолов, ацетона, хлора, свинца, хрома, марганца и др. Внекоторых городах, в том числе в Москве, лаборатории отдельных предприятийосуществляют контроль в санитарных зонах предприятий за качеством выбросов ввоздушный бассейн и содержанием вредных веществ.
Загрязненностьводы контролируют на стационарных пунктах гидрохимических наблюдений.Определяют температуру воды, содержание взвешенных веществ, минерализацию,цвет, мутность, содержание диоксида углерода, рН,окислительно-восстановительный потенциал, биохимическое и химическоепотребление кислорода, содержание растворенного кислорода, биогенных элементов,нефтепродуктов, фенолов, пестицидов, тяжелых металлов, специфических веществ,поступающих в водоемы со сточными водами. Санитарно-эпидемиологические станциипроводят общее наблюдение за санитарным состоянием водоемов в зонахводопользования.
Контрольза загрязнением почв проводят в основном в химических лабораторияхспециализированных инспекций аналитического контроля природоохранных органов,Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды,агрохимслужбы системы Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ.
Список литературы
СтепановскийА.С. “Общая экология” 1996 год.
СтепановскийА.С. “Охрана окружающей среды”.
БуксИ.И., Фомин С.А. “Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающуюсреду”.
ДемкнВ.В. “Природопользование” 1997 г.
КирпатовскийИ.П. “Охрана природы”, справочник 1980г.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://cityref.ru/