Раздел 2. Охрана окружающей среды

Тема 1. Качество и охрана природной среды

При изучении данного раздела студентам важно определить связь между понятиями экологии, охраны природы и охраны окружающей среды. Необходимо ознакомиться с классификацией загрязнений, узнать о действии, которое оказывает наиболее распространенные загрязняющие вещества на здоровье человека и природную среду. Окружающая среда - это естественная среда обитания и деятельности человека и других живых организмов.

Понятие природа – в узком смысле - естественный комплекс образовании, который не подвергался или подвергался в незначительной степени влиянию человеческой деятельности. Природа - в широком смысле – есть все сущее, весь мир в многообразии его форм, совокупность естественных условий существования человеческого общества.

Совокупность показателей, характеризующих состояние окружающей среды, называют качеством окружающей среды.

Изучая данную тему, студент должен попять, что качество окружающей среды определяет возможность существования живых организмов, в том числе выживания человека, задачей государства является организация контроля состоянии окружающей среды. В прикладной экологии под окружающей средой понимают атмосферный воздух, воду, употребляемую для различных целей, почву. Контроль состояния окружающей среды (воды, атмосферного воздуха, почв и т. д.) заключается в проведении мероприятий по проверке соответствия показателей ее качества установленным нормам и требованиям.

Установление норм представляет собой специальную деятельность по разработке и теоретическому обоснованию системы стандартов, состояния окружающей природной среды, при которых обеспечиваются благоприятные условия для жизни человека и устойчивого функционирования природных экосистем.

Охрана природы — деятельность, направленная на сохранение естественной среды обитания живых организмов и совокупности природных ресурсов в условиях антропогенных нагрузок.

Охрана окружающей среды — система международных, государственных и общественных мер, направленных на сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов и улучшение состояния природной среды, является частью прикладной экологии.

Термин "охрана окружающей среды" аналогичен термину "защита окружающей среды".

Термин "загрязнение" люди понимают, как правило, в буквальном смысле. В охране окружающей среды под загрязнением понимают всё то, что появляется "не в том месте, не в то время и не в том количестве", что не свойственно для природы, что выводит её из системы из состояния равновесия, что отличается от обычно наблюдаемой нормы и (или) не желательно для человека. Загрязнение может быть вызвано любым агентом, в том числе и самым "чистым". Например, лишняя по отношению к природной норме вода в экосистеме суши тоже будет загрязнением.

Загрязнения делят на группы по разным классификационным признакам:

· происхождению: космические, природные и антропогенные;

· периодичности: периодические, непериодические, эпизодические;

· очередности возникновения: первичные, вторичные;

· характеру: химические, физические, биологические и комплексные;

Каждое загрязняющее вещество оказывает определенное отрицательное воздействие на природу, поэтому их поступление в окружающую среду должно строго контролироваться. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип нормирования качества окружающей среды.

Основные экологические нормативы следующие:

o предельно-допустимая концентрация вредных веществ (ПДК);

o предельно-допустимый уровень воздействия (ПДУ);

o предельно-допустимый выброс вредных веществ (ПДВ);

o предельно-допустимый сброс вредных веществ (ПДС);

o предельно-допустимая нагрузка на окружающую природную среду (ПДН).

Нормативы ПДК и ПДУ относят к санитарно-гигиеническим нормативам, ПДВ и ПДС — к производственно-хозяйственным, а ПДН — к комплексным показателям качества окружающей природной среды.

Предельно-допустимые нормы нагрузки на природную среду — это максимально возможные антропогенные воздействия на природные ресурсы или комплексы, не приводящие к нарушению устойчивости экологических систем.

Предельно допустимая концентрация — это максимальное количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним.

Оценка качества окружающей среды осуществляется с использованием следующей формулы:

С£ ПДК

где С — фактическая концентрации вредного вещества, измеряемая и мг/л (вода), мг/м³ (воздух), мг/кг (почва).

Если в атмосферном воздухе одновременно присутствует несколько веществ, обладающих эффектом суммации (приложение 1), то их суммарная концентрация не должна превышать единицы при расчете по формуле

где С₁, С₂,...С_i. — фактические концентрации вредных веществ, измеряемых в мг/л (вода), мг/м³ (воздух), мг/кг (почва); ПДК₁, ПДК₂,... ПДК_i, — это предельно-допустимые концентрации вредных веществ.

Эффект суммации — совмещенное (однонаправленное) действие на организм не одного какого-либо вещества, а нескольких одновременно, поскольку эти вещества при одновременном присутствии усиливают свой негативный эффект.

Контроль соблюдения установленных нормативов вредных веществ осуществляют специальные службы мониторинга (наблюдения) окружающей среды. Такие службы созданы во всех районах России. Мониторинг — это наблюдение за какими-либо объектами или явлениями, регулярная или непрерывная регистрация их состояния. При ознакомлении с темой "Мониторинг" необходимо обратить внимание на назначение, цели и задачи, методы мониторинга.

В результате изучения данного раздела студент должен иметь четкое представление о нормативах качества окружающей среды; знать основные загрязнители биосферы и их действие на окружающую среду и здоровье человека; иметь представление о качестве окружающей среды и уметь производить его оценку; уметь пользоваться таблицами предельно-допустимых концентраций.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте понятие охрана природы, охрана окружающей среды.

2. Дайте понятие загрязнения их классификации.

3. Нормативы качества окружающей среды.

4. Предельно-допустимые: концентрация, сброс, выброс, нагрузка.

5. Эффект суммации.

6. Мониторинг: его цели и задачи.

Тема 2. Антропогенные воздействия на природные экосистемы. Охрана атмосферы, водных объектов, почвы.

Изучая данную тему, студенты получают представление о современном состоянии природной среды, об основных источниках загрязнения биосферы, о том, как проявляются последствия антропогенной (производимой человеком) деятельности, о путях охраны окружающей среды от загрязнений, о глобальных проблемах человечества и вариантах решения этих проблем. Важно понимать, что приносит угрозу существования биосферы и самого человека, знать факторы, которые могут привести человечество к экологической катастрофе.

Если есть возможность выхода в Интернет, то ежедневные экологические новости можно узнавать по адресу: www.priroda.ru.

Чтобы понимать, как происходит загрязнение окружающей среды, необходимо знать классификацию источников загрязнения окружающей среды промышленностью в зависимости от объекта загрязнения: атмосферы, водного бассейна или литосферы.

2.1. Атмосфера — это газовая оболочка Земли. Важнейшие климатические и экологические особенности Земли в решающей степени определяются наличием и свойствами атмосферы.

Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения.

Под влиянием промышленных выбросов формируется фоновое техногенное загрязнение атмосферы, которое существенно увеличивается под воздействием трансграничных переносов загрязняющих веществ из стран, соседствующих с Россией.

Вещества-загрязнители атмосферы бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. Наиболее распространенными загрязняющими веществами атмосферы являются углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, парниковые газы.

Поскольку большинство технологических процессов предусматривает выбросы в атмосферу воздуха, содержащего вредные вещества, то для уменьшения загрязнения окружающей среды используются различные методы очистки отходящих газов от загрязняющих веществ.

Охрана атмосферы. Правовые основы охраны атмосферного воздуха отражены в Законах РФ "Об охране окружающей среды" (2002), "Об охране атмосферного воздуха" (с изменениями от 2008 г.).

Важнейшими общими мероприятиями охраны воздушного бассейна являются установление нормативов предельно-допустимых воздействий (ПДК, ПДВ) и платежи за выбросы и атмосферу загрязняющих веществ.

Наиболее радикальная мера охраны воздушного бассейна от загрязнения — экологизация технологических процессов, создание безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу загрязняющих веществ.

В результате изучения этой темы студенты должны знать о существовании и источниках возникновения глобальных экологических проблем атмосферы, а также о том, к чему может привести игнорирование этих проблем (прогнозы на будущее) и каким образом можно избежать негативных последствий.

Вопросы для самопроверки

1. Понятие атмосферы, строение и химический состав атмосферы.

2. Самоочищение атмосферы.

3. Загрязнения атмосферы. Источники загрязнения атмосферы. Понятие и виды смога.

4. Глобальные проблемы земной атмосферы: разрушение озонового слоя Земли, потепление климата, кислотные осадки.

5. Основные методы очистки отходящих газов предприятий (сухие, мокрые, электрические, абсорбционные, адсорбционные, каталитические, комбинированные).

2.2. Гидросфера - это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность океанов, морей, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов.

Источниками загрязнения гидросферы являются: атмосферные осадки, городские, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды. Следует отметить, что загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы. Это обусловлено тем, что процессы самоочищения протекают в водной среде гораздо медленнее, чем и воздушной.

Качество воды большинства водных объектов не соответствует нормативным требованиям. Основным загрязнителем поверхностных вод являются сточные воды, содержащие нефтепродукты, фенолы, органические вещества, соединения металлов, аммонийный и нитратный азот и т.д.

Современный уровень очистки сточных вод остается достаточно низким, и во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами.

Охрана водных ресурсов. Водный кодекс Российской Федерации регулирует правовые отношения в области использования и охраны водных объектов. Правовые нормы направлены на рациональное использование вод и их охрану от загрязнения, засорения и истощения.

Вопросы для самопроверки

1. Гидросфера Земли. Водопотребление и водопользование.

2. Проблемы водопотребления.

3. Источники загрязнения водных экосистем.

4. Использование воды в процессе хозяйственной деятельности.

5. Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах.

6. Основные методы очистки сточных вод (механические, физико-химические, химические, биохимические).

2.3. Литосфера – твердая, каменная оболочка Земли, состоящая из земной коры и верхней части мантии, имеет мощность от 70 до 250 км.. И хотя человек практически не воздействует на литосферу в целом, верхние горизонты земной коры подвергаются сильной трансформации. Больше всего в результате антропогенной деятельности изменяется самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши - почва.

Почвенный покров - важнейшее природное образование. Ёе роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Особое свойство почвенного покрова - его плодородие, под которым понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур.

Источниками загрязнения литосферы являются жилые дома и бытовые предприятия, сельское хозяйство, теплоэнергетика, транспорт, промышленные предприятия. Следует обратить внимание на тот факт, что при загрязнении почв самоочищение практически не происходит, или происходит очень медленно. В таком случае токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Попадающие и почву загрязняющие вещества вызывают гибель живых организмов, которые вырабатывают гумус, соответственно снижается плодородие почв. Состояние земель, находящихся в сфере хозяйственной деятельности, неудовлетворительно и постоянно ухудшается: продолжается развитие таких процессов, как засаливание и подтопление земель, загрязнение токсичными отходами.

Охрана земельных ресурсов. Охрана земель регулируется Законом Российской Федерации "О недрах" (1992). Он устанавливает правовые отношения при изучении, использовании и охране недр. К числу экологических нарушений, затрагивающих недра как часть природной среды, Закон в первую очередь относит их загрязнение.

При изучении подраздела о состоянии и охране почв следует обратить внимание на роль почвы как источника продовольствия, на зависимость плодородия почвы от антропогенных воздействий, на источники и последствия загрязнения земель.

Изучая антропогенные воздействия на литосферу, нельзя не уделить внимание проблеме накопления отходов.

Вопросы для самопроверки

1. Понятие литосферы. Плодородие почв. Гумус.

2. Антропогенное воздействие ни литосферу.

3. Эрозия почв её последствия.

4. Виды загрязнения почв. В чем опасность загрязнения почв.

5. Нормирование загрязняющих веществ в почве.

6. Глобальные проблемы человечества: демографический взрыв и сокращение пахотных угодий, голод.

2.4. Отходы. По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретает проблема отходов. Отходы относится к материальным объектам, которые могут обладать высокой потенциальной опасностью для окружающей среды и здоровья человека. Изучая тему "отходы", студенты должны узнать о существовании таких понятий, как: отходы производства и потреблении, твердые бытовые отходы, токсичные и опасные отходы.

Отходы производства - это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов химических соединений, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ (услуг) и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

Отходы потребления - изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате морального или физического износа.

Практически все отходы являются вторичными материальными ресурсами, которые в настоящее время могут повторно использоваться в производстве.

Твердые бытовые отходы (ТБО) - совокупность твердых веществ (пластмасса, бумага, стекло, кожа и др.) и пищевых отбросов, образующихся в бытовых условиях. Жидкие бытовые отходы представлены в основном сточными водами хозяйственно-бытового назначения, газообразные - выбросами различных газов.

При изучении данного раздела следует уделить внимание проблеме накопления и утилизации отходов. В настоящее время в мире существует семь наиболее распространенных способов обработки твердых бытовых отходов (ТБО):

1. Открытые свалки - неконтролируемый сброс отходов без уплотнения, изоляции, чаще всего "диким" способом; это наиболее неприемлемый способ хранения ТБО.

2. Закрытые свалки - в настоящее время самый распространенный, организованный метод обезвреживания, позволяющий обрабатывать большие объёмы ТБО при относительно малом воздействии на окружающую природную среду (исключает попадание фильтрата в подземные горизонты, горение, пожары).

3. Полигоны ТБО - более современный способ обработки отходов, совмещающий достоинства предыдущего; но при этом способе обработки утилизируется "биогаз" - метан (55-60%), образующийся в теле полигона вследствие анаэробной биодеструкции органических веществ. К сожалению, такой способ не получил широкого применения.

Все три перечисленных метода обработки ТБО рассчитаны на длительное (более 100 лет) отторжение площадей. Поэтому их нельзя назвать перспективными: отходы не включаются в малые и большие круговороты вещества и энергии и, следовательно, ведут к дополнительной антропогенной нагрузке на окружающую природную среду, снижению ее экологической устойчивости.

4. Компостирование - биохимический процесс обезвреживания ТБО. Эту технологию используют на мусороперерабатывающих заводах, поэтому для осуществлении этого процесса не требуется дополнительных площадей. В результате компостирования получают биотопливо и компост, который применяется в сельском хозяйстве и качестве удобрения.

5. Прессование - принудительное разделение ТБО на твердые и жидкие компоненты с последующей их переработкой под давлением 80 МПа. Получаемый при этом твердый материал имеет плотность 1000 кг/м³ и используется для строительства дорог, жидкая фаза подвергается компостированию.

6. Пиролиз - нагрев ТБО до 600—800 °С в условиях дефицита кислорода, что приводит к термическому разложению и обезвреживанию органической части и получению горючих газов, угля.

7. Сжигание - используется на мусоросжигательных заводах. Сжигание ТБО, имеющих в зависимости от морфологического состава и влажности теплотворную способность 800—2000 ккал/кг, целесообразно в случае комплексного использования образующегося тепла для выработки тепловой или электрической энергии, для защиты атмосферы от газов и твердых выбросов, для утилизации образующегося шлака (до 20%), содержащего потенциальные источники загрязнения (тяжелые металлы).

Токсичные отходы направляются на переработку, обезвреживание, складирование и др. Отходы, не подлежащие использованию и переработке, идут на захоронение. Под полигонами для захоронения отходов в России занята площадь около 15 тысяч га. Недостаточное количество полигонов приводит к росту несанкционированных свалок, на которых отходы разлагаются, часто происходит их возгорание и образующийся при этом специфический запах распространяется на большие расстояния.

Закон Российской Федерации "Об отходах производства и потребления" (с изменениями от 30.12.2008) определяет правовые основы образования отходов в целях предотвращения их вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду и 'экономии природных ресурсов за счет максимально возможного вторичного вовлечения отходов в хозяйственный оборот.

В результате изучения данного раздела студенты должны знать о различных видах отходов, иметь представление о способах их хранения и утилизации, а также о возможности вторичного использования отходов.

Вопросы для самопроверки

1. Виды отходов, способы их утилизации.

2. Хранение отходов.

3. Экологические и экономические преимущества переработки и повторного использования материалов.

4. Проблема пластиковых материалов.

5. Безотходные технологии — задачи и проблемы.

Тема 3. Концепция устойчивого развития. Международное сотрудничество в области экологии.

Природа не знает государственных границ, поэтому нарушения в экосистеме одной страны неминуемо вызывают ответную реакцию в сопредельных. Сегодня ни одна страна не в состоянии решить свои экологические проблемы в одиночку. Необходимы четкие согласованные действия, усилия всех государств, координация их действий на строгой международно-правовой основе.

Концепция устойчивого развития вошли в природоохранный лексикон после конференции ООН по окружающей природной среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992).

При изучении данного раздела студент должен обратить внимание на следующие положения стратегии устойчивого развитии:

a. в широком смысле стратегия устойчивого развития направлена па достижение гармонии между людьми (друг с другом) и между Обществом и Природой;

b. в рамках глобального экологического форума (Рио-де-Жанейро, 1992) были сформулированы следующие основные принципы неразрывности эколого-экономических связей: экономическое развитие в отрыве от экологии ведет к превращению планеты в пустыню; упор на экологию без экономического развитии закрепляет нищету и несправедливость.

Изучая данную тему, студенты должны узнать:

· о путях решения глобальных экологических проблем;

· о международных правительственных и неправительственных экологических организациях;

· о положениях "Повестка дня на XXI век", в которой определены пути выхода мирового сообщества из экологического кризиса;

· об объектах и формах международного сотрудничества;

· об основных направлениях перехода России к устойчивому развитию.

В результате изучения данного раздела у студента должно сложиться понимание природной среды как международного "естественного" капитала, от которого зависит удовлетворение человеком своих потребностей.

Вопросы для самопроверки

1. Понятие о концепции устойчивого развития. Пути реализации модели устойчивого развития общества в России.

2. Обоснуйте необходимость международного экологического сотрудничества.