close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4080 platonov a. p osnovi obshey i injenernoy ekologii

код для вставкиСкачать
50
П37
*
I *
_
<
“
■•V
•
•
А П. Платонов', В.А. Платонов
tf
.
•• - •
• : . •
й
-
•у
—
1;
'-Г ‘Ч- • ' ^ Т
*
•■ • •
3
,
-
j -
-
-.- > :•
Чм.,«
-
*
^>• Һч
'
.
Г
.
•.* •
_
-tI ^"
■
' с
■
• ■
-<4-
. .
• 4 ,пг'
♦1
_
"
І е•
■
•
Е
'
л
-
'
v-3t
■ .
,
1
• s'Sr'.
.
'
-
Л
•. *
•/
—-•/
.
V*
jK
; •
. •• ^• - ...
.
_______
.
4
I
"Чч^'
*•.
'•—
• 'SfV i a . *
^
_
Ф
ОСНОВЫ ОБІЦЕИ
И ИНЖЕНЕРНОМ
и
ЭКОЛОГИИ
t
’ 0 .’*/
. 1\ -•
'Г
4
- \ 'к\
,xf^.' ^ ■
іГЛ-*
Vi
•
4
А
т
•
.
s,i
/* . '
t
N
.
7
. ^
щ К ' - Ч
.V '
і Г
*
•
•(.
* 1
ZiK:
♦ •V
.
г
t
^
ВЫ С Ш ЕЕ ^
ОБРАЗОВАНИЕ
.
•
f
л:.
••адГ, 1.*#'у
»
.
'
•%
'Т* v:
і.
J *
.
.
*
. ^
' "4- a
ч
«
I
«
■
■
М
“ 2^
<
♦
Серия
«Учебники и учебны е пособия»
A.П. ПЛАТОНОВ,
B.А. ПЛАТОНОВ
СНОВЫ
ОБШЕИ И ИНЖЕНЕРНОМ
ЭКОЛОГИИ
Ростов-на-Аону
«Феникс»
2002
/
ББК 63.3(2)
П37
Рецензент
доктор технических наук, профессор Б.Я. Карпов
На титуле книги изображена эмблема международной
организации «Программа по образованию в области окружающей среды*.
П37
Платонов А.П., Платонов В.А.
Основы общей и инженерной экологии. Серия
«Учебники и учебные пособия». Ростов н/Д:
«Феникс», 2002 —352 с.
В учебном пособии впервые системно изложены основы об­
щей и инженерной экологии, приведены термины, понятия,
определения, состав, структура сфер Земли, уровни организо­
ванности жизни, энергетика и продукция экосистем, кругово­
рот вещества в природе, экология человека, экологические фак­
торы и законы экологии, освещены антропогенное воздействие
на окружающую среду, меры заіциты, мониторинг состояния
окружающей среды, экологическая культура, законодательство,
право, управление качеством окружающей среды, проблемы ци­
вилизации в области создания качества окружающей природ­
ной среды.
Для студентов технических вузов.
ISB N 5-222- 0 2787-2
ББК 63.3(2)
Замысел, разработка серии
Баранчиковой Е.В., 2002
Платонов А .П ., Платонов В.А., 2002
ие: Изд-во ♦Феникс», 200!
С.Торайғыроз
I
атындағы ПМУ-дІң
академик С.Бейсембэв^.
.
атыидағы ғылыми
КІТАПХАНАСЫ
Книга посвящается любимой жене, другу,
маме, ветерану Великой Отечественной войны
Лю бови Васильевне Платоновой*
О т авторов
Впервые термин «экология* был введен немец­
ким биологом Эрнестом Геккелем в 1866 г. Термин
«экология» возник от греческих слов oikos — дом,
ж илищ е, родина, logos — учение, наука. Всеобщее
признание термин получил лиш ь к концу XIX века.
Э. Геккель назвал словом «экология» новый разизучающий
компонентами
накоплением
знаний, превратился в фундаментальную науку
Уже в середине XX в. «экология стала модно]
укои, и каж ды й специалист, исследователь, желаю
щий быть современным, стал заниматься экологией
В настоящее время экология входит как самостоя
тельная дисциплина во все учебные планы техничес
ких вузов. Как видно из назва___ ____ ________ ____
логия», она имеет общий корень «эко» со словом «эко­
номика», которое буквально означает «искусство ве­
дения домашнего хозяйства». Экономика связана
экологические
общечеловеческие
умереть
В настоящей работе авторы стремились излож ить
задачи общей
3
Основы общей и инженерной экологии
Задачей теоретической экологии является озна­
комление человека с основами фундаментальной
экологии, ее историей, взаимосвязью с другими науками, раскрытие взаимосвязи человека как части
природы с природой, раскрытие и осуш;ествление
природоохранных мероприятий в результате нахож ­
дения баланса экономических и экологических ин­
тересов людей, помощь человеку в осознании им
ценности всего живого на Земле и невозможности
выживания человечества без сохранения биосферы.
Авторы старались системно изложить основы об­
щей и социальной экологии, экологии ж изни чело­
века в условиях цивилизации - развития промыш ­
ленности, энергетики, транспорта и быта, законы
экологии, факторы ее определяющие, мониторинг
состояния природной среды в данное время и на
данной территории, управление качеством окруж а­
ющей среды на фоне экологической культуры и
мышления.
Авторы имеют непосредственное отношение к ре­
шению практических задач в рассматриваемой об­
ласти - преподают природоохранные дисциплины в
вузах в течение 35 лет и осуществляют практиче­
скую деятельность по охране природы.
«
*
РлдВд 1
основы ОБШЕЙ экологии
1.1. Основные термины^ понятия
и определения
Если бы я захотел читать, еще не зная букв,
это было бы бессмыслицей. Точно так же, если
бы я захотел судить о явлениях природы, не имея
никакого представления о началах вещей, это
было бы такой же бессмыслицей.
М.В. Ломоносов
При изучении любой научной или практической
проблемы используются специальны е термины и
понятия, без которых невозможно их изложение и
дальнейшее понимание.
Термин «экология» произошел от греческих слов
oikos — дом, logia — наука, т.е. наука о доме, месте
обитания ж ивы х организмов. Термин был впервые
введен немецким биологом Эрнестом Геккелем в 1866
году. Такое определение науки существует и до на­
стоящего времени.
Н а протяж ении этих почти полутора столетий
происходила эволюция содержания термина «эко­
логия*. Экологический подход к изучению живой
природы выходил за пределы биологических наук и
имел тенденцию к распространению и в другие об5
Основы общей и инженерной экологии
как
ет сумму знании, относящихся к изучению всей совокуцнос*ги взаимоотношений животного и расти­
тельного мира с окружающей средой, как органи­
ческой, так и неорганической, причем взаимоотно­
шений дружественных или враждебных. При этом
используются различные термины и понятия.
О кр у ж аю щ ая среда. Это среда обитания и про­
изводственной деятельности человека, окружающий
природный материальный мир. Она включает в себя
природную среду и искусственную (технологическ\то)
среду, созданную человеком.
П р и р о д н ая среда (окружаю щ ая природная сре­
да) — природная составляющая часть среды обита­
ния и производственной деятельности человечества
— часть окружающей среды.
П р и р о д а (В сел ен н ая). Это совокупность есте­
ственного существования человеческого общества,
объективная часть окружающей среды.
Т ехн оген н ая среда — это искусственно создан­
ная среда в результате хозяйственной деятельности
человека и его жизнеобеспечения - антропогенная
среда, созданная человеком (антропос).
Экологическое качество. Окружающая среда есть
четко выраженная материальная система, составные
части которой находятся во взаимодействии, фор­
мируя закономерный механизм прямы х и обратных
связей.
Нарушение прямых связей всегда приводит к изменению режима взаимодеиствия основных природ­
ных компонентов окруж аю щ ей среды - воздуха,
6
Основы общей экологии
почвы, природных вод, животного и растительного
мира. Загрязнение окружаюш;ей среды ухудшает ее
экологическое качество и способствует возникнове­
нию региональных или глобальных экологических
нарушений вплоть до экологических кризисов.
Экологическое качество необходимо при прогно­
зировании возможных изменений природных уелоВИИ под воздействием деятельности человека.
Экология человека. Этот наука, изучающая взаимодеиствие человека с окружающей средой, вопро­
сы развития народонаселения, сохранения и улуч­
шения здоровья, совершенствования физических и
психических возможностей человека.
Поэтому в настоящее время в сложившейся эколо­
гической ситуации уделяется большое внимание бе­
зопасности изделий, товарам потребления. На рис. 1
приведены товарные знаки на изделиях, безопасных
для окружающей среды и людей.
SCS
Green Cross
CERTIFIED
Р и с. 1. Товарные знаки на изделиях,
безопасных для окружающей среды
7
Основы общей и инженерной экологии
И н ж е н е р н а я экология. Это наука, изучаю щ ая
взаимодействие общества с природной средой в про­
цессе общественного производства. Области ее использования —системы, функционирующие в резуль­
тате взаимодействия производства с природной сре­
дой: промышленность, энергетика, транспорт, быт.
В инженерной экологии необходимо отдать пред­
почтение действию по сохранению окружающей сре­
ды в необходимом качестве, а не проповедям.
В ней должны осуществляться принципы: «нет»
загрязнению природной среды, «нет» бесконтроль­
ной вырубке лесов, «нет» интенсивному земледелию
и т. д. При этом необходимы реалистически к о н к ­
ретные решения проблем развития общества по прин­
ципу — «не навреди».
Сила экологии в решении самой сути реш ения
проблем современности, гибкость и приспособляе­
мость к делению природоохранительных проблем по
принципу: «Действуй и сохраняй».
Э кологическая систем а, и л и экосистем а,
и ли биогеноз
Б иогенез (от греческого bios — ж изнь, koinos —
общий) включает все популяции разных видов (фран­
цузское слово population — население), взаимодей­
ствующие между собой на определенной территории,
невыражаемой конкретно цифрами, и неживую при­
роду, которые функционируют совместно.
В последнее время появи лся термин «геологиче-ская среда». Считается, что она представляет
собой верхнюю часть литосферы, входящ ей в со­
8
Основы общей экологии
став природной среды. В состав геологической сре­
ды вклю чаю тся горные породы, подземные воды,
природные газы и м икроорганизм ы , которые н а­
ходятся во взаимодействии и динамическом р ав­
новесии.
В историческом контексте человеческая среда
рассматривается как функция внутреннего развития
планеты Земля, как составная часть биосферы.
Геологическая среда обладает определенными
физическими, геохимическими, биологическими и
инж енерно-геологическими свойствами, которые
оцениваются экологическим качеством. Сущность
рационального использования природных ресурсов
при инженерной деятельности человека и состоит в
познании процессов взаимодействия основных ком­
понентов геологической среды с различными инж е­
нерными сооружениями и в предотвращении или
снижении воздействия на нее техногенных процес­
сов.
З а гр я зн и т е л и —вещества, загрязняю щ ие компо­
ненты природной среды. Например, воздушную сре­
ду, выбросами автомобилей, водную —сбросами про­
изводственных предприятий и т.д. Процесс поступ­
ления загрязнителя в природную среду, нехарактер­
ного для нее, называют загрязнением (оксиды серы,
азота, углеводорода, свинец и пр.).
О храна природы — сбережение биосферы, при­
родных ресурсов и т.д.
О храна окруж аю щ ей среды - сохранение всего
того, что окружает человека — природная среда, го­
рода, села, деревни, хутора, предприятия, ж илищ а.
9
Основы общ ей и ин ж енерн ой.экологи и
Т а к и м образом , т е р м и н ы « ох ран а п р и р о д ы » и «ох­
р а н а о к р у ж а ю щ е й среды » в з а и м о с в я з а н ы и н е р а з ­
делимы .
«Этика» в экологическом смы сле — это ог­
раничение свободы действия «в борьбе за су­
ществование».
О. Леопольд
Э т и к а (от гр еч . о б ы ч ай , н р ав , х а р а к т е р ) — д и с ­
ц ип лин а, изучаю щ ая мораль и нравственность в
п о в ед ен и и л ю д ей во в з а и м о о т н о ш е н и я х д р у г с д р у ­
гом и п р и род ой .
Е сл и тер м и н « эко л о ги я» бы л п р е д л о ж е н Э. Г е к ­
к е л е м в 1866 г., то с 70-х гг. X X в. с л о ж и л а с ь э к о ­
логи я человека, или социальная экология, изучаю ­
щ а я за к о н о м е р н о ст и в за и м о д е й с т в и я о б щ ества и о к ­
р у ж а ю щ е й ср ед ы , а т а к ж е п р а к т и ч е с к и е п р о б л ем ы
ее о х р а н ы . О на в к л ю ч а е т р а з л и ч н ы е а с п е к т ы — ф и ­
лософский, социальны й, географ ический, экологи­
ч еск у ю э т и к у . В этом см ы сл е в н а с т о я щ е е в р е м я г о ­
в о р я т об э к о л о г и з а ц и и н а у к и и м ы ш л е н и я . В о зн и ­
к а ю т р а зн ы е о б щ ествен н ы е о р г а н и з а ц и и , в ы с т у п а ­
ю щ и е за о х р а н у п р и р о д ы (нгш рим ер, «зелен ы е» в
Европе) против антропогенного во зд ей стви я п р о м ы ш ­
л е н н о с ти , э н е р г е т и к и , т р а н с п о р т а и к о м м у н а л ь н о г о
х о з я й с т в а , п р и м е н е н и е э ф ф е к т и в н ы х м ер , н а п р а в ­
ленны х на предотвращ ение сн и ж ен и я продуктивно­
сти би осф еры , п о в ы ш е н и я ч и с т о т ы п р и р о д ы .
П р ед м ето м эк о л о ги и я в л я ю т с я м н о ги е н а п р а в л е ­
н и я изучения природы и ж изнедеятельности чело­
в е к а : э к о л о г и я ч е л о в е к а (к а ж д о го и н д и в и д а ), с о ц и ­
а л ь н а я э к о л о г и я (э к о л о г и я о б щ ества), г л о б а л ь н а я
10
t
Основы общей экологии
экология (экология Земли), биолопгческая экология,
изучающ ая взаимодействие организмов, популяций
и видов (аутоэкология), взаимодействие сообществ
со средой обитания (синэколлия), ландш афтная эко­
логия (экология суши, воды Твысокогорий), приклад­
ная экология — экология промышленности, энерге­
ти ки , транспорта, сельского хозяйства, экология
города и экология быта.
1.2. Из истории экологии
Все живые существа и человек, к а к считал Ге­
раклит Эфесский, ж ивш ий в VI веке до н.э., разви­
вались естественным путем из первичной материи.
Философы того времени считали, что развитие выс­
шего разумного существа происходило на основе
сочетания простых, более примитивных состояний
материи. Возникшие единицы, размножаясь, дава­
ли начало новым удачным сочетаниям. У Аристоте­
ля (IV в. до н.э.) известны вы сказы вания о сущ е­
ствовании переходных форм между животными и
растениями. Им были написаны такие работы, как
«О частях животных», «Истории ж ивотных», кото­
рые оказали большое влияние на последующее р аз­
витие биологии. Уже в древности впервые была р аз­
работана идея о единстве природы, в основе которой
леж али
Лукреций)
науку в VI—XIV
веках превратило ее в придаток религии. Изучение
запрещено
11
Основы общей и инженерной экологии
гали на кострах не только за вы сказы вания идеи
разви тия природы, но и за чтение кн иг древних
философов. Книги были заполнены описаниями ф ан­
тастических ж ивотны х. Допускались и взаимны е
превращения разных видов, возможность самозарож­
дения ж и вы х организмов, даж е м лекопитаю щ их,
например, мышей из тряпок, книги были заполне­
ны описаниями фантастических ж ивотных. Однако
звучали
изучению
получают
ния античных (древнегреческих) натуралистов: А ри ­
стотеля, П линия, Платона, Теофраста и др. Быстро
росли знания о многообразии органического мира,
систематизировались флора и фауна.
П олученны е зн ан и я н у ж д ал и сь в дальн ей ш ей
систематизации и сообщениях. Появились многотом­
ные описания ж ивотного и растительного м ира.
Н ап р и м ер , а н г л и й с к и й биолог Д ж . Р ей (1 6 8 6 —
1704 гг.) описал около 19 тыс. видов растений. Впер­
вые ввел понятия «вид» и «род». Н емецкий ф ило­
соф Г.В. Лейбниц (1646—1716 гг.) провозгласил прин­
цип и существование переходных форм между рас­
тениями и животными.
В 1749 г. впервые был выпущен многотомный труд
Д ж . Бьюфона «Естественная история», в которой он
обосновал историю развития Земли, развития рас­
тений и ж ивотных. До конца XVHI века господство­
вала мы сль о целесообразности установленны х в
природе порядков, о том, что вся природа создана
мудростью творца.
12
)
Основы общей экологии
Американский ученый Р, Эдберг в конце 80-х го­
дов XX века писал: «Плохо то, что мы до сих пор не
сумели осознать, что являемся частицей большого и
неделимого целого. Слишком долго мы придержива­
лись примитивного представления, будто наш а «бо­
гом данная» роль состоит в том, чтобы «быть хозяи­
ном» рыб в море, птиц в небе, всего живого, что на­
селяет Землю. Мы не сумели понять, что не Земля
принадлежит нам, а мы принадлежим Земле».
Как писал Е. Исаев: «Не царь природы человек,
не царь, а сын».
В 1854 г. индийский вождь Сиэтла (США) Тяун
Морез говорил: «Земля —наш а мать... Если все звез­
ды погибнут, люди умрут от полного одиночества.
Что бы ни случилось с животными, это случится с
человеком. Все взаимосвязано... когда человек плю ­
ет в Землю, он плюет в самого себя... Не Зем ля при­
надлежит человеку, а человек принадлеж ит Земле».
В настоящее время термин «экология» часто ис­
пользуется к а к термин, определяющий «загрязне­
ние» чего-то: «экологически чистая продукция»,
«экологически чистая технология», «экологически
чистые строительные материалы» (радиоактивность,
токсичность материалов) и т.д.
Вот какое определение дал экологии академ ик
Н.В. Моисеев в 1996 году: «Абсолютным критерием
перед всеми другими науками, настоящ им фунда­
ментом знаний, на котором будет строиться вся ос­
тальная пирамида наук, должна стать наука о соб­
ственном доме, наука о том, как в нем ж ить, то есть
фактически наука о новой нравственности. Мы ус13
Основы общей и инженерной экологии
ловимся называть ее экологией. Она замечательна
заниматься
младенческих
она «не
изучаема» до конца — по ней нельзя сдать экзамен
раз и навсегда».
Человечество всегда сопровождали явления при ­
родного и антропогенного характера. В природе не
раз происходили катастрофы, в результате которых
исчезали целые города и государства.
Так, в 79 г. н.э. на Апеннинском полуострове в
результате вулканического и зверж ен и я, выброса
ядовитых газов, лавы погибли тысячи людей.
В 427 г. до н.э. произошло катастрофическое н а­
воднение и затопление целых государств ниж ней
Месопотамии (между реками Тигр и Эфрат), кото­
рые были первыми очагами древнейшей цивилиза­
ции, а такж е Индии и Пакистана. По древнегречес­
кому преданию, по описанию философа ученика
Сократа — Платона (суш;ествовал огромный остров
Атлантида (к западу от Гибралтара в А тлантичес­
ком океане), который при землетрясении опустился
на дно. Причины происшедшего наукой не установ­
лены.
суще
воздействовал
на природу.
Так, в результате аварий, ежегодных выбросов
;уктов
дит загрязнение больших площадей водной среды.
В 1978 г. при аварии танкера у французских бе­
регов в океан вылилось около 200 тыс. тонн нефти.
14
Основы общей экологии
Н еф тяная пленка в несколько микрон препятство­
вала поступлению кислорода в воду, а следователь­
но, и вела к гибели ж ивы х организмов — тюленей.
рыбы, птиц и т.д.
При аварии на Чернобыльской АЭС опасной была
зона в радиусе 30 км, откуда эвакуировали 120 тыс.
человек.
Выпады радиоактивных осадков достигли Бело­
руссии, России и районов Украины. Эти загрязне­
ния вы зывали у людей и ж ивотны х наруш ения и м ­
мунитета — способности ж ивы х организмов проти­
востоять действию повреждающих агентов.
Более чем 500 тыс. человек требовалось лече­
ние.
природу
оздеиствуют
транспорт
Враг природы — война. Она ведет к опустынива­
нию территорий в результате бомбардировок, артоб­
стрелов, устройства рвов и окопов.
гусенич
ных маш ин уничтожает почвы, для восстановления
которых требуются десятилетия^
Человечество всегда предпринимало определенные
действия по защите природы.
Охрана природы есть комплекс мер по охране,
рациональному (неистощительному) использованию
и восстановлению живой (растительность и ж и вот­
ный мир) и неживой (почвы, воды, атмосфера, к л и ­
мат и др.) природы. К середине XX в. и особенно в
* Во время войны во Вьетнаме было сброш ено 10 млн взры в­
чаты х вещ еств с образованием воронок разли чной площ ади и
глубины .
15
О сновы общ ей и и н ж ен ер н о й экологии
п о сл е д у ю щ и е д е с я т и л е т и я в р е зу л ь т а т е и н т е н с и в н о ­
го р а з в и т и я п р о м ы ш л е н н о с т и , э н е р г е т и к и и т р а н с ­
п о р т а , в ы с о к о й х и м и з а ц и и сел ьск о го х о з я й с т в а и
б ы т а , у р б а н и з а ц и и н а с е л е н и я и др. ф а к т о р о в р е зк о
у в е л и ч и л о с ь во зд ей стви е ч е л о в е к а н а п р и р о д у , с т а ­
л а о ч е в и д н о й оп асн о сть и с т о щ е н и я п р и р о д н ы х р е ­
сурсов, н ео б р ати м о го з а г р я з н е н и я и и з м е н е н и я о к ­
р у ж а ю щ е й ср ед ы , всей би осф еры в ц ел о м .
Р а с т и т е л ь н ы й и ж и в о т н ы й м и р т е р я ю т р а зн о о б ­
р а з и е и ц ел о стн о сть. Н а п р и м е р , с к о н ц а X V I в. с
л и ц а З е м л и и сч езл о около 200 ви дов п о зв о н о ч н ы х
ж и в о т н ы х , в том ч и с л е 64 в и д а м л е к о п и т а ю щ и х .
П од у г р о зо й и с ч е з н о в е н и я н а х о д и т с я 2 5 —30 т ы с .
ви дов в ы с ш и х р а с т е н и й (8 —10% м и к р о ф л о р ы ). П од
си льн ы м хо зяй ствен н ы м воздействием н аходи тся
о к о л о 5 5 % с у ш и (леса, с а в а н н а , степ и и т .д .).
З е м л и и з ы м а ю т с я под города, д о р о ги р а зл и ч н о г о
н а з н а ч е н и я и д р у ги е о б ъ е к т ы .
Е ж е го д н о в м и р е с ж и г а е т с я о к о л о 1 м л р д тон н
у сл о вн о го т о п л и в а . В р е зу л ь т а т е с ж и г а н и я о б р а зу ­
е т с я б о л ьш о е к о л и ч е с т в о , и с ч и с л я е м о е д е с я т к а м и
м и л л и о н о в то н н , о к си д о в а зо т а , сер ы . Ч а с т ь о к с и ­
дов, с о е д и н я я с ь в в о зд у ш н о й среде с в л а го й , п р е ­
вращ ается
д о ж д е й п о п ад аю т н а все сф ер ы
л и , з а г р я з н я я и х и п р и в о д я к ги б е л и р а с т е н и й и
ж ивотны х
саж и
м ы ш л е н н о с т ь , тр а н с п о р т и бы т).
Биосф ера загр язн яется разли чн ы м и х и м и ч ес­
к и и н е р т н ы м и о р г а н и ч е с к и м и в е щ е с т в а м и , п ес16
Основы общей экологии
т и ц и д а м и , ге р б и ц и д а м и , т я ж е л ы м и м е т а л л а м и
(ртутью , свинцом и др.), р а д и о а к т и в н ы м и в е щ е ­
ствам и и т.д.
Загрязняется нефтью и нефтепродуктами Миро­
вой океан, планктон которого обеспечивает 70%
поступающего в атмосферу кислорода.
Масштабы загрязнения столь велики, что естествен­
ная способность биосферы к нейтрализации вредных
веществ и самоочищению близка к пределу.
Все это ведет к необходимости международного
сотрудничества в области охраны природы.
В 1948 г, создан Международный союз охраны
природы и природных ресурсов (МСОП). На конф е­
ренции ООН в 1972 г. (Стокгольм) были разработа­
ны общие принципы международного сотрудниче­
ства в области охраны природы.
Генеральная Ассамблея ООН учредила П рограм­
му по окруж аю щ ей среде (ЮНЕП).
В 1970 г. ЮНЕСКО была принята программа «Че­
ловек и биосфера*.
В 1981 г. Генеральная Ассамблея приняла резо­
люцию «Об исторической ответственности государств
по охране природы Земли для нынеш них и буду­
щ их поколений».
Вопросами разработки и координации совместных
действий государств по охране окруж аю щ ей среды
использованию
международ
ных организаций и органов
В соответствии с Конституцией РФ (ст. 18) в и н ­
их поколении приниматересах настоя
С .Т о р а йilliipOB
ғьір о в
а т ы н д а ғ ы ^ М У -д ің
а к а д е м и к С .Б е й с е м б а е г
атындағы ғылыми
КІТАПХАНАСЫ
I
Основы общей и инженерной экологии
ются меры для охраны и научно-обоснованного, р а ­
ционального использования земли и недр, водных
ресурсов, растительного и животного мира, для со­
держ ания в чистоте воздуха и воды, обеспечению
воспроизводства природных богатств и повы ш ения
качества окруж аю щ ей среды.
Однако руководящ ие документы по охране п р и ­
роды издавались и раньше.
Так, на Руси впервые (IX -X II в.) была реглам ен­
тирована добыча бобра, введено наказание за разо­
рение гнезд диких пчел.
Первый указ об охране природы был издан П ет­
ром I в 1703 году. Он назывался «Указ о сбережении
лесов и о порядке пользования ими» и запрещ ал
вырубку на расстоянии 50 верст от больших и 20
верст от малых рек. В одном из указов говорилось:
«А буде кто сему указу станет чинить противно и на
них за всякое срубленное дерево добавлено будет пени
по 10 рублей за дуб, такж е за многую заповедных
учинено
помещ ик
уч и н яя нака
зание посылать в каторжную работу».
В 1718 г. в знаменитом «Морском регламенте»
было запрещено сбрасывать в реки и кан алы мусор
или оставлять его на льду, кам енщ икам не бросать
щебень в воду под страхом штрафа 50 руб.
Б ы ла утверждена должность профоса (наблюда­
теля за чистотой вод на судовых верфях).
Граждане России имеют и определенные обязан­
ности по сохранению природы и ее богатств.
18
Основы общей экологии
В 1980 г, бы ли п р и н я т ы за к о н ы «Об охране и
и сп ользован и и ж ивотн ого м и р а» , «Об охране атм о с­
ферного воздуха», по п риродоохранн ой д ея тел ь н о с­
ти. Сущ ествую т Р есп у б л и к ан ск и е К ом и теты по о х ­
ране п ри роды и р а зл и ч н ы е органы н а р а зл и ч н ы х
у р о в н ях .
Ч еловечество зан и м ал о сь п риродоохранн ой д е я ­
тельностью у ж е в X III в. до н.э.
В табли ц е 1 п ри веден ы этап ы и м еры п р и р о д о о х ­
ран н ой деятельн ости .
Н а рис. 2 п р и вед ен ы эм блем ы м е ж д у н а р о д н ы х
за н и м а ю щ и х с я
м ам и
товарн ы е
зн а к и на эко л о ги ч ески безопасны е и зд ел и я.
1
3
4
5
Рис. 2. Э м б л ем ы международных организаций
(программы охраны природы):
1 - гидрологическая программа, 2 - океанографическая
комиссия, 3 - програм ма по образованию в области
окружающей
бригада
19
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 1
Природоохранительная деятельность
в истории человечества
Время
Страна
XVIII в. до
н. э.
Вавилон
Царь Хаммурапи издает закон об охране ле­
сов
Индия
Император Ашока издал большое количество
опиравшихся на религию законов об охране
природы
XI в.
Англия
Вильгельм Завоеватель разрушил 60 селе­
ний, выгнал жителей, чтобы земля поросла
лесом и его потомкам можно было охотиться.
Введена смертная казнь за убой оленя, каба­
на и зайца
XI в.
Киевская
Русь
В первом письменном документе русского
права - «Русской правде» - была регламен­
тирована добыча бобра, указывалось наказа­
ние за разорение гнезд диких пчел
XIII в.
Польша
Мазовецкий князь Болеслав установил охрану
тура
XIV в
Литва
Князь Ягелло запретил добычу зубра и тар­
пана на территории своих владений
XIIIXIV вв
Киевская
Русь
Во Владимиро-Волынском княжестве на тер­
ритории Беловежской пущи охота на зубра
была строго регламентирована, а потом за­
прещена
XV в.
Россия
Выделение массивов «засечных лесов»
(тульские дубовые «засеки») с полным запре
том их вырубки
XVI в
Европа
Меры по закреплению сыпучих песков
XVII в.
Россия
Царь Алексей Михайлович принял 67 указов,
ограждающих от истребления ценных промы­
словых животных
Начало
xvm в.
Россия
Петр I принял ряд строгих указов об охране
леса, рек, рыбных и иных животных запасов.
Были заложены парки, начато степное лесо­
разведение и т. д.
1773 г.
Россия
Екатерина II подписала Закон об охоте (за­
прет убивать и ловить животных в период
размножения)
«
в. н. э
Меры по охране природы
20
Основы общ ей экологии
'
Врем я
С тр ан а
.................................................................................................................................................................................................................
■
■
'
М еры по охр ан е п р и р о д ы
1888 г.
Россия
Принят закон о сбережении лесов
1892 г.
Россия
Царь Александр lit утвердил «Правила об
охоте», в которых строжайше запрещ алась
охота на зубров
ІЭ-^бг.
Россия
Правительство приняло закон о заповедниках
А н а л и з этих м е р о п р и я т и й п о к а зы в а е т , что п р и ­
р о д о о х р ан и тел ь н ая д ея тел ьн о сть б ы л а п е р в о н а ч а л ь ­
но с в я за н а с и н тер есам и п р а в я щ е й сем ьи и н о си л а
п р еи м у щ еств ен н о з а п р е т и т е л ь н ы й х а р а к т е р . К р у г
о х р а н я е м ы х объ ектов со врем енем р а с ш и р я л с я : от
о х о тн и ч ьи х (лесн ы х) угоди й до р азн о о б р азн ы х п р и ­
родн ы х сообщ еств, почв и жив]
эко­
л о ги ч е ск и х систем , биосф еры .
М еж дународн ое сообщ ество.
ество, н а ч и н а я с 70-х го ­
дов X X с то л е ти я , п ы тал о сь н а й т и р е ш е н и я п роблем
эк о л о ги и .
В таблице 2 приведены важ н ей ш и е собы тия в
области охран ы о к р у ж а ю щ е й среды и п о п ы т к и М е ж ­
дун ародн ого сообщ ества н а й т и р е ш е н и я п роблем
эк о л о ги и .
Таблица 2
Дата
1972,
С о бы ти е
Конференция О О Н по проблемам окружающей среды
ИЮ НЬ
1972,
декабрь
1973.
февраль
О Н по защите окружающей
А ссам блеей О О Н
Подписание соглашения по международной торговле о
видах дикой флоры и фауны, находящихся под уф озой
уничтожения (к сентябрю 1989 г. подписали 102 страны
21
Основы общей и инженерной экологии
Дата
Собы тие
1974,
август
Конференция по вопросам мирового народонаселения
1974,
ноябрь
Всемирная Декларация по искоренению голода и недоеда­
ния
1975 г.
Конференция по предотвращению загрязнения водных
пространств от выброса отходов и по другим причинам. К
сентябрю 1989 г. подписало 61 государство
1976.
май
Конференция ООН по расселению людей (естественная
среда)
1977,
март
Конференция ООН по водным проблемам
1977,
август
Конференция ООН по проблеме опустынивания земель
1980,
март
Провозглашена и опубликована Стратегия всемирной ох­
раны природы
1980,
июль
Опубликован доклад президента СШ А «Мир к 2000 году»»
1981,
июль
Конференция ООН по открытию новых и замене старых
источников энергии
1982,
июль
Состоялся руководящий совет О О Н по Программе защиты
окружающей среды. Провозглашена Декларация в Найроби
1985,
март
Венское соглашение по защите озоннового слоя. К сентяб­
рю 1989 г. подписали 44 государства
1987,
апрель
Международной комиссией по проблемам развития и защи­
ты окружающей среды опубликован документ «Наше общее
будущее»
1
«
1
1
1987,
сентябрь
Монреальский протокол по веществам, истощающим озо­
новый слой. К сентябрю 1989 г подписало 39 государютв
1987,
декабрь
Сорок третья сессия Генеральной Ассамблеи ООН.
Подтверждение концепции поддержания ведущего пр>инципа развития
1989,
март
Соглашение в Базеле по контролированию движения через
границы вредных отходов и их уничтожение
1990,
июнь
Вторая конференция стран, подписавших Монреальский
протокол, внесла в него поправки, призывающие остано­
вить производство озоноразрушительных газов к 2000 году
22
Основы общей экологии
1.3. Арево экологии. Взаимосвязь с другими
науками. Залачи экологии
Н а у к а о дом е — изучает организацию ж и зн и на
трех уровнях.
П е р в ы й у р о в е н ь — взаимодействие отдельны х
организмов со средой обитания. Он изучается аутэкологией (от греческого «аутос» — сам). Аутоэкологическии метод используется при изучении воз­
действия на организм вредных веществ, содерж а­
щ ихся в различны х выбросах, сбросах, образующих­
ся в результате самой жизнедеятельности человека.
На втором уровн е изучаются взаимоотнош ения
между организмом и средой — наукой, называемый
демэкологией. А кадем ик Д.С. Л ихачев так делит
экологию: «В экологии есть два раздела: экология
биологическая и экология культурная или нравствен­
ная. Убить человека биологически может несоблю­
дение законов биологической экологии, убить чело­
века нравственно может несоблюдение законов эко­
логии культурной».
Комплексны м изучением «групп определенного
единства» занимается синэкология (от греческого
«син» — вместе).
Другой п ри зн ак кл асси ф и кац и и базируется на
взаимоотнош ениях групп организмов и среды оби­
тан и я. Н апример, экология ж и вотн ы х, растений,
м икроорганизм ов.
Исследование взаимодействия организмов и сре­
ды осуществляется такж е на уровне особей, груп­
пы, а так ж е в окруж аю щ ей природной среде — ат23
Основы общей и инженерной экологии
мосфере, гидросфере, литосфере (почве), в косм и ­
ческом пространстве.
К лассиф икация подразделений экологий — древо
экологии — приведена на рис. 3.
Экология
человека
(индивида)
Биологическая
экология
Социальная
экология
(общественная)
Ландшафтная
экология
Глобальная
экология
(в мировом
масшт
Прикладная
экология
Рис. 3. Древо экологии
Экология, к а к и следует из ее определения, —
дисциплина биологическая. В сознании людей эко­
логия ассоциируется с проблемами, которые возн и к­
ли в результате деятельности человека в природе, в
результате ее преобразования его деятельностью —
деятельностью антропогенной. Она действительно
основывается на следующих теоретических науках
и откры тиях:
1. Теория естественного отбора Ч. Дарвина.
2. Открытие К. Либиха. Суть его заклю чается в
том, что растения потребляют из почвы химические
элементы, а не гумус.
24
Основы общей экологии
3. Открытие реакции фотосинтеза —образования
растительных организмов в природе из диоксида
углерода и воды:
6 СО2 + б Н р = CgHPg + 6 О2.
4. Открытие фиксации азота из атмосферы и об­
разование азотистых соединений — ам инокислот,
содержащих группу ... — NH — R — СОО” ..., которые
являю тся основной составляющей ж ивы х организ­
мов (белков), в том числе и белков человека.
Поэтому экология связана не только с биологи­
ческими и социальными науками.
С вязь с философ ией. Экология не столько отрасль
науки, сколько метод м ы ш ления, принцип подхода
к изучению природы. Еще в период античности ф и ­
лософские ш колы пытались осмыслить взаимоотно­
ш ения природы и общества, проблемы возникнове­
ния ж изни, ее развития, влияния окруж аю щ ей сре­
ды на человека и влияние человека на природу.
Философия (от греческого «фил» и греч. sophia —
мудрость) есть форма общественного сознания, сис­
тема идей, взглядов на мир и на место в нем челове­
ка. Она исследует познавательное, социально-поли­
тическое, ценностное, этическое и эстетическое от­
ношение человека к миру. Она занимается поиском
путей гармонизации природы и общества.
Б и ологи чески е науки. В основе экологии леж ит
фактологический материал и другие отрасли биоло­
гии, так к а к эффект воздействия среды на организ­
мы оценивается по конкретны м биологическим п р и ­
знакам , например, учение о состоянии организмов,
25
Основы общей и инженерной экологии
которое включает анатомию (внутреннее строение),
эмбриологию (зародышевое развитие), гистологию
(строение тканей), цитологию (учение о клетке).
Изучением взаимодействия организмов с хим ичес­
ким и компонентами окруж аю щ ей среды заним аю т­
ся физиология и биохимия, а внеш ними реакциям и
— этология (наука о поведении). Все эти отрасли зн а­
ний касаю тся человека, ж ивотны х и м икроорганиз­
мов. Поэтому они могут входить к а к составные час­
ти в антропологию, зоологию, ботанику, микробио­
логию и др. науки.
М атем ати к а. Экология — точная наука, и поэто­
му все взаимодействия между организмами и сре­
дой человек оценивает к а к меру их связей, уровни
воздействия и реакции, изменение во времени и про­
странстве, корреляции м еж ду реж имами условий,
окруж аю щ их среду, и биологическими характерис­
тикам и индивидуумов, групп, сообществ, и все эти
взаимодеиствия оцениваются мерой и числом с даль­
нейш им прогнозированием последовательных состо­
яний, изменений и их последствий. Все они и зак о ­
номерности их могут быть представлены и форма­
лизованы в виде уравнений (регрессии), графиков,
дисперсионного анализа и т. д. Они позволяют уста­
новить связи между динамикой численности ж и вы х
организмов и условий окруж аю щ ей среды от бес­
позвоночны х, ж и во тн ы х — вредителей сельского
хозяйства —до человека, расчет нормативов сбросов
и выбросов предприятий и управления качеством ок­
руж аю щ ей среды. Все расчеты могут осущ ествлять­
ся с использованием вычислительной техники (м а­
шинное моделирование и прогнозирование).
26
Основы общей экологии
науки
цессы обмена веществ между организмами и средой
обитания. Все эти процессы химические, а процес­
сы на уровне экологических систем и биосфер про­
текают биотеохимическими циклам и.
В настоящее время в области науки о Земле сфор­
мировались такие науки, к а к х и м и я атмосферы,
химия воды, хим ия почв и т. д. В результате воз­
действия человека на природную среду химические
характеристики ее меняются (увеличение количе­
ства диоксида углерода, уменьшение озона и т. д.).
Появилась наука —хим ия окруж аю щ ей среды. В ее
основу входят: органическая, неорганическая, ф и ­
зическая и коллоидная химии и др.
Х имией ж и в ы х организмов заним аю тся биохи­
мия — биологическая хи м и я и н аука о биосфере —
геохимия.
Ф и зи к а. Закономерности процессов преобразова­
ния веществ в пищ евых целях в водной, воздушной
средах п о д ч и н яю тся ф у н д ам ен тал ьн ы м зако н ам
физики^ — закону сохранения массы и второму на­
чалу термодинамики (сохранение энергии).
Г ео граф и ч ески е н ауки. Экология тесно связана
с географией. Разные участки земли и по площади
и по высоте по-разному заселены. Разны е экосисте­
мы сосуществуют в воздухе, воде, почве. Экосисте­
мы полярной зоны, умеренной и тропических зон
по-разному заселены. Отсюда появилась географи' Материя не исчезает и не возникает вновь, она лиш ь и з од
ной формы переходит в другую .
27
Основы общей и инженерной экологии
ческая экология, геоэкология, ландш аф тная экологеография
Медицина
ды в результате антропогенной деятельности чело­
века приводит к отклонению конкретны х условий
среды от норм, что ведет к заболеванию людей, ж и ­
вотных и растений и часто к их гибели. Безотход­
ных промыш ленных производств не существует, а
отходы влияю т на состояние природной среды, ее
качество, ее ухудшение, что ведет к заболеванию
людей от химических веществ (оксид углерода, по­
вышенное содержание двуокиси углерода в воздухе,
оксиды серы и азота, предопределяющие возникно­
вение кислотных дождей, в свою очередь закисляю щие земли и ведущие к сниж ению урожайности
сельскохозяйственных культур и т. д.).
Гидрогеология изучает гидросферу.
гастительны и и животныи мир изучают биоло­
гия и ботаника.
Э ко н о м и ка. Эрнест Геккель назы вал экологию
наукой об экономике. Экономика (от греческого «ойкос* —дом, родина, «номос* —закон) —наука о зако­
нах управления хозяйством. Обеспечение сохранения
качества среды возможно путем применения очист­
ных сооружений перед выбросом и сбросом вредных
веществ или изменения технологий, оборудования,
проведения политики ресурсосбережения, отказа от
особо опасных производств. Считается, что качество
окружаю щ ей среды в любом государстве адекватно
состоянию его экономики. Таким образом - появи­
лась наука — экономика природопользования.
28
Основы общей экологии
П равоведение. Человек имеет право на благопри­
ятную окружающ ую среду, что записано в Консти­
туции России, в статье 145.
З а д а ч и экологии. Экология — самостоятельная
научная дисциплина.
В ее задачи входят:
• исследование закономерностей организаци и
ж изни, в том числе в связи с антропогенными
воздействиями на природные системы и био­
сферу в целом;
• создание научной основы эксплуатации биоло­
гических ресурсов, прогноз изменений приро­
ды под влиянием деятельности человека и со­
здание системы управления процессами, про­
текаю щ ими в биосфере, сохранение среды оби­
тания человека;
• создание и разработка систем мероприятий,
обеспечивающих минимум применения х и м и ­
ческих средств в жизнедеятельности человека;
• регуляция ж ивы х организмов;
• индикация состояния и загрязнения природ­
ной среды и принятие соответствующих мер
на ее основе.
Все сказанное предопределяется тем, что «чело­
век — природа — окруж аю щ ая среда» есть единая
система. От последней зависит состояние первого
элемента системы — человека, ибо на здоровье ч е­
ловека влияет множество экологических факторов:
болезнетворные м икроорганизм ы , некачественное
и неправильное питание, загрязнение воздуха, воды,
почвы, изменение погоды. Н апример, увеличение
29
Основы общей и инженерной экологии
вы деления диоксида углерода в атмосферу ведет к
парниковому эффекту, диоксидов азота, серы — к
кислотным дож дям , загрязнению почвы, снижению
ее плодородия и качества и т. д.
Статистика утверждает, что 60
раковых
болеваний людей обусловлено ф акторами окружаюш;ей среды. За последние 100 лет на Землю осело
более 20 млрд тонн ш лаков, 3 млрд тонн зол, м и л ­
лион тонн кобальта, никеля, м ы ш ьяк а, ц и н ка и др.
Многие из них канцерогенны.
Ученые приш ли к выводу, что средняя продол­
жительность ж изн и в конце XX века составляла 80
лет. К этому близки такие страны , к а к Я пония,
Ф ранция, Нидерланды, Соединенные Ш таты А м е­
рики, Германия.
Средняя продолжительность ж и зн и для К итая 60 лет, Индии, Анголы - 4 0 - 4 3 , России - 56 лет
(в Петербурге — 52 года). «Чумой» XX века ученые
называют болезнь СПИД. К 2001 г. ожидалось бо­
лее 40 млн носителей этого вируса. Главными из
них являются наркоманы, гомосексуалисты, прости­
тутки. В России к концу XX века на 200 тыс. ж и те­
лей их приходилось 10 человек.
Токсичными для человека являю тся такие х и м и ­
ческие элементы как медь, цинк, селен. Избыток
других элементов в организме человека такж е отри­
цательно влияет на его здоровье. В организме чело­
века содержится (г):
кальц и я
1700
кали я
350
магния
42
30
Основы общей экологии
железа
5
цинка
3
Следует обратить внимание на то, ^
держатся радионуклиды. По данным
ученых, доза облучения, получаемая
300
щиками
некурящ их. Это о
:се произрастания
концентратором радиоактивности. При курении ра­
дионуклиды попадают в легкие. Самым опасным ра­
дионуклидом является полоний- 210 , имеющий период
полураспада в 138,4 дня.
В табаке присутствует также а-бензопирен, являю­
щийся канцерогеном. Он вызывает у курильщиков рак
легких, нарушает иммунитет. Поэтому не надо рекла­
мировать курение, как это было в 50-ые годы XX века:
«На сигареты я не сетую, сам курю и вам советую», а
запретить курение в общественных местах.
Американский ученый Барри Каммонер так сфор­
мулировал зако
1. Все должно куда-то деваться.
2. Природа знает лучше, а законы ее развития
мы не познали.
3. Ничто не дается даром, мероприятия по охра­
не окружающ ей природной среды требуют влож е­
ния средств.
4. Охрана окружаю щ ей среды есть потребность
практики — историческая необходимость.
В области экологических проблем родился экологизм: «В споре человека с природой родилась окру­
ж аю щ ая среда».
31
Основы общей и инженерной экологии
Человек живет природой. Это значит, что при­
рода есть его тело, с которым человек должен
оставаться в процессе постоянного общения,
чтобы не умереть.
Карл Маркс
Ресурсы, используемые в ж изни человека, делятся на исчерпаемые и возобновляемые.
К исчерпаемым ресурсам относятся невозобнов­
ляемые ресурсы — недра земли: нефть, каменный
уголь, газ.
Возобновляемые ресурсы: почвы, растительный
и животный мир.
Неисчерпаемые ресурсы — воздух, вода.
Все компоненты природы н азы ваю т сферами:
атмо-сфера, гидро-сфера, лито-сфера, био-сфера, со­
ответственно воздушная, водная, земная, биологи­
ческая среда.
Особый компонент литосферы — почва.
А кадемик Т.С. Мальцев писал: «В цепи нашей
ж изни есть единственное звено, ухвативш ись за к о ­
торое можно не потерять надежду на вы ж ивание
человечества. Звено это — почва, ее плодородие...
Плодородный пласт, который создала природа за
миллионы лет, дар уникальнеиш ий: исчезни он остановится ж изнь, станут бессмысленными чело­
веческие ценности».
За 100 лет на поверхности Земли размеш;ено около
20 млрд тонн шлаков, более 3 млрд тонн различных
зол, миллионы тонн металлов —цинка, кобальта, ни­
келя, а также токсичного элемента - мыш ьяка.
Почвой, по В.В. Докучаеву, называется плодопод«
*
32
Основы общей экологии
ная часть Земли. Это основное средство сельскохо­
зяйственного производства, богатство, от которого
зависит существование человечества. Почвообразо­
вание в природе происходит длительное время. Так,
формирование слоя в 2 см происходит за 100 лет.
Основными компонентами при этом являю тся грун­
ты, растительные, животные организмы и особенно
микроорганизмы в присутствии воздуха — кислоро­
да, азота, диоксида углерода, воды и других веществ.
Состав почв весьма различен. Он зависит от ис­
ходного начала — типа земли (чернозем, серозем,
подзолистые почвы и др.). Толщина почвенного слоя
достигает, в зависимости от района, до 30 см. Ма­
лоплодородны — подзолистые почвы, которые со­
держат 2—4% гумусовых веществ.
Почвы состоят их трех компонентов:
• минеральной составляющей, неорганическая
часть — глины, песок, суглинки, супеси;
• органической составляющей — отмершие орга­
низмы, гумус, плодородная часть почвы.
2 А. Платонов
Г"лдвд 2
П Р И Р О Д Н А Я СРЕД А.
С О С Т А В , СТРУКТУРА,
РОЛЬ В Ж И З Н И
Все меняется, а природа остается.
Александр Твардовский
П р и р о д н а я среда — о к р у ж а ю щ а я п р и р о д н а я с р е ­
да — п р и р о д н а я с о с т а в л я ю щ а я ч асть среды о б и та ­
н и я и п роизводственн ой д еятел ьн о сти человечества.
П р и р о д а в ш и р о к о м см ы сле — все сущ ествую щ ее,
весь м и р в м ногообразии его ф орм . Т ер м и н « п р и р о ­
да» у п о тр еб л яется в одном р я д у с п о н я т и я м и : м а т е ­
р и я , 5гниверсум, В селен н ая; совокуп н ость естествен ­
н ы х условий сущ ествования человеческого общ ества;
«вторая природа* — созд ан н ы е ч ел о в ек о м м а т е р и ­
а л ь н ы е у сл о в и я его су щ еств о в ан и я.
О к р у ж а ю щ а я среда — среда о б и та н и я и п р о и зв о д ­
ственной д е я тел ь н о сти чел о веч ества, о к р у ж а ю щ и й
ч ел о в ек а п р и р о д н ы й и со зд ан н ы й им м а т е р и а л ь н ы й
м и р. Она в к л ю ч а е т в себя п р и р о д н у ю среду и и с к у с ­
ствен н ую (техн оген н ую ) среду, т. е. со в о к у п н о сть
элем ентов среды , со зд ан н ы х и з п р и р о д н ы х вещ еств
трудом и со зн ател ьн о й волей ч е л о в е к а и не и м е ю ­
щ и х ан ал о го в в девствен н ой п ри р о д е (з д а н и я , со­
о р у ж е н и я и т. д.),
К совокупности естественных условий сущ ествова­
н и я человеческого общества относятся созданные чело34
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
веком материальные условия его существования, осу­
ществление обмена веществ между человеком и приро­
дой, требуюш^іе их гармонического взаимодействия.
Взаимосвязь элементов природной среды вы раж а­
ется народной мудростью:*Если мы теряем свежесть
вод —мы теряем жизнь Земли; если мы теряем жизнь
Земли —мы теряем величавость леса; если мы теря­
воздуха
ем величавость леса
если мы теряем чистоту воздуха — мы теряем все
живое на Земле».
Поэтому все сферы Земли должны функциониро­
вать как цельная взаимосвязанная система.
Строение литосферы и атмосферы приведено на
схеме (рис. 4).
2.1. Литосфера. Почвы
«Человек, как и ты сячелетия наза, зависит от
матери — сырой Земли, от почвы, и он должен семь
раз подумать, прежде чем один раз отрезать самую
незначительную площадь пашни и отвести ее под
строительство, карьер, дорогу, к а к бы важ ны и не­
обходимы они ни были». Ю.Г. Марков.
Литосфера (от лат. «лито» — и «сфера») — вне­
ш н яя верхняя оболочка планеты Земля — «земная
кора», часть верхней мантии Земли. Толщина ее со­
ставляет от 50 до 75 км.
Н а планете суша занимает 29,2% поверхности.
С углублением в землю на каж ды е 100 м темпе­
ратура повышается в среднем на 3°С. Изучена Зем­
ля на глубине до 20 км.
35
Основы общей и инженерной экологии
км
ИОНОСФЕРА
400
ТЕРМОСФЕРА
200
-
300
МЕЗОСФЕРА
85
СТРАТОСФЕРА
о з о н о в ы й СЛОИ
12
ТРОПОСФЕРА
<
|1
SО
6
Биогеосфера
(«пленка жизни»)
о
со
БИОС<АЕ>>А
О)
U
БИОС
<
а
о.
OJ
о
о
^
Поверхностные
воды
Гранитный
слой земли
Донные
отложения
Базальтовый
слой земли
Глубинные
нефтяные воды
Рис. 4. Строение литосферы и атмосферы
36
км
ш
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Плодородная часть земли назы вается почвой. Она
занимает около 1 0 % пахотны х земель, около 19%
поверхности занимаю т пастбищ а, луга, около 30% —
лес, 10 %
пустыни.
Общая часть зем ли в бы вш ем Советском Союзе
составляла
ли чн ы х целей отторгалось около 2 млн гектаров.
Зем ля —средство производства, необходимая пред­
посылка процесса труда, относится к невоспроизво­
димым средствам производства. В сельском и лесном
хозяйстве зем ля — главное средство производства,
данное самой природой. Основное производительное
свойство земли — плодородие. Экономически земли
оцениваются в соответствии с кадастром. Оценить
состав земли по м и нералам , отдельны м элементов
затруднительно из-за их многообразия и неравномер­
ности распределения по поверхности земли.
По региональному норм ативу зем ли д ел ятся по
назначению (рис. 5).
Земли
населенных
пунктов
г
Земли
промышленности,
транспорта,связи,
сообщения (авто +
ж/д транспорт)
г
Земли сельско­
хозяйственного
использования
ЗЕМЛИ
/Зем ли рекреациоиногоТч
природоохранного,
оздоровительного
назначения
Земли
лесного
фонда
Рис. 5. Классификация земель
37
Земли
водного
фонда
Основы общей и инженерной экологии
Верхний слой земли — почва. Это плодородная
часть земли, без которой человек ж ить не может.
Велико значение земли;
—это ресурсное обеспечение веществом и энерги­
ей всей биоты, включая человека;
- геодинамическое значение — протекание при­
родных процессов, влияющих на биоту;
- геопатогенные зоны, землетрясения, комфорт­
ность ж изни, степень экологического риска;
— влияние на человека через процессы загрязне­
ния природной среды — геохимическое значение.
Почвы способны к самоочищению. Они относят­
ся к возобновляемым ресурсам.
Все природные ресурсы почвы делятся на две груп­
пы:
• почвенные организмы - бактерии, грибы, во­
доросли и др.;
• почвенный воздух - от 3 до 1 0 %;
• почвенная влага — до 25% .
Велика роль почв в ж изни всех ж ивы х организ­
мов — от животных, растений до человека.
1. Без почвенного покрова невозможно было бы воз­
никновение биосферы и ее существование. Его
называют «жизненным компонентом» Земли.
2. Почва оказывает значительное влияние на гидро­
сферу. Ни одно явление водного баланса не минует
почву, ибо вода является составляющей почвы.
Почвы обладают водорегулирующей способностью,
способствующей перераспределению атмосферных
осадков, формированию речных стоков, пиепятствующих пересыханию
«
38
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Почва благодаря активной поверхности своих ч а ­
стиц поглощ ает вредные соединения на пути их
м и грац и и в водные экологические систем ы , в ы ­
полняет роль защ итного барьера аквато р и й . П о­
чва — акти вн ы й природны й сорбент.
3. Почва оказывает активное влияние на состав и ч и ­
стоту атмосферы. Взаимодействие нижнего припочвенного слоя атмосферы с почвой предопределяет
газообмен. Так, для создания 1,0 г биомассы необ­
ходимо 1 мг кислорода. Почвенные м икроорганиз­
мы поглощают оксиды углерода, серы, сероводород
и другие составляющие воздушной среды, в том
числе и вредные. То есть почва регулирует газовый
состав воздушной оболочки Земли.
Кроме того, почвы вли яю т на энергетический ре­
ж и м атмосферы. Они поглощ аю т и отраж аю т сол­
нечную радиацию и определяют ди нам и ку тепла во з­
душ ны х масс. Н априм ер, подзолистые почвы о тр а­
ж аю т до 3 5 % , а чернозем ы — до 7% солнечной р а ­
диации.
литосферу
Они передаю т солнечную энергию в недра Зем ли .
Газообразные вещ ества атмосферы участвуют в об­
разовании горны х пород, например, карбонатны х:
СаО + COg —> CaCOg
и гипса:
СаО +SO 3
CaSO^.
П очва я в л я е т с я св я зу ю щ и м эвеном б и о л о ги ч е­
ского и геологического вещ ества в биосфере.
5. П очва я в л я ется средой обитания м и к р о о р ган и з­
мов (бактерий, грибов) и простейш их организм ов.
39
Основы общей и инженерной экологии
П очва д л я н и х — ж и л и щ е , убеж и щ е, м ех ан и ч е с ­
к а я опора. Она я в л я е т с я и сточн и ком п и т а т е л ь ­
н ы х элементов, влаги д л я организм ов, создаю щ их
биологическую продукцию .
6 . Ч и слен н ость организм ов в почве зави си т от ее
массы , ее кислотности и др. условий.
7. П очва в ы п о л н яет сан и тарн ую ф у н к ц и ю п ер ер а­
ботки п оп адаю щ и х в нее отходов ж и з н е д е я т е л ь ­
ности организм ов расти тельного опада, п осм ерт­
н ы х останков ж и в о т н ы х , ан троп оген н ы х з а г р я з ­
н и тел ей , которы е частично и л и полностью обезв­
р е ж и в аю тся почвой (сам оочищ ение почвы ). Она
в ы п о л н яет тран сф орм ац и ю вещ ества и энергии и
ф у н к ц и и экосистем: р егули рует чи сленн ость, со­
став, стр у кту р у экосистем (биогеоценозов).
Э косистема —это однородны й участок зем л и с о п ­
ределен н ы м составом ж и в ы х орган и зм ов и к о стн ы х
ком п он ен тов.
Ч еловек негативно воздействует к а к н а л ан д ш аф т,
т а к и на землю .
С хема антропогенного возд ей стви я н а зем лю п р и ­
ведена на рис. 6 , а на рис. 7 — схем а антропогенного
воздей стви я на л а н д ш а ф т. Н а прим ере добы чи бу­
рого у г л я о тк р ы ты м способом и р е к у л ь т и в а ц и я к а ­
рьера.
П о ч в ы п о д в ер гаю тся н е г а т и в н о м у во зд ей стви ю
п р о м ы ш л ен н о сти , эн ер гети к и , тран сп орта к а к в л о ­
к а л ь н о м реги он альн ом , т а к и глобальном м а с ш т а ­
бах (н ап ри м ер, вы п ад ен и е к и с л о т н ы х дож дей ).
П очвы р а зр у ш а ю тс я п р и добы че п о л езн ы х и с к о ­
п а е м ы х , п р и лю бы х в и д ах стро и тельства — г р а ж 40
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Х им ические
Ф и зи ч е ск и е
хим. в ы б р о сы газо о б р азн ы х.
шумы, вибрация,
ЖИДРЧУТЛ и Os^pUJUilbnblA
ЭЛ м а гн и тн о е излучен ие
Промышленность
веществ
Сельское х-во
Свалка промышленных
и бытовых отходов
(
неполная и несвоевре­
менная утилизация
неправильное и
нерациональное
использование
гирбицидов
почва]
Строительство
жилищно-коммунальное
хозяйство
возведение ГЭС, ТЭЦ,
АЭС и их эксплуатация
Транспорт
железнодорожный, водный,
автомобильный, воздушный
Рис. 6. Схема антропогенного воздействия на землю
Ламдш Аф т
д о иач«Л9
р « э р « 6 о гк м
буры й
к к р ы ш м ы е nopoA fei
Л)
остатки
карьера
отшал
Л ан д ш аф т
п о с л « ІЫвМІСН
y rn «
3)
у го л ^
зонл OTAwua
0
лесное
ж о за н ство
*
•
^
9
•
засы панны м
ка р ье р
с е л ь с к о ю э«нс тв«мнь<е
у го д ь *
л е со за щ и тн а я
полоса
Рекульт»«»и
роваммы и
ламди»афт
Рис. 7. Изменение ландшафта в результате добычи
каменного угля открытым способом и рекультивания
карьера
41
Основы общей и инженерной экологии
данского, промышленного, дорожного, аэродромно­
го, гидротехнического и т.д.
Почвы загрязняются свалками промышленных и
бытовых отходов. Неправильное? неграмотное ис­
пользование гербицидов (веществ, используемых
против сорняков в сельскохозяйственном производ­
стве) ведет к снижению и гибели сельскохозяйствен­
ных растений, нарушению биологических связей в
экологических системах. Почвы подвергаются нега­
тивному воздействию всех видов транспорта, особен­
но автомобильно-дорожного. Это оксиды углерода,
азота, серы, углеводороды (все виды топлива), про­
тивогололедные материалы, тяж елы е металлы (сви­
нец, кадмий, никель и др.), пыль и сажа.
Сказанное предопределяет активное использова­
ние как необходимость для поддерж ания ж изни,
различных мер заш;иты почвы. К основным из них
относятся:
• борьба с ветровой и водной эрозией (закрепле­
ние откосов, кюветов и пр.);
• борьба с пылеобразованием на автомобильных
дорогах и аэродромах, предприятиях;
• снижение и исключение загрязнений почв и
водоемов всеми направлениями деятельности
человека:
• рекультивация земель, сохранение верхнего
слоя при строительстве любых объектов ж и з ­
необеспечения людей (техническая, биологиче­
ская рекультивация).
При уровнях загрязнений почв выше предельно
допустимых концентраций необходимо проведение
таких мероприятий, как известкование почв, сня42
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
тие слоя почв при заражении радионуклидами, ре­
культивация земель и т.д. Д ля почв селитебных зон
(зон прож ивания людей) содержание нефтепродук­
тов не должно превышать более 180 м г/к г почвы.
2.2. Атмосфера
А мериканский ученый Луис Д ж ордж Батон п и ­
сал: «Одно из двух: или люди сделают так, что в
воздухе станет меньше дыма, или дым сделает так,
что на Земле станет меньше людей»
Н азвание атмосфера происходит от греческого
atmos — ш ар —и сфера. Это воздушная среда вокруг
Земли, враш;аюш;аяся вместе с нею. Масса атмосфе­
ры составляет 5,15x10^® тонн. Ее состав у поверхно­
сти Земли (%): азот — 78,1; кислород — 21,0; аргон
— 0,9 и другие газы (углекислый газ, водород, ге­
лий, неон, аргон и т.д.). На высоте 20—25 км распо­
ложен слой озона.
Атмосфера состоит из постоянных, переменных
и случайных компонентов.
К постоянным компонентам относятся: кислород
(около 20% по объему), азот (около 78% ), инертные
газы (аргон, ксенон и др.) — около 1 % .
К переменным составляющим воздуха относится:
диоксид углерода (0,02-0,04% ), водяной пар (до 4,0%).
Велика роль атмосферы в ж изни; поддержание
процессов ды хания (кислород), перенос газообраз­
ных веш;еств — основы ж изни растительных орга­
низмов и регулирование температуры на земле («пар­
никовый эффект*).
43
Основы общей и инженерной экологии
Атмосфера создает условия ж изни на Земле, обес­
печивает дыхание ж ивы х организмов кислородом и
средой переноса диоксида углерода, поглощаемой
растительностью.
Она регулирует клим ат, создает условия образо­
вания облаков, осадков и их переноса.
Однако в результате образования кислот в ней
образуются «кислотные дожди», отрицательно в л и ­
яющие на почвы, их плодородие и растительность
(их жизнь).
Атмосфера является средой движ ения воздушно­
го транспорта и птиц, средой распространения р а ­
диоволн и звуковых колебаний (обеспечение радио,
различных приборов и т.д.). Она является природ­
ным ресурсом для получения кислорода, азота, нео­
на, аргона и других инертных газов. Однако атмо­
сфера подвергается антропогенному воздействию,
например, оксидов, саж и, дымов. Последствия воз­
действия, например, оксидов серы губительны для
природной среды.
В воздушной среде содержатся такж е ничтожные
количества водорода, озона, метана, закиси азота и
пыль. Запыленность атмосферы уменьшается с вы ­
сотой. Общая масса атмосферы оценивается в 5x10^®
тонн. Эта масса давит на землю с силой более 1 кг/см^
поверхности. Соотношение между постоянными со­
ставными частями атмосферы до высоты 100 км со­
храняется неизменным. Так, масса 1 л воздуха при
нормальных условиях составляет 1,293 г. Средняя
молекулярная масса воздуха равна 29. При доста­
точно сильном охлаждении воздух переходит в ж и д ­
кое состояние (свободно испаряюпщ йся). Ж и д ки й
44
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ТЭО^С. Такой воздух
воздух имеет температуру
используется при взрывных работах в горном деле
(по силе взрыва близок к динамиту). За день в лег­
кие человека в результате дыхания попадает 2 0 —
25 л воздуха, при этом в 1 л воздуха городской квар­
тиры содержится 100 млн вредных частиц.
Азот
поддержи
Азот (N ) в переводе с греческого
вающий ж изни, хотя входит в состав всех ж ивы х
организмов. Он выделен из воздуха в 1772 г. Это газ
без цвета и запаха, мало растворим в воде (2%). Структурная формула: N= N. Азот широко применяется в
производстве удобрений, взрывчатых веществ, при
получении нашатырного спирта по схеме:
N, + ЗНз + Н 2
2 NH 3 + Н^О
Азот в природе всегда находится в круговороте.
Круговорот азота в экологических системах можно
представить схемой:
N
окисление
> NO
оксид
азота
>N0
+Н
NH
+Н2О
R - N H “ СОО
аминокислоты
NH
NH.OH
4
гидроксид
аммония
С =О
NH
45
Н^О
HNO.
азотная кис-чота
Основы общей и инженерной экологии
Кислород
Кислород Og (О = О) является самым распростра
нным элементом на Земле. В воде содержится
организме - 65% , в глине
0,001% от общего содержания в земной коре. Своатмосфере
объему)
сыхания
низмов, в том числе и человека. Без него невозмоических
Он входит в состав ракетного топлива, используется
процессах сварки и резки металлов
X JT f—1----- среде является исходным при образовании озона ]
атмосфере (см. далее).
1,нокеид углерода
называют, угле
ислыи газ (СОз), в атмосфере содержится 0,03% .
н хорошо растворим в воде ( 1:1 по объему), не подзрживает жизнедеятельности бактерий, плесневых
шбов. Повышение количества диоксида углерода
теплицах стимулирует рост растений. Содержание
гушнои
влияния
живую
увеличивается
углерода в воздухе
ловек теряет сознание, а при 2 0 % - погибает в тече­
ние нескольких секунд. Диоксид углерода является
источником жизни оастителкттт^ту ППТЯТТЪГГлиггкТ> -его Qrkitv
тся МОНО-, ди- И полисахариды
фруктоза, сахароза и др. Струк
46
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
турные формулы глюкозы (моносахарида (а) саха­
дисахарида (б)) вы глядят так:
розы
eHjOH
СНО
о
неон
не
неон
неон
неон
неон
неон
неон
не
ен^он
не —
I
ен^он
ен^он
(а)
неон
о
неон
о
(б)
веществ
пище, как
человека общеизвестно
сервирую
Избыток содержания диоксида углерода в воздушой среде приводит к его накоплению и парниково­
му эффекту — нагреву плотной атмосферы Земли,
еры и других планет с плотными атмосферными
слоями. Эффект обусловлен прозрачностью атм о­
сферы для основной части излучения Солнца. В ат­
мосфере Земли излучение поглощается молекулами
воды, диоксида углерода, озона и др. газов.
47
Основы общей и инженерной экологии
П ар н и к о вы й эф ф ект п овы ш ает тем п ературу п л а ­
неты З ем л я и среднюю тем пературу р а зл и ч и я м е ж ­
ду ночны м и и дн евн ы м и тем пературам и.
Д и оксид углерода (или у гл ек и сл ы й газ) п оступ а­
ет в атмосферу в результате трех причин:
• вы ды хан и е всех ж и в ы х организмов;
• вы деление из трещ ин зем ли и при в у л к а н и ч е ­
ски х и зв е р ж е н и я х (около 0 , 1 %);
• в результате с ж и г а н и я всех видов о р ган и ч е­
ского топлива.
С одерж ание диоксида углерода в атмосфере м ед­
ленно п овы ш ается. В 1800 г. его содерж ание состав­
л я л о 0,029% и прим ерно сохранялось т а к и м ж е.
С одерж ание оксида углерода по углероду состав­
л я ет 23,5 х10^^ тонн.
Основная часть ди окси да углерода а к к у м у л и р о ­
в ан а в к а р б о н а т н ы х к р и с т а л л и ч е с к и х п ородах —
1,0
тонн, н а дне океанов — 1,3
тонн, в
р асти тел ьн ы х орган и зм ах — 15 х 10“ тонн, в ж и ­
вотны х о рган и зм ах — 5,0 х
тонн.
П оступление диоксида углерода в воздуш ную сре­
ду происходит постоянно за счет с ж и г а н и я о р ган и ­
ческого топ ли ва — неф ти, кам енного у г л я , газа (м е­
тан и пр.), древесины (сж и ган и е в быту, п о ж ар ы ).
З а последние 100 лет содерж ание его в атмосфере
увеличилось на 2 0 % . Последнее ведет к п ар н и к о в о ­
му эф ф екту (уж е при 0 ,0 6 % ) со всеми в ы т е к а ю щ и ­
м и последствиями. П редполагается, что к кон ц у X X I
века потепление на Зем ле у вел и ч и тся на 1 ,5 —4,5°С.
В атм осф ере со д ер ж атся т а к ж е окси д углерода
(СО), я в л я ю щ и й с я то кси ч н ы м вещ еством , и м етан
(C H J.
4S
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Основным поставщиком диоксида углерода я в л я ­
ется транспорт, за ним следуют промышленность,
энергетика и быт.
В мире только при сгорании топлива в печах теп­
лоэлектроцентралей, работающих на органическом
топливе (нефть, каменный уголь), образуется около
6 млрд тонн диоксида углерода. В атмосфере его со­
держится 0,03% . При взаимодействии с водой ди­
оксид углерода образует слабую угольную кислоту:
СОз + П р
Н^СОз ^
-f НСО3-
2
+ СОз^-.
Диоксид углерода не поддерживает ж изнедеятель­
ности бактерий и плесеней. Поэтому сроки хране­
ния пищ евых продуктов в атмосфере углекислого
газа существенно увеличиваю тся по сравнению с
обычными.
Повышение концентрации углекислого газа в воз­
духе теплиц ведет к стимулированию роста расте­
ний (его называют «углекислым удобрением»).
Н а организм человека диоксид углерода влияние
не оказывает при концентрациях до 3% . При повы­
ш ении кон цен трации вли яет отрицательно. При
1 0 % -ой концентрации быстро наступает потеря со­
знания и смерть вследствие остановки ды хания, а
2 0 % -ая концентрация вызывает паралич ж и зн ен ­
ных центров в течение нескольких секунд. У глекис­
лы й газ влияет на потепление кли м ата, создание
парникового эффекта. В настоящее время средняя
температура планеты составляет 15,3°С. При повы­
шении на 1,3‘'С —произойдет таяние полярных льдов,
повышение уровня воды в океанах, что приведет к
49
Основы общей и инженерной экологии
климатической катастрофе. Поэтому задача челове­
чества заключается в сокращении выбросов диокси­
да углерода до 60—80% (промышленность, энерге­
тика, транспорт, быт).
Спасают землю растения, которые с площади 1 га
усваивают 8 кг диоксида углерода (столько вы деля­
ется диоксида углерода при ды хании 200 человек).
В Москве 2 августа 2002 г. наблюдался смог, со­
держание в котором диоксида углерода составля­
ло 10 мг/м^.
К 2010 году в атмосферу поступят 1,5 триллиона
тонн углерода. Ученые считают, что 1 200 м иллиар­
дов тонн вызовут глобальное потепление клим ата
на 1,5 —4°С, что может привести к гибели ежегодно
200 тыс. человек. США могут лиш иться 40% своих
лесов и 10% пресных вод. Чащ е будут случаться
засухи
случаются
:ут
сейчас идет повышение поглощения
Землей на 1% . При современных темпах использо­
вания органического топлива (угля, нефти, газа)
количество углерода в воздушной среде поднимется
более чем на 4 триллиона тонн.
Д ля
это гибельно.
М еждународная
ц и я ЮНЕП/ВМО/МСНС
углерода и других газов, вызываю щ их парниковый
эффект в изменениях климата».
На конференции было показано, что увеличение
в тропосфере диоксида углерода, закиси азота (NgO),
метана (СН^), озона и хлорфторуглеродов общей фор50
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
мулы (CHCIF)^ возрастает, и они окаж ут влияние на
клим ат Земли, а это приведет к повышению уровня
моря на 20—140 см.
Наиболее опасны канцерогенные загрязнители.
активны е
Так
вещества
ное содержание бензопирена на расстоянии от авто­
мобильной дороги составляет 98—101 м к г /к г почвы,
а в растительном материале этот загрязнитель дол­
ж ен отсутствовать.
Экологическое состояние транспортных м агист­
ралей различно, и оно оценивается как загрязн ен ­
ное и экологически неблагополучное.
Поэтому особое внимание вопросам экологиче­
ской безопасности уделяется при проектировании
автомобильных дорог. В проектах участков после­
дних предусм атривается сп ец и альн ы й раздел по
охране окруж аю щ ей среды.
В настоящее время диоксида углерода в атмосфе­
ре содержится 0 ,0 3 % . Потепление происходит, но
учеными
новлено.
Больш ая доля загрязнений окруж аю щ ей среды
падает на автомобильный транспорт. Вклад его со­
ставляет (%):
по оксиду углерода
95
углеводородам
83
оксиду азота
35
Только на долю пром ы ш ленны х строительны х
материалов приходится более 1 млн. тонн газооб­
разных и пылевидных частиц (%):
51
Основы общей и инженерной экологии
23
оксида углерода
оксидов серы, азота, углеводороде]
10
55
пылеобразных веществ
Кроме диоксида углерода в атмосферу выбрасы­
вается метан — такж е относящийся к парниковым
газам.
На схеме (рис. 8 ) приведены пути образования
диоксида углерода и его роль в природе.
Б р и тан ски й учены й, профессор М артин Пери
предполагает к 2080 году в Европе отсутствие зимы.
Существует Киотский протокол 1997 г. о сокращеПромышленное использование
фотосинтез
в воде
океанов
в воздухе
> зеленая
компонента
^ торф,
уголь,
нефть
емкость
1+2С0
организмы
+Са2"
Ca(1+C0J
3 '2
СаСО
Рис. 8. Схема образования диоксида углерода
52
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
НИИ выбросов диоксида углерода. США и Россия
протокол не ратифицировали. Все это требует боль­
ших материальных затрат (модернизации производ­
ства, сниж ения его объемов). Однако взгляды на эту
проблему противоречивы.
Другие ученые говорят, что изменение климата
связано с космосом — солнечной активностью, н а­
клоном земной оси, с пылевыми облаками и т. д.
В настоящее время льдами покрыто около 10%
суши. Приближение парникового эффекта зависит
от количества выбросов диоксида углерода.
Человечество сжигает в год 4,5 млрд тонн угля,
3,2 млрд тонн нефти и нефтепродуктов. Их количе­
ство увеличивается.
Диоксид углерода применяется при приготовле­
нии искусственных газированных вод, лимонадов,
при туш ении пожаров огнетуш ителям и (диоксид
углерода в жидком состоянии).
Промыш ленный и энергетический бум XX века
привел к повышению количества диоксида углеро­
да в атмосфере на 25% (метана на 100% ). Это при­
вело к повышению средней температуры Земли за
последние 100 лет на 0 ,5 —0,7°С. В 1890 г. она была
равной 14,5®С, в конце XX века — 15,2°С.
Повышение температуры Земли приведет к по­
вышению уровня поверхностных вод к концу XXI
века. В Лондоне в 1952 г., в П ариж е в 1993 г. было
повышение диоксида углерода в воздушной среде.
Бы л запрепқен выезд транспортных средств, не ос­
нащ енных катализаторами дож игания топлива. В
Токио на улицах в опасное время устанавливаются
53
Основы общей и инженерной экологии
специальные устройства для ды хания горожан.
В мировом масштабе поставлен вопрос об ограни­
чении уровня выбросов парниковы х газов, обеспе­
чении с этой точки зрения безопасных технологий.
В Бразилии в качестве автомобильного топлива в
90-х годах XX века использовался этиловый спирт,
ум ен ьш аю щ ий выбросы то к си ч н ы х компонентов
сжигаемого топлива, но не ограничивающ ий выбросы диоксида углерода.
Прогноз изм енения к л и м ата из-за содерж ания
диоксида углерода приведен в таблице 3.
«
Оксид углерода
Оксид углерода (СО) образуется при сгорании про­
дуктов органического происхождеііия (при недостат­
ке кислорода):
+ 19 О2 -> 6 СО2 + 7 Н^О
3 С + 20 О2
2 СО + СО2.
Это бесцветный газ, не имеющий цвета и запаха,
мало растворимый в воде (2,5 : 100 по объему), то к ­
сичен (называется «угарным газом»).
Предельно допустимая концентрация (ПДК) о к ­
сида углерода составляет 0,02 м г/л. П ризнаки от­
равления: головная боль, головокружение до поте­
ри сознания. Бы ли случаи и смерти людей при по­
мывке в русской бане «по-черному* (без отвода угар­
ных газов).
Оксид углерода не взаимодействует с водой, щ е­
лочами, даже слабо поглощается активированным
углем в противогазах. Поэтому в качестве сорбентов
54
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
со
о
3
сз
<Q
с£
О
а
0)
с;
<Q
Et
S
О
о
S
et
о;
S
X
со
о.
О)
C
t
о
се
ео
а
Г>
С
О
ь(Q
Z
S
о;
S
О
)
X
о
S
со
о
X
о
а
55
Основы общей и инженерной экологии
в них используется оксид меди, оксид марганца (так
называемые гопкалитовые противогазы, устроенные
на основе сорбентов оксида марганца (МПО2) и окси ­
да меди (СиО)). Действие гопкалита основано на к а ­
талитическом ускорении окисления оксида углеро­
да до диоксида:
2 СО + О2 ^ 2 COg.
Однако такие противогазы неудобны тем, что в
результате приведенной реакции окисления темпе­
ратура сорбента повыш ается и приходится ды ш ать
теплым воздухом.
Оксиды серы
Оксиды серы образуются при сгорании топлива,
в котором содержится до 0,05% серосодержаш;их
соединений - больше образуется триоксида (SO3) и
больше диоксида серы (SO,).
Воздух, загрязненны й этими оксидами, воздействует на природу и на расстоянии. При вдыхании
их человеком сначала появляется неприятны й вкус
во рту, раздражение слизистой оболочки, а затем
воспаление дыхательных путей,
ПДК оксидов серы для человека - 0,02 мг/м®.
Оксиды серы воздействуют на ель, сосну, дуб, бере­
зу. В воздушной среде при взаимодействии с водой
образуется серная кислота и выпадают «кислотные
дожди»:
+0
+ Н 2О
S02
SO3 ^ H^SO^
56
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
А зотсодерж ащ и е вещ ества в атм осф ере
Азотсодержащие вещества — оксид (N0) и диок­
сид азота (NOj) — образуются при сгорании топлива
и других органических веществ. Входят в состав ра­
кетного топлива.
Оксиды азота — высокотоксичные вещества. При
концентрации 0,5 м г/л они вызывают тяж елы е за­
болевания легких, дыхательных путей. ПДК окси­
дов азота составляет 0,005 мг/л.
При сжигании органического топлива образуются
нитрозодиалкиламины общей формулы R ,N —N =0 (где
R —радикал предельных углеводородов). Они относят­
ся к канцерогенным веществам I класса опасности.
В середине XX века был открыт аммонийнитроамид («одна») как ракетное топливо: (02 N) 2N'H^.
Он относится к экологически чистым топливам.
А тм осф ерн ы й азот
В атмосфере содержится молекулярный азот (Nj)
в количестве 10^ тонн (78% объема воздуха). Содер­
жание его практически не меняется.
Название «азот* происходит от греческого «а» —
отрицательная приставка и «zoe» — ж изнь (не под­
держивает ды хания и горения).
Минеральные
N 0 ,“, NOg~ и др.), потребляются растительными орга­
низмами в процессе фотосинтеза и образования белрасщеп
ляю тся до ионных форм бактериями.
Человек своей ж изнедеятельностью вли яет на
круговорот азота;
57
Основы общей и инженерной экологии
выращивание бобовых растений;
использование в промышленности как хлад а­
гента, средство для наркоза, окислитель в ж и д ­
ком ракетном топливе, как нитрующий агент.
Ф осфор
светонос­
ный) содержится в горных породах и образуется при
м и н ерали зац и и продуктов ж и зн ед еятел ьн о сти и
органических остатков растении и животных.
В экосистемах фосфор образуется в виде
Применяется в производстве фосфорных удобрений,
моющих средств.
Фосфор образует несколько модификаций — бе­
лый фосфор и красный.
Белый фосфор легко самовоспламеняется, светит­
ся в темноте (отсюда название).
Красный фосфор химически менее активен, ядовит.
Получают
апатитов и фосфоритов.
получении
в спичечном производстве, металлургии (раскислители, компонент некоторых сплавов, в органиче-ском
синтезе).
Присутствует в ж и вы х клетках в виде орто- и
пирофосфорной кислот и их производных.
Оксид фосфора Р 2О5 — применяется как осуш и­
тель газов и жидкостей, как дегидратирующий реполучении
лиизобутилена и др.).
Хлорид фосфора (РС1 ) применяется как хлорирующии
дает фосфоресценцией (свечением).
58
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
В наземных экосистемах фосфор содержится в
связанной форме, недоступной для растений. Избы­
ток фосфора для растений не желателен (как и не­
достаток).
В некоторых странах производство фосфорных
удобрений и моющих средств, содержащих фосфор,
запрещено, что может привести к снижению уро­
жайности злаковых культур.
Фосфор — необходим всем ж ивы м организмам,
хотя является одним из наименее доступных эле­
ментов на поверхности Земли.
Стронции
Этот элемент имеет радиоактивный изотоп. Он по­
ступает в окружающую среду с утечками из ядерных реакторов вместе с кальцием. Попадая в орга­
низм, может накапливаться в костных тканях и ока­
зывать канцерогенное воздействие.
На здоровье человека, его долголетие большое
влияние оказывают тяжелые металлы: ртуть, сви­
нец, цезий, медь, цинк, кадмий, кобальт, сурьма,
висмут, олово, ванадий, хром и др. Многие из них
широко применяются в промышленности, энергети­
ке, на транспорте, в быту.
Например, свинец применяется: в производстве
кабеля, защитных экранов от g -излучений, элект­
роаккумуляторов, красок, пигментов, в полиграфии
и пиротехнике и т.
Озон
Ж изнь на Земле сохраняется благодаря наличию
іоздушной среде озона (от греческого «пахнущий»)
59
Основы общей и инженерной экологии
в виде озонового слоя (предохраняет все ж ивое на
земле от ультрафиолетовой радиации).
Озон образуется из кислорода при грозовых р а з­
рядах по схемам:
а) 3 Og —> 2 Ogj
б) N 0 + 2 0 ^ - ^ N0^ + О3;
в) NO 3 + 2 0 , ^ N 3O, + О3 .
Н азвание «озон» происходит, к а к уж е было заме30 выш е, от греческого слова «пахнущ ий» (спе­
циф ический запах воздуха во время грозы).
Этот газ голубоватого цвета. В ж и д ком состоянии
имеет темно-синий или почти черны й цвет. Темпе­
ратура ки п ен и я озона - 111°С.
Среднее со д ер ж ан и е озона в во зд у ш н о й среде
0 , 0 0 0 0 0 1 % по объему, что соответствует 3 -миллиметровому слою.
Основная масса его находится на высоте 1 0 -5 0 км.
П ри нормальном давлении озон растворяется в
воде (100 объемов в 45 объемах воды).
Озон токсичен. П ри продолж ительном пребы ва­
н и и в атм осф ере с с о д е р ж а н и е м о зо н а п о р я д к а
1 : 1 ООО ООО возникаю т раздраж ительность, чув
ство усталости и головная боль.
П ри более вы соких к о н ц ен тр ац и ях п оявляю тся
тош нота
П ри длительном воздействии возмож но п ер ер о ж ­
дение сердечной м ы ш ц ы («летний яд»).
Избыток ультрафиолета, проникаю щ его через озо­
новые ды ры , вы зы вает рак ко ж и .
Предельно допустим ая ко н ц ен тр ац и я озона в воз­
духе — 1 0 0 мкг/м^.
60
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Летом в крупных городах с интенсивным движеавтотранспорта содержание озона
ется.
Это объясняется тем, что компоненты выхлопных
газов взаимодействуют с солнечной энергией и об­
разуют озон. 23 июля 2002 г. над Москвой содер­
жалось 140 мкг/м® озона.
В Европе построено около 200 станций слежения
за состоянием озонового слоя.
В Германии введен специальный закон об опове­
щении населения о содержании озона в воздухе, о
повышенной его концентрации. Вводится времен­
ный запрет движения автотранспорта в определен­
ных районах и в определенное время. Пик повыше­
ния концентрации озона наблюдается в 17 часов, а
снижения — после 2 2 часов.
В результате разрушения озонового слоя появля­
ются «озоновые дыры*. Причинами их являются:
•
движение сверхзвуковых самолетов, выделяю­
щих N„А0 , разрушающий озон, по уравнению;
N ,0 + Оз ^ 2 N 0 + О,;
содержахладагенты
галогены в своих молекулах
углерод и др.). Хладагенты разруш а­
ют озон по цепной реакции:
С1- + Оз
СЮ^ + О^,
СЮ- + О ^ С1- -н Oj.
В 1985 г. в Антарктиде возникла озоновая дыра.
В 1987 г. на мировом уровне была принята Кон­
венция об охране озонового слоя.
61
Основы общей и инженерной экологии
В 1992 г. был принят М онреальский протокол о
том, что человечество обеспокоено прогрессом р аз­
руш ения озонового слоя, а в 1996 г. Нобелевскую
премию получили Ф. Роуланд, М. Мосина (США) и
П. Крутцен (Германия) за откры тие разруш ающ его
действия фреонов на озоновый слой.
В середине 80-х годов в Европе при сж иган ии
каменного угля и нефти выбросы газов составили
52 млн тонн. В составе газообразных выбросов н а­
ходились оксиды углерода, азота, серы, углеводоро­
ды и т.д., которые являю тся токсичны ми при м а ­
лы х ПДК. Например, ПДК оксида серы составляет
400 мкг/м®. Загрязнители воздушной среды в ы зы ­
вают повыш енные заболеваемость и смертность л ю ­
дей, гибель флоры и фауны: лесов, парков, рыб, ф и ­
топланктона, загрязнение почв, вызываю т ки слот­
ные дожди.
Последние провоцируют преждевременное разру­
шение зданий, сооружений, пам ятников культуры
и т.д.
Атмосферу, к а к и другие сферы Земли, за гр я зн я ­
ют со всеми вытекаюш;ими последствиями к а к есте­
ственные (выветривание, вулканы ), так и антропо­
генные загрязнители (аварии реакторов, техники,
добыча ископаемых, промыш ленность, энергетика,
транспорт, быт). К последствиям загрязнения атмо­
сферы относятся разрушение озонового слоя (разру­
шение его на 50% повышает ультрафиолетовое об­
лучение и в 1 0 раз — температуру).
Все и сточн и ки за гр я зн е н и я атмосферы м ож но
разделить на четыре группы:
62
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
1. По характеру загрязнений:
• стационарны е;
• передвиж ны е.
2. По характеру выбросов:
• организованны е: пром ы ш ленность, энергетика;
• неорганизованны е: транспорт, отвалы , автоза­
правочные станции (негерметичное обслуж ивание);
3. По агрегатному состоянию:
• твердые (саж а, пыль);
• ж и д к и е (сбросы, кислотны е дож ди и пр.);
• аэрозольные (дымы).
/
/су тк и ; то н н /
воздушной
среды явл яю тся золы уноса, ш л а к и , саж а.
Зола уноса и ш л ак и образуются при сгорании твер­
дого топлива в присутствии кислорода воздуха при
температуре 800°С.
Дисперсный состав зол зависит от степени и зм ел ь­
чен и я сж игаемого топлива (кам енны й уголь, сл ан ­
цы и др.). Основным компонентом всех видов зол
яв л я ется к р и стал л и ч еск ая ф аза —стекло. В нее вх о ­
дят: углерод (саж а), бор, герм аний, уран, бериллий,
молибден, м ы ш ь я к , свинец и даж е серебро.
Н а 1 т сгораемого топлива в грам м ах приходится
следующее количество:
бор
600
бериллий
300
герм аний
500
молибден
200
мы ш ьяк
500
свинец
100
уран
400
серебро
2
Д оля образую щ ейся золы , уносимой газам и из
топок сгорания кам енного угля послойно в зависи63
Основы общей и инженерной экологии
мости от вида подачи (ру’^ н а я , механическая), ле­
жит в пределах 0,01—0,3 г/т. Минимум выбрасыва­
емой с газами золы —при ручной подаче, максимум
механической
уходящего
атмосферу Земли.
Сажа, или технический углерод, - мелкодиспер­
сное вещество черного цвета. Она образуется при не­
полном сгорании или термическом разложении орга­
нического топлива.
Высокое содержание сажи в дыму указывает на
неполное сгорание топлива (яркий пример - сгора­
ние древесины на костре в лесу). Особенно большое
количество сажи выбрасывает при неполном сгора­
нии каменного угля ТЭЦ, при работе дизельных дви­
гателей и т.д. Кроме токсичности самих частиц сажи,
на их поверхности адсорбируются различные к а н ­
церогенные вещества, например, полициклическне
ароматические углеводороды (ПАУ).
Предельно допустимые нормы (ПДК) сажи:
- максимально разовая доза - 0,15 мг/м^;
' '
- среднесуточная доза - 0,05 м г/м ^
Сажа относится к III классу опасных веществ.
С целью задержки сажи из выбросов в Германии
используются керамические фильтры на автомоби- ‘
лях фирмы «Даймлер-Бенц*.
Сажа широко используется на практике при по­
лучении резиновых изделий - автомобильных шин.
галош
64
S
•
Ф
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Д ы м ы . Дымы представляют собой высокодиспер­
сные аэрозоли с твердой фазой в виде мелкодиспер­
сных частиц.
Они образуются при горении органических ве­
ществ (при недостаточном количестве кислорода).
Содержат в своем составе различные токсичные ве­
щества, а сами способствуют образованию тумана и
смога.
Туман — это воздух, содержащий мелкие капли
воды в виде аэрозоля. Он образуется из пересыщен­
ных паров воды в результате конденсации в воз­
душной среде.
Смог состоит из твердых частиц пыли и сажи,
дыма и тумана. Он вызывает заболевание органов
дыхания и нарушение кровообращения. В больших
городах от смога и тумана гибнет большое количе­
ство людей (смог в Токио и Лондоне в 1952 г. унес
жизни десятков тысяч людей).
Одно из двух: или люди сделают так, что в
воздухе станет меньше дыма, или дым сделает
так, что на Земле станет меньше людей.
Луис Джорж Батон
В дыму табака содержится токсичное вещество —
бенз-альфа-пирен — до 2 0 мг на одну сигарету, а
такж е метилпропилен, дивинил (бутадиен — 1,4),
изопрен, бензол, нитрозо- и нитродиалкиламид, я в ­
ляющиеся канцерогенами.
Опасным для здоровья является никотин, содер­
жащ ийся такж е в табаке — N -метилпирол-бета-пиридин формулы:
3. А. Платонов
65
Основы общей и инженерной экологии
Н икотин — это жидкость с температурой кипе­
ния 246“С. Он растворим в воде и органических
растворителях. На воздухе в результате окисления
окрашивается в коричневый цвет. Высокотоксичен.
Смертельная доза —40 мг. В небольших количествах
действует как возбудитель центральной и перифе­
рической нервной системы, повышает кровяное дав­
ление, канцерогенен. Куряш;ие табак люди чаще за­
болевают раком легких —медицинский термин «никотивизм*.
Никотин — сильный яд для насекомых, поэтому
его сульфат используется иногда в качестве инсек­
тицида в садоводстве,
К канцерогенным веш;ествам табака относятся и
п о л и ц и к л и ч еск и е ар о м ати ч ески е углеводороды
(ПАУ), нитрозосоединения и другие —более 30 к ан ­
церогенных веш,еств. Их содержание в табаке ко­
леблется в больших пределах: от 91 нг на 1 сигарету
(н —нона, 10 ®—г). Концентрация этого токсиканта
в сигаретах не регулируется ни в одной стране мира.
Курильш;ики, задумайтесь! Впервые с 1994 г. в Рос­
сии вышло постановление, регламентирующее пре­
дельно допустимые уровни (ПДУ) смол в сигаретах.
бб
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Д л я им п ортны х сигарет это — 15 м г/си гар ету и
20 мг (без ф ильтра). Б ы л о п р и н ято реш ение о с н и ­
ж ен и и ПДУ по смоле до 12 м г, а по н и коти н у — до
1,1 мг. Н априм ер, сигареты «Б елом орканал» содер­
ж а т 1 ,5 —1,8 мг н и ко ти н а и 3 0 —35 м г смолы на с и га ­
рету. Д л я у м ен ьш ен и я потребления сигарет р а зр а ­
ботаны н и ко ти н о зам ещ аю щ и е п р еп ар аты , со д ер ж а­
щ и е л е гк и е н а р к о т и ч е с к и е в ещ еств а (п л асты р и ,
таб л етки , ж в а ч к и и др.). Они, з а м е н я я н и к о ти н , не
вы зы ваю т он кологи чески х заболевани й (эф ф ект до­
стигает 50% ).
Е сли р асп о л о ж и ть в р я д опасность си гар ет’ по
содерж анию н и ко ти н а, то он будет вы гл яд еть так
(табл. 4).
Т а б ли ц а 4*
Марка сигарет
«Беломорканал»
«Петр 1»
«Пегас»
«Родопь»
«тройка»
«ТУ-134»
«Мальборо»
Содержание на одну сигарету, мг
Никотин
Смола
30,0
1.5
1,26
15,0
1.24
19.0
1.15
18,55
15,5
1.1
1,05
0,45
14,95
13,8
И з таб л и ц ы видно, что наиболее то к си ч н ы м и с и ­
гар етам и я в л я ю т с я «Б елом оркан ал» и «Петр I»
В природе постоянно п р о тек ает процесс сам оочи ­
щ е н и я . С ам оочищ ение —это совокупность естествен­
н ы х процессо
в ед у щ и х и л и п р е д о п р е д е л я ю щ и х
' «Аргументы и факты*, № 25, 1999
67
Основы общей и инженерной экологии
восстановление п ри родн ой среды и л и о р ган и зм о в
после вредны х и н еб л аго п р и ятн ы х воздействий з а г ­
р я з н я ю щ и х вещ еств, их естественное о б езв р еж и в а­
ние. О днако дело заш ло т а к д ал еко и глубоко, что
человек вы н уж ден пом огать природе со х р ан ять ее в
чистом виде д л я н асто я щ и х и будущ их п око л ен и й .
В аж н ей ш и м ж и зн ен н ы м процессом я в л я е т с я
круговорот вещ еств в природе.
С у щ еств у ю т б о л ь ш о й и м а л ы й — (б и о л о г и ч е ­
с к и й ) к р у го в о р о ты в ещ еств а в п р и р о д е, к р у г о в о ­
рот воды .
В его основе л е ж и т процесс переноса м и н е р а л ь ­
н ы х вещ еств из одного м еста в другое в м асш табе
п л ан еты З ем л я . Н а этот процесс о к а зы в а е т су щ е­
ственное антропогенное воздействие человек.
К руговорот воды (влагооборот) — это за м к н у т ы й
процесс п ерем ещ ен и я воды в средах З е м л и , состоя­
щ и й из следую щ их процессов: исп арен и е воды , п е­
ренос водяного п ара в атмосф ере, к о н д ен сац и я п а ­
ров воды , осадки воды, ее стоки.
Количество осадков на Земле составляет 1020 мм
в год, испарение Мирового океана — около 800 мм,
испарение с поверхности суш и — 140 мм. Все это п р е­
допределяет х ар актер природны х зон по кл и м ату .
О бщ ий запас воды на планете З е м л я составляет
1390 м лн км^. Н а солены е воды п р и х о д и тся 9 7 ,5 % ,
н а пресны е — 2 ,5 % . П очти до 70% пресной воды
входит в состав ледн и ков.
Н а д в и ж ен и е воды в природе в р а зл и ч н ы х состо­
я н и я х затр ач и в ается до 30% п оступаю щ ей со л н еч ­
ной энергии.
68
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
На круговорот воды в природе оказывает влия­
ние человек, что ведет к изменению климата (унич­
тожение лесов, уплотнение пахотных земель и т. д.).
По этим причинам сток воды в океан увеличивает­
ся, количество грунтовых вод уменьшается. Поэто­
му вода в некоторых местах является невозобновля­
емым ресурсом.
В России разведано около 3 800 источников водо­
снабжения. Самым большим источников пресной
воды является Байкал —самое крупное озеро в мире
глубиной 1 620 м. В него впадает 335 рек. Флора и
фауна включают 1800 видов.
Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.
Тебя невозможно описать, тобою наслаждаются,
не ведая, что это такое. Нельзя сказать, что ты
необходима для жизни, ты сама жизнь. Ты са­
мое большое богатство на свете.
Антуан де Сент Экзюпери
Загрязнителями природной среды являются го­
рюче-смазочные материалы: дизельное, карбюратор­
ное топливо, смазочные масла, охлаждаюпдие ж ид­
кости и т. д.
Они загрязняют природную среду в любом агре­
гатном состоянии. Например, 1 г нефти загрязняет
10 м^ воды, уменьшая в ней на 10% кислород. В
таких условиях гибнут рыбы, водоросли, планктон.
Например, бензиновые пары токсичны при концент­
рации 0,3% . Они вызывают головокружение, дей­
ствуют на легкие.
ПДК паров бензина зависит от их типа, напри­
мер, для малосернистого, высокосернистого пиро69
Основы общей и инженерной экологии
лиза, сланцевого бензопиролиза м ак си м ал ьн ая р а ­
зовая концентрация леж ит в пределах 0,05—5,0 мл/м^.
Они относятся ко II—IV классам опасности.
Наиболее токсичен этилированны й бензин. Его
П Д К ввиду н а л и ч и я тетр аэти л св и н ц а со ставл яет
0,0003 м г/л , он относится к I классу опасности (в
западны х странах — ко II классу опасности).
Такой бензин не отвечает экологическим требо­
ваниям .
П ри сгорании нефтепродуктов, кам енного угля,
сланцев на к о к со х и м и ч еск и х п роизводствах, при
нефтепереработке, к а к уж е упоминалось, образую т­
ся п о л и ц и кл и ч ески е аром атические углеводороды
(ПАУ). Предельно допустимая ко н ц ен тр ац и я ПАУ
составляет 1 мкг/Ю О м^. Самым токсичны м из них
явл яется бенз-альфа-пирен. В нефти его содержит■/
тотранспорта
карбю раторны е
50—80 м к г /
ди зельны е
2—170 м к г /л ;
отработавш ие м асла
5—35 м к г /л ;
городской воздух
0 ,0 5 —0,74 нг/м®
табачны й ды м
около 30 н г /
на одну сигарету;
водоемы города
до 13 нг/м^.
Д л я всех экологически опасны х производств и
объектов необходимы меры защ и ты . Они могут быть
пассивны м и и акти вн ы м и .
К пассивному методу относится устройство за щ и т ­
н ы х зон. И х вели чи н а зависит от ти п а объекта —
М НГ = 1 x 10 ^г
70
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
и сточн и ка загр я зн ен и я . Они располагаю тся на р ас­
сто ян и ях (м):
• заводы по производству цем ента — до 1 ООО м;
• по производству асфальтобетона: передвижных
установок — 500 м, стационарных —более 500 м;
• по производству строительны х м атериалов —
от 50 до 300 м, н ап ри м ер, при производстве
то ля и рубероида — до 300 м;
• добыча и обработка к ам е н н ы х м атериалов — не
менее 50 м, от автодороги 60 и более м.
Д л я особых объектов сан и тарн ы е нормы у стан ав­
ли ваю тся конкретно (вид за г р я зн и т е л я , количество,
врем я и т.д.):
• устройство зелены х н асаж д ен и й д л я з а д е р ж а ­
н и я п ы л и (на листве деревьев оседает до 72%
взвеш енны х в воздухе частиц). Один гектар леса
очищ ает 18 м лн м^ воздуха в год и у л авл и вает
до 60 т пы ли;
• отведение вредны х выбросов в верхние слои
атмосферы рассеиванием через трубы.
В пром ы ш ленн ости п р и м ен яю тся ак ти в н ы е м е­
тоды очи стки от за гр я зн е н и я воздуш ной среды:
1.
М еханические методы использую тся при очи ст­
ке воздуха от п ы ли и аэрозолей (грубодисперсные
ч асти ц ы — от 1 0 0 м к м и вы ш е, аэрозольны е — 0 , 1 —
осаж дение
сн и ж ен и и
рости очищ аем ого газа в ц и к л о н а х , через р у кавн ы е
ф и л ьтр ы из волокон):
тк ан ев ы е ф и льтры и л и ф и л ьтр ы из ди сп ерс­
н ы х м атериалов;
71
Основы общей и инженерной экологии
• электрофильтры — при размере частиц до 0 , 0 1
мкм. При этом частицы получают заряд и осаж­
даются на положительном или отрицательном
электродах (скорость пропускания составляет
1,0—1,5 м/с).
2. Мокрая очистка, например, очистка от зол уноса
пропусканием газов через воду.
малоотходных
безотходных технологий. Например, использование
получении
схеме:
+0
+Н 2О
S0„
^
SO,
H„SO
“ '-'3
'
2
доокисление
На автотранспорте снижение загрязнений атмоеры возможно несколькими методами:
• высококачественное регулирование двигателей;
использование неитрализаторов при выхлопе
газов;
перевод автомобильного транспорта на элект­
ропривод;
использование газообразного топлива, этанола
(как это делается в Бразилии);
исключение применения тетраэтилсвинца в ка•
честве антидетонаторнои присадки;
• контроль автотранспорта на экобезопасность.
В этих целях в 90-х годах между Москвой и СанктПетербургом было установлено около 30 экологи­
ческих постов в местах парковки дальнобойщиков,
на подъездах к населенным пунктам и т.д. В Моск­
ве существует экологическая милиция.
72
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ав
ерж ание
томобиль.
щ и х газов (выбросов). П римесей в н и х долж н о
не более 1,5% на холостом ходу (оборотах).
м аш и н
во р яю щ и х
воздуш ной среде и особенно в помеш;е
н и я х н и ж н и х этаж ей города со д ерж и тся радиоак
ти вн ы й газ - радон. Это продукт расп ада р ад и я. Oi
вы д ел яется из грун та под ф ундам ентом из к и р п и ч а
цементобетона — до 50 Б к/м ^.
(1 Б к = 1 распад в сек).
Р адон вы зы вает раковы е заб олеван и я у лю дей.
Свинец. Ш и рокое прим енение свин ец имеет во
м ногих
в производстве кабеля;
к а к ком понент м ногих сплавов д л я п о лу ч ен и я
необходим ы х свойств м еталла;
О
• при защ и те телеэкранов от g -и злучен ии ;
• в производстве эл ек тр о ак к у м у л ято р о в , к р асо к ,
пигм ентов, в п оли гр аф и и , п и р о тех н и к е;
• п ри и зготовлен и и специальной посуды (особен­
но ш и р о к о п р и м е н я л и древние ри м лян е);
• при получен ии тетр аэти л сви н ц а к а к добавки к
бензинам с целью с н и ж е н и я детон ац и и .
О днако свин ец — веш;ество токсичное.
Г
Р ту ть. Ртуть — единственны й м еталл, н ах о д я­
щ и й с я в п р и р о д е в ж и д к о м с о с т о я н и и . Она и м еет
ш ирокое прим енение при и зготовлен и и кр асо к,
ф у н г и ц и д о в , т е р м о к р а с о к , в т е р м о м е т р а х , эл ек т73
Основы общей и инженерной экологии
рооборудовании, п р и п л о м б и р о в ан и и зубов (она и с ­
п о л ь зо в а л а с ь , к а к г о в о р я т ещ е до и н д у с т р и а л ь н о й
эры ).
В н астоящ ее врем я проблемой я в л я е т с я с н и ж е ­
ние ее п оступ лен и я в почвы , воду, в ж и в ы е о р г а н и з­
м ы , в том числе и м и к р о о р ган и зм ы .
М оллю ски н а к а п л и в а ю т ртуть до оп асн ы х конц ен тр ац и й , у с в аи в а я из воды м ети л р ту ть, к о то р ая
растворим а в последней. С реднесуточная к о н ц е н т ­
р а ц и я ртути составляет 0 ,0 0 0 3 м г /л . Она относится
к I кл ассу опасности.
Все это говорит о возмож ности п оп адан и я ртути в
почву, воду, а следовательно, и в ж и в ы е орган изм ы ,
н а к а п л и в а н и я ее до опасны х ко н ц ен тр ац и й д л я ч е ­
ловека.
ж и зн и
можно
п о л о ж и ть в ряд: К > N a > N > Са > Р > Mg
Ц е з и й - 137. Это — п родукт д ел ен и я п р и рад и оакраспаде
м ож ет
человека.
2.3. Гидросфера
Т ерм ин «гидросфера» происходит от греческого
«гидро» — вода, часть З е м л и , ее во д н ая со став л я ю ­
щ а я , п р ед став л яю щ ая собой совокупность н азем н ы х
объектов: о к еан ы , м оря, озера, р ек и и п р и т о к и , во ­
д о х р а н и л и щ а и подзем ны е воды, и сф ера.
74
Природная среда. Состав, структура, роль ■жизни
Вода — единственное вещество в природе, кото­
рое может находиться в трех агрегатных состояни­
ях — собственно вода (жидкая), лед и пар (парооб­
разное состояние).
Она характеризуется несколькими физическими,
химическими и физико-химическими свойствами:
• температура кипения
+100°С;
• температура плавления льда
+4°С;
• температура замерзания воды
< —1®С;
• соленость, присутствие, солей,
хлоридов натрия, кальция,
нейтральная
рН=7;
вкус
без запаха;
цвет
без цвета.
Гидросфера представляет собой самую тонкую
оболочку Земли. Ее количество составляет всего
лишь 0 , 0 0 1 массы планеты.
Вода состоит по массе из 11,11% водорода и
88,89% кислорода.
В таком же соотношении элементы находятся при
разложении воды на составляющие:
НзО
2Н^ + О .
В молекуле воды оба атома водорода расположе­
ны по одну сторону от атома кислорода под углом
104,5° на'расстоянии 0,96 Е.
Благодаря высокой полярности связей О — Н
(0,33) молекула воды характеризуется значительной
полярностью — длина диполя 0,39 Е.
В жидком состоянии вода находится в ассоции­
рованном состоянии в виде (Н„0) .
75
Основы общей и инженерной экологии
Такие молекулы постоянно то возникают, то рас­
падаются:
Х Н 3О ^ ( н р ) ^ .
П ри н агревани и воды степень ассоц и ац и и ее
уменьшается. Ассоциация молекул воды происхо­
дит благодаря наличию водородных связей:
Н
..О - Н ... О - Н ... О - н ...
н
н
в противоположность всем другим веществам по
мере охлаждения плотность ее возрастает и наиболь­
шей плотностью она обладает при -Ь4°С.
Чистая вода почти не проводит электрический ток.
Она обладает наибольшей теплоемкостью по сравне­
нию с другими веществами, т. е. для нагревания
воды требуется затратить больше тепла, чем для
нагревания на то же число градусов равного по маскакои
дого тела.
При охлаждении вода отдает больше теплоты, чем
равное количество любого твердого тела или ж и д ­
кого вещества.
ании
характеризуется большой величиной поверхностно­
го натяжения, поэтому небольшие количества воды
стремятся принять шарообразную форму. Чем мень­
ше капля воды, тем она ближе к форме шара. Вода
одни поверхности смачивает, например, стекло, деГ
76
1
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
рево, а если покрыть их парафином, то они смачи­
ваться не будут.
Для перевода воды в парообразное состояние не­
обходимо затратить тепловую энергию:
НгОж +
ккал =
Температура
лении 760 мм рт. ст. — 100°С.
охлаждении
дое состояние — лед с массой 0,92 (а не 1,0), кото­
рый может испаряться (например, мокрое белье на
морозе высыхает быстрее).
В органических растворителях молекулы воды
соединяются (Н, 0 )2, что объясняется высокой поляр­
ностью молекул:
Н
О... н - о ... н
о - н
Прочность водородной связи составляет 5 ккал на
грамм-атом. Водородные связи образуются и с другими
химическими элементами: F —Н, — , > N —Н и др.
Из пресных вод земной поверхности основная доля
(около 23 млн км^) падает на ледяные массы континен­
тов. Они составляют лишь 2% от массы вод океанов.
Подсчитано, что по всему ремному шару ежегод­
но испаряется 380 тыс. км® воды.
Водяные пары в атмосфере задерживают тепло­
вое выделение земли, предопределяя парниковый
эффект.
77
Основы общей и инженерной экологии
Взрослая береза извлекает корнями из почвы и
испаряет с поверхности листьев до 70 ведер воды в
сутки.
Вода существует на планете в соленом и пре­
сном видах. Общий объем пресных вод составляет
28,25 млн км^ (2% от объема гидросферы).
Если исключить часть пресных вод, входящих в
состав ледников, то объем воды составляет лишь
4,2 млн км^или 0,31% от объема гидросферы.
Бывший СССР по наличию пресных вод занимал
первое место. Однако около 87% их приходилось на
малозаселенные районы с населением около 15%. Глу­
бина водных объектов лежит в щ>еделах 5-11 км. На
подземные воды приходится около 13 млрд км ^ по­
верхностные — 1,4 млрд км®, доля атмосферных вод
13 тыс км®.
Вода играет огромную роль в жизни на планете.
Греческий философ Толес Фон Милеет еще в 6 5 0 500 гг. до н. э. писал: «Вода - принцип всех вещей:
ИЗ воды все состоит и в воду все возвращается».
Академик А.П. Карпинский (1846—1936 г.г., рус­
ский геолог) писал: «Вода это самое драгоценное
ископаемое, это не просто минеральное сырье, это
не только средство для развития сельского хозяй­
ства
культуры
та ж ивая кровь, которая создает жизнь там, где ее
не было».
Вода обеспечивает существование всего живого на
Земле. Она входит в состав клеток и тканей любого
животного и растения - от 60 до 9 9 , 9 %.
V.
k
78
і
w
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Пищеварение у человека протекает с участием до
1 0 л воды в сутки.
Велика роль воды в геологическом преобразова­
нии Земли. Климат и погода на Земле определяютлуч­
формах
наличием
ший растворитель с самой высокой теплоемкостью
общества
различают
ма без
допользование и водопотребление.
Водопользование предполагает использование
воды как среды или механического источника —
водный транспорт, лесосплав, гидроэнергетика, рыб­
ное хозяйство.
использование (забор) вод из
Водопотребление
водоемов и водотоков населением, бытовыми организациям и, промышленностью, сельским х о зя й ­
ством.
Состав вод Мирового океана в сравнении с кро­
вью человека (%) приведен в табл. 5.
Таблица 5
Состав вод Мирового океана
по сравнению с кровью человека (%)
Название вещества
В крови
79
В воде
Основы общей и инженерной экологии
Из таблицы видно, что в составе крови и воды
присутствуют одни и те же химические вещества.
Из таблицы такж е видно, что наибольшее коли­
чество химических элементов приходится на хлор —
49,3% в крови и 55,0% в воде.
Хлор используют в больших количествах в про­
мышленности и быту (при хлорировании воды), в
целлюлозно-бумажной отрасли (180 тыс. тонн хло­
ра в год).
При очистке бытовой воды, в том числе и для
питья, только в Санкт-Петербурге используется 15
т/сутки (5 тыс. тонн/год) хлора.
При хлорировании воды (при ее очистке) в воде
остается 1,5 м г/л хлора при возможном теоретиче­
ском количестве хлора 3,0 мг/л.
Типы природных вод и их количество в природ­
ной среде (объемные %) следуюш;ие:
океанские
94
подземные
более 4
ледники
около 2
озерные
0 ,0 2
речные
0 ,0 0 0 1
почвенные
0,006
атмосферная влага
2 ,0
По расположению в литосфере воды делятся на
поверхностные, грунтовые и глубинные.
По содержанию солей воды делятся на пресные и
соленые. Различают такж е воды термальные (с по­
вышенной температурой) и лечебные (например, вода
«Боржоми»),
80
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
В бывш ем Союзе насчиты валось около 3 м:
зани м аю щ и х около 500 тыс. км^ площ ади
2 % территории).
Самое большое озеро в России — Байкгш, он
воды. Это больше общего
воды Балтийского
К ак уж е говорилось, вода обеспечивает сущ ество­
вание всех ж и в ы х и растительны х организмов. В
присутствии воды протекаю т хи м и чески е, ф отохи­
мические и биологические процессы.
Н априм ер, процессы фотосинтеза с образованием
углеводов-моносахаридов:
6 СО + 6 ЩО
2
->
CgHjgOg + 6 О .
2
В связи со сказан н ы м мож но сделать вывод, что
все ж и в ы е организм ы содерж ат большое количество
воды. Н априм ер, медузы содерж ат 99,9% воды, ч е­
ловек — 95, а морковь около 80% .
Вода, сод ер ж ащ аяся в почвах (почвенная влага),
яв л я ется растворителем р азл и ч н ы х хи м и чески х ве­
щ еств, которы е усваиваю тся организм ам и.
Плодородие почв без воды падает до нуля (при
засухе).
Вода участвует в формировании к л и м ата на Зем ­
ле. И наче Зем ля представляла бы собой кам енны й
ш ар, вода — это «маховое колесо к л и м ата и погоды».
Т аки м образом, вода я в л я ется «эликсиром ж и з ­
ни*, вел и к и м скульптором , ф орм ирую щ им поверх­
ность планеты Зем ли , почвы, ф лоры и фауны .
Н априм ер, испарение воды с одного гектара к у ­
к у р у зы (т р а н с п и р а ц и я ) в в е г е т а ц и о н н ы й период
81
Основы общей и инженерной экологии
капусты
пше
ницы
2 млн тонн.
Процесс ПОТРЕБЛЕНИЯ воды в ж и зн и н азы ва­
ют
осуществляется
нап равлен иях:
1 . Производственные воды (промышленность, энертранспорт
процессах
охлаж де­
ния, нагрева, м ы тья, экстрагирования, для полу­
чения энергии (плотины и т.д.)
2. Бытовые воды для приготовления продуктов пита­
ния, душевых, санузлов, к ак моющее средство, вод­
ных видов спорт, транспорта.
В странах СНГ в начале XXI века для различны х
целей расходовалось 3 млн л воды в сутки. В совресутки
на человека, В Лондоне - 160 л.
В ода и с п о л ь з у е т с я в п р о и з в о д с т в е ц е м е н т а
( 1 0 0 mVt), чугуна (150 mVt).
В процессе применения воды в любой области она
подвергается воздействию различных загрязнителей:
твердых (песок, глина, пыль) до 4 2 % , ж и д к и х , к о л ­
лоидных и газообразных.
Все они могут быть токсичны ми, бактериальны ­
ми или нетоксичными.
По pH воды делятся на кислы е, основные и нейт­
ральные.
Особенно вода загрязняется нефтепродуктами, к о ­
торые являю тся самыми опасными загрязнителям и.
Н еф тяная пленка (от микрона до мм) на воде о к а­
зывает негативное воздействие на воду;
— замедляет пропускание кислорода из воздуха;
— не пропускает солнечные лучи, что наруш ает
82
(
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Это такж е
жизнедеятельность ж и вы х организме
ведет к гибели птиц, опускаю щ ихся в такую воду.
Так, в Великобритании ежегодно гибнет 250 ООО
различны х видов птиц.
Одна кап л я нефти на поверхности воды образует
(одна тонна — 12 км^).
пятно площадью в 1,5
Н еф тяная промыш ленность по различны м п р и ­
чинам (от аварий до выбросов) теряет до 500 тыс.
тонн нефти в год.
Озеро Б ай кал загрязняется от целлю лозно-бумаж­
ны х комбинатов двумястами загрязнителей, а ко н т­
ролируется из них л и ш ь 13.
Допустимое содерж ание нефтепродуктов в воде
оставляет менее 0,05 мг/м^.
В результате хлорирования воды для использоваи я в бытовых целях в ней образуются феноксихлордифенолы-диоксины по схеме:
ОН
-Ь 5НС1
+ С1
С1
Получаемые вещества — пентахлорфенол и др
образуют в конечном итоге октахлордиоксин:
С1
С1
83
Основы общей и инженерной экологии
Такие вещества образуются такж е при сжигании
галогеносодержащих отходов, при использовании
смазочных масел, охлаждающих жидкостей.
Все они попадают в канализацию, водные объек­
ты, грунтовые воды, загрязняя их.
Существуют 135 изомеров диоксинов, десять из
которых высокотоксичны.
В начале 90-х годов XX века предельно допусти­
м ая ко н ц ен тр ац и я диоксинов составляла 0 ,2 6 —
0 , 2 0 пг/л (пикограмм, 1 пк = 1 0 ~^^ г ).
В России есть города, которые загрязнены диок­
синами: Дзержинск, Стерлитамак, Кемерово, Пав­
лоград и др.
Диоксины относятся к первому классу опасности
канцерогенного и имуногенного характера. У лю­
дей, занятых на производстве, где выделяются ди­
оксины, наблюдается импотенция (у мужчин), вы­
кидыши (у женщин) и т. д.
В России (1994 г.) была разработана программа
«Защита окружающей природной среды и населе­
ния от диоксинов и токсиноподобных веществ».
Токсичными являю тся поверхностно-активные
вещества (ПАВ), снижающие поверхностное н атя­
жение воды. Они широко используются в различ­
ных областях жизни общества:
• моющие средства —детергенты;
• парфюмерия и косметика (зубные пасты, лось­
оны, кремы и пр.);
• отбеливатели, красители и смачиватели;
• эмульгаторы (например, дорожные битумные
84
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
эмульсии для обеспыливания автомобильных
дорог);
охлаждающие
• жидкости для огнетушителей и т. д.
В 1995 г. в мире было изготовлено более 10 млн
тонн ПАВ.
ученый
Каммонер: «Замена мыла детергентами не сделала
нас чище, чем были, но окружающую среду она сде­
лала более грязной».
В питьевой воде концентрация ПАВ в некоторых
местах достигает 1,7 мг/л.
Токсичная концентрация ПАВ для рыб составля­
ет 0,05 мг/л. В водную среду и почву попадают и
тяжелые металлы, которые относятся к I, II и III
классам опасности (табл. 6 ).
Поэтому вода должна подвергаться и подвергает­
ся различным методам очистки:
• фильтрация, центрифугирование, отстаивание
(крупные частицы) и др.;
03коагуляция, флокуляци^
действие и др.
Вода классифицируется по величинам pH (степеагрессивности):.
pH < 6 , 0
агрессивная;
pH = 6 ,0 -6 ,5
слабо агрессивная;
pH = 6 ,5 -8 ,0
неагрессивная;
pH = 7,0
нейтральная
загрязнения
30000 мг/л.
пы
85
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 6
Наименование элемента
Ртуть
Свинец
Селен
Олово
Магний
Кадмий
Мышьяк
Кобальт
Медь
Никель
Оксиды железа (ржавчина)
Концентрация, мг/л
0,0003
0,0003
0,0001
0,02
0,005
0,0003
0,003
0,0004
0,002
0,001
0,04
Класс опасности
1
1
1
И
III
1
II
II
II
II
III
Естественное обновление воды происходит в тече­
ние длительного времени. Так, в Средиземном море
она обновляется лишь через 80 лет. Особенно опасны
сточные воды, которые содержат нефтепродукты,
ПАВ и др. вещества. Они имеют специфический за­
пах, окраску, температуру, величину pH. Эти пока­
затели определяются в соответствии с Госсаннадзором по «Правилам охраны поверхностных вод от заг­
рязнений» и нормативно-техническими документа­
ми. Считается, что Санкт-Петербург снабжается эко­
логически чистой водопроводной водой. Она забира­
ется из Гдовского водоносного горизонта, который
защищен 600-метровым слоем кембрийской глины.
Так, полюстровская вода добывается с глубины
5 -1 2 м.
Для нормального водоснабжения городу требует­
ся около 2 0 0 млн л воды в год.
Самой чистой водой является подземная. Каль­
ция в воде должно быть от 5 до 200 м г/л.
86
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
В невской воде его содержится 5 м г /л . Она отно­
сится к м ягкой.
К питьевой воде предъявляю тся следующие тре­
бования:
• бактериологическая безопасность;
• допустимое содержание примесей после водо­
о ч и с т к и и т р а н с п о р т и р о в к и . О ксид ж е л е з а
(Ғе„0„) относится к III классу опасности (допу­
стим ая концентрация — 0,04 м г/л )
I
лей к а л ь ц и я и м агн и я. К такой воде относится
вода р. Невы;
ж е с т к а я вода сод(
к а л ь ц и я и м агния;
• очень ж е стк ая вода — более 9 м г-экв/л .
Сравнение водопроводной и дождевой воды п р и ­
ведено в табл. 7.
Существует четыре метода очистки воды: м ех а­
н и чески й , х и м и ч еск и й , биологический и ф и зи к о ­
хи м и чески й .
М еханическая очистка прим еняется д л я вы деле­
н и я из сточных вод нерастворимы х м и н еральн ы х и
неорганических примесей. Она чащ е всего яв л я ется
предварительной очисткой. Суть метода — пропус­
кан и е воды через отстойники, сита, м еханические
реш етки, песколовки, активи рован н ы й уголь. П ри
этом эффективность очистки воды достигает до 95% .
Д л я зад ер ж к и к и сл ы х загрязн ителей использую тся
разли чн ы е вещества: оксид к а л ь ц и я , и звестн як, до­
лом ит, гаш ен ая известь, каусти ческая сода, раствор
ам м и ак а в воде, а т а к ж е взаи м н ая н ей тр ал и зац и я
I
87
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 7
Сравнение водопроводной и дождевой воды
Хараістеристика воды
ветность. балл
Запах, балл
Водоп роводная
17-19 до 35
1-2 (из-под крана)
Дождевая
< 11
> 1,27
0,1 (очистка
Железо, мг/л
>0,18
Жесткость (содержание
кальция, магния), мг>экв/л
сл^^ае
вод, окисление воды
нецелесообразности извлечения токсичных веществ,
например, сероводорода (HgS) (а), веществ, содержа­
щих цианистую группу (б):
а) H,S
+
О,
S
О,
+
Н
,0
2“
~2
3 H^S + О3
NaCNO
+ О2
А
^ ^ ^
б) NaCN + О2
Используется также электролитическое обезвре­
живание воды.
К физико-химическим методам очистки воды от­
носятся:
• коагуляция;
• флотация;
• ионный обмен;
• сорбция (поглощение растворенных в воде орга­
нических веществ).
Коагуляции подвергаются, в большинстве случа­
ев, производственные сточные воды, которые, как
правило, представляют собой слабо концентрировгінК И С Л Ы Х И ОСНОВНЫ Х
Г
88
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ные эмульсии или суспензии с размерами частиц
0,001—0,1 мкм. Частицы имеют положительный и
отрицательный заряды, поэтому способны укруп­
няться, слипаться, в результате и происходит про­
цесс коагуляции.
Вместо коагулянтов можно использовать водора­
створимые полимеры, содержащие гидроксильные
группы, сульфо- и аминогруппы. Такие вещества
называют флокулянтами.
Для очистки воды, содержащей неорганические
и органические вещества, используется также сорб­
ционный метод, основанный на пропускании воды
через сорбенты — активированные угли, помещен­
ные в колонку. Загрязнители удаляются с помощью
промывки растворителями, паром.
Ф лотация —метод, основанный на образовании пеного слоя за счет различия в смачиваемости веществ.
Пузырюк воздуха как бы прилипает к частице, кото­
рая всплывает на поверхность. Этим методом подвер­
гаются очистке сточные воды, содержащие ПАВ, не­
фтяные продукты. Метод удобен и экономичен.
Метод ионного обмена основан на ионообменных
процессах между компонентами по схеме:
катионный обмен — Ме^"^ + 2 Н^К“ —» МеК 2 + 2 Н^;
анионный обмен —
+ 2 АОН —>
SO^ + 2 0 Н “.
«Посаженные» на ионит ионы необходимо снять
с помощью раствора кислоты —для раствора катио­
нита и щелочи —для раствора анионита с последующей отмывкой водой.
Метод позволяет производить глубокую очистку
воды от м ы ш ьяка, фосфора, ртути, цинка, меди,
89
Основы общей и инженерной экологии
радионуклидов, а затем производить утилизацию
перечисленных элементов с целью их вторичного
применения.
Осадки, образующиеся при очистке сточных вод,
либо захораниваются, либо сжигаются. Последний
метод наиболее безопасен и экономичен. В СанктПетербурге построены заводы для сжигания осад­
ков сточных вод. Это позволило:
• в 1 0 —1 2 раз снизить затраты на транспортиров­
ку осадков к месту складирования и снизить
возможность загрязнения природной среды;
• сжигание производится за счет теплотворно­
сти самого осадка, а утилизируемое тепло ис­
пользуется для нужд переработки и для дру­
гих целей;
• в процессе сжигания образуется экологически
безопасная зола, которая может использовать­
ся как наполнитель при получении асфальто­
бетона, а последний — в дорожном строитель­
стве, при гидроизоляции крыш промышленных
и гражданских зданий и сооружений.
При этом сохраняются леса от вырубки, чище
становятся воздушная и водная среды.
Метод биологической очистки сточных вод осно­
ван на аэробных биохимических процессах в есте­
ственных условиях (в биологических прудах, по­
лях орошения), а такж е — на биофильтрах (аэротенках).
Аэротенк —это железобетонный резервуар, через
который протекает вода, взаимодействуя с актив­
ным илом, бактериальные клетки которого питают­
90
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ся загрязнителями сточных вод (они же и сорбиру­
ют взвешенные вещества). Однако такие воды тре­
буют дезинфицирования, например, хлором, что
снижает экологичность метода.
Выпуск воды в водоем допускается при наличии
различных загрязнителей и взвешенных веществ в
пределах 15—20 мг/л.
Поэтому к потребителям воды предъявляю тся
высокие требования. Существует четыре направле­
ния экономии чистой воды:
• не производить на используемых территориях
гидромелиоративные, лесомелиоративные агро­
технические и санитарно-технические меро­
приятия;
• бережно расходовать поливные, грунтовые, ар­
тезианские воды;
• сооружать очистные устройства для воды;
• предусматривать мероприятия, обеспечиваю­
щие охрану и воспроизводство рыбных запасов
(мосты, мостовые переходы и пр.).
Ввод в эксплуатацию предприятий, цехов-агрегатов, сбрасывающих сточные воды без необходимой
очистки, запрещается.
Д ля хранения загрязненной воды используются
следующие сооружения:
• накопитель ж идких однофазных стоков с це­
лью недопущения заражения поверхностных и
подземных стоков;
• пруды, накопители, испарители (для сильно
загрязненных стоков);
91
Основы общей и инженерной экологии
• овражные пруды — в оврагах, балках с плоти­
нами, как выделенные сооружения;
• котлованные накопители в выработках старых
карьеров;
• шламохранилища с изолированными стенами
в системе водоснабжения и канализации.
Особые требования предъявляются к водам рек,
которые используются во всех областях ж изнедея­
тельности человека.
На Земле имеется более 20 млн рек. Их общая
протяженность составляет 67 млн км.
На территории бывшего СССР было около 3 млн
рек, общей протяженностью более 1 0 млн км.
Например, длина р. Дон составляет 1 870 км, пло­
щадь бассейна —422 тыс. км^, средний расход воды
935 mV c. Река имеет Цимлянское водохранилище,
ГЭС. Соединена с р. Волгой Волго-Донским судоход­
ным каналом.
Реки являются важным звеном круговорота воды
на Земле. Они подразделяются на две группы: гор­
ные и равнинные.
Горные реки характеризуются быстрым течени­
ем, текут обычно в узких долинах. Равнинные реки
имеют более медленное течение. Река Дон относит­
ся к равнинным рекам, имеет более медленное тече­
ние, широкие террасы и долины по сравнению с
другими реками.
Реки являются естественным водным путем, по­
стоянным возобновляемым источником гидроэнер­
гии, местом обитания рыб и пресноводных организ­
мов, требующих экологической безопасности.
92
t
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
На берегах рек располагаются, как правило, по­
селения вплоть до больших городов с миллионами
людей, поэтому воды рек сильно загрязняются про­
мыш ленными и бытовыми сбросами, дождевыми
водами, стекаюш;ими с берегов и приносяш;ими в воду
различные загрязняющие веш;ества вплоть до ток­
сичных.
Сбросы вод в реку могут быть как управляемы­
ми, так и неуправляемыми, особенно воды, которая
попадает в водные объекты в результате аварий на
берегах и на воде.
Реки постоянно выносят в Мировой океан около
3 , 5 млрд т минеральных веш;еств, из которых около
1,8 млрд т выпадают в донный осадок. Около 1,7
млрд. т минеральных веществ находятся в воде в
растворенном состоянии. От их концентрации зави­
сит воздействие воды на все живые организмы, на­
ходящиеся в ней, а также качество питьевой воды и
воды, используемой в сельском хозяйстве, которой
пользуется все человечество.
Поэтому необходимо постоянное принятие мер,
направленных на ограничение или снижение, а то и
исключение загрязненных сбросов и выбросов раз­
личных, не характерных для воды, веществ в реки.
Загрязнители воды могут быть сложными по х и ­
Распрострамическому составу и по токе
ненными видами загрязнения
нефтепродукты, из нее получаемые, в результате
случайной
утечек
с другими промышленными и городскими стоками.
93
Основы общей и инженерной экологии
Сотрудники научно-исследовательского институ­
та экологии человека и гигиены окружающей сре­
ды им. А.Н. Сысина на основании проверки питье­
вой воды в 75 городах России составили перечень
42 веществ, наиболее распространенных в питьевой
воде. Из них 52% веществ не имеют гигиенических
нормативов, т. е. их влияние на здоровье человека в
настоящее время неясно. Однако известно, что заг­
рязненная вода, попадая в организм человека, вы­
зывает 70—80% всех известных заболеваний:
• респираторные заболевания (бронхит, ренит);
• заболевания желудочно-кишечного тракта (га­
стрит, дуоденит);
• аллергические проявления (экзема, нейродер­
мит);
• инфекционные заболевания.
При проверке воды в 1999 г. оказалось, что она
не отвечает санитарным требованиям в 28,9% слу­
чаев. В некоторых регионах вода не отвечает нор­
мам ГОСТа, санитарным нормам по эпидемиологи­
ческой опасности.
Рассмотрим пример оценки санитарного состоя­
ния водоема.
Задача. Определить и оценить санитарное состояние
водоема, если в нем обнаружено:
— содержание нитратов по азоту — 5 м г/л;
— тринитротолуола — 0,3 мг/л;
— толуола — 0,1 мг/л;
— при предельно допустимой концентрации их 10; 0,5;
0,5 м г/л соответственно.
94
{
І
А
J
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Реш ение. Водоем по содержанию веществ должен
удовлетворять требованиям:
^ і/^ іп д к
^ г/^ 2п д к
•••• ^|/^ІПДК
-
При заданных показателях:
5 / 1 0 + 0 ,3 / 0 ,5 + 0 ,1 /0 ,5 = 1,3.
Вывод: санитарное состояние водоема не удовлетво­
ряет предъявляемым требованиям, что предопреде­
ляет необходимость разбавления загрязненной воды
чистой
или проведения ее очистки.
Кратность разбавления определяется по выражению:
С загр
<
пкр X Спп„,
ПДК'
где:
~ концентрация загрязнителя, м г/л;
— кратность разбавления;
ПДК — предельно допустимая концентрация, м г/л.
^р=
= 5 / 1 0 = 0,5 раз.
Вывод: вода способна к самоочищению под воздей­
ствием энергии солнца или разбавления.
Если загрязнение велико, то воду необходимо
подвергать очистке, для чего и существуют различ­
ные методы.
Следует отметить, что в питьевой негазированной
столовой воде, когда она находится в открытой бу­
тылке длительное время, образуются бактерии, гриб­
ки, плесени в количествах, превышающих норму в
несколько раз, а также кишечные палочки. Это про­
исходит в тепле. Поэтому такую воду можно упот­
реблять, только тщательно прокипятив.
95
Основы общей и инженерной экологии
Отрицательное воздействие на живые организмы
в воде оказывают поверхностно-активные вещества,
снижающие поверхностное натяжение воды. Обыч­
ные мыла относятся к поверхностно-активным ве­
ществам анионного типа. ПАВ широко применяют­
ся в качестве стабилизаторов дисперсных систем
(эмулызий, суспензий), диспергаторов, пленкообразователей и моющих средств.
Первое моющее средство было получено в России
в X V ni веке. Его вывозили в другие страны. Все
вещества такого типа проходят токсикологическую
и экологическую проверки: воздействие на кожу, ды­
хательные пути, глаза и действие на организм чело­
века в целом.
ПАВ используются в водной среде, попадают в
очистные сооружения, на поля орошения, в реки и
озера или, минуя очистные сооружения, сразу в реки
или озера.
В этих объектах происходит их биохимический
распад; если этого не происходит, то природной сре­
де наносится непоправимый экологический ущерб:
заболевают и гибнут рыбы, водоплавающие птицы,
замедляется рост водяных растений. Поэтому по
действующим стандартам ПАВ выпускаются про­
мышленностью в зависимости от биологической разлагаемости. В зависимости от этого ПАВ делятся на
три группы:
1 —биологически хорошо разлагающиеся (не менее
85%);
2 —биологически средне разлагающиеся (70—80%);
3 — биологически трудно разлагаю щ иеся (менее
7 0 % ).
96
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Поэтому в промыш ленности существует список
ПАВ для их применения в зависимости от биологи­
ческой активности. П ром ы ш ленное производство
ПАВ растет. К середине 90-х годов X X века их было
произведено в мире более 10 млн тонн (в 1960 г. около 2 млн тонн).
Некоторые ПАВ, например, в состав которых вхо­
дят соединения фосфора, при стирке требуют боль­
ше воды, повыш енной температуры, что предопре­
деляет увеличение затрат, но уменьш ает экологи­
ческую безопасность воды.
Попавшие в водоемы ПАВ опасны для рыб (допу­
стимая концентрация для них 0,05 м г/л ). Д афнии,
ф и то п л ан к то н гибнут при к о н ц ен тр а ц и и ПАВ в
5 м г /л за 10 100 часов.
В питьевой воде концентрация ПАВ мож ет дос­
тигать лиш ь 1,7 м г/л . Однако знаний в этой облас­
ти в настоящее время недостаточно, хотя строение
и м олекулярны й состав ПАВ хорошо изучены.
М олекулы ПАВ имеют следующую общую фор­
мулу:
R
где: R
ароматиче-
икалом
держ ать в цепочке от 8 до 2 0 атомов углерода; гид­
рофильная часть (R') - это группы: ОН; — СООН; —
SO.H; - NH„; - NHCO и др.
4
А. Платонов
97
Основы общей и инженерной экологии
ПАВ
на три группы:
• анионоактивные (анионные):
Н^О
RCOONa
RCOO- + Na+,
такие растворы имеют щелочную среду;
• катионоактивные:
R^N+X- ^ R^N+ + Х-,
где: R — радикал отдельных углеводородов, Та­
кие растворы ПАВ имеют кислую среду;
• амфолитные —двухзарядные:
N^Hg - (СН,)^ - С00-.
Такие растворы имеют нейтральную среду, хотя
в кислой среде они катионоактивны, а в щелочной
— анионоактивны;
• неиногенные ПАВ, ионов в воде не образуют.
ПАВ могут быть низко- и высокомолекулярны­
ми.
наличии
ных средах образуется высокий слой пены, что зат­
рудняет работу речного транспорта. Это было заме­
чено в таких больших городах Европы, как Париж
и Берлин.
Задача заключается в создании биологически раз­
лагаемых или, так называемых, мягких синтетиче­
ских ПАВ.
9
98
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
2.4. Биосфера
Термин «биосфера* происходит от греческого bios
— ж и зн ь и «сфера* — часть Земли. Он был предло­
жен в 1876 г. Э. Эзюсом. А м ериканский у^іеный
Кресма Маррисон дал следующее определение поня
тию «жизнь*: «Ж изнь — это скульптор, даю щ ий
форму всему живому. Это художник, вытачиваюи^ий
форму каж дого листка, дерева, определяю щ ий цвет
каж дого цветка; ж и зн ь — это м узы кант, обучивший
птиц петь песни, насекомых издавать звуки, призы ваю щ ие ими друг друга; ж изнь — это тончаиш ии
хи м и к, дающий вкус плодам, запах цветам; это х и ­
м ик, синтезирующ ий сахар и древесину из воды и
углекислого газа, даю щ ий кислород, необходимый
для всего живого. Ж и зн ь — явление сложное и до
конца не постигнуть ее механизм*.
Биосфера формировалась 4 млрд лет назад. В это
время сформировалось и единство ж ивой и неживой
природы.
Строение биосферы приведено на рис. 9.
Велика роль биосферы:
1. Концентрационное накопление в процессе ж и зн е­
деятельности организмов химических элементов,
например, морские организмы накапливаю т к а л ь ­
ций, а токсичные вещества приводят их к гибели.
2. Энергетическая ак к у м у л я ц и я солнечной энергии,
н ап ри м ер, ф отосинтез. Э нергия п еред ается по
пищ евои цепи, рассеи вается, н а к а п л и в а е т с я в
организме: почва — корова — молоко — человек.
3. Д еструктивная — разлож ение и м ин ерали заци я
органических веществ до COg, HjO, NHg, H ,S СН^.
99
Основы общей и инженерной экологии
I
I
I
I
CQ
О
Ш
О
СО
X
СО
X
03
о.
о
со X
о. м
о X
X
с:
J3
ф
X
ft
СО S
Q. X
0 ) со
S
■Өо
о
со
X
о
U X
О ш
S с;
ю
W
о .
CD
О
О
S
\о
CD
I
о
а
X
CD
О
Q-
а
о .
и:
X
X
о
<
х
>
X
X
аQ . стз
о.
о:
О
О)
I
о о
о о
Q
.
о.
с: С
С-) о
стз
со
о. о.
СТЗ со
Id* =г
X
со
Q.
со
Q.
2
о:
I
®
®
о ^
2
2
2 0
о о .о Г ^
с ч »m
со
со
СО
\о
о
н X
-Ө ф ссо;
X
I
о
о
о
ю
с£ Q .
О)
о
0 НО)
(Q
СО
т
о
с
О
л
о
100
о .
структура
Бактерии, грибки и прочие микроорганизмы воз­
действуют на минергшы, извлекая из них элемен­
ты: Са, К, Na, Р, S, включая их в жизненный цикл.
4. Средообразующая —создает баланс в природе, ста­
бильность экологических условий существования
живых организмов. Состав воздуха постоянен.
5. Транспортная —перенос химических элементов в
почве, воде, живых организмах.
В сферах Земли присутствует около 50 химиче­
ских элементов, основная доля из них падает на кис­
лород - 50% , углерод - 18%, водород - 10%, ос­
тальные
алюминии
рий и др.
Общая масса живого вещества на Земле
скому в конце 20-х годов XX в. составляла 10^® тонн.
На растения из них приходится 99,2% , на живые
организмы — 0 , 8 %.
Биосфера состоит из флоры (растительные орга­
низмы) и фауны (живые организмы).
Флора и фауна. В Римской мифологии Флора —
богиня цветов и весеннего цветения. Фауна — боги­
ня лесов и полей, покровительница животных. Со­
вокупность видов животных, обитающих на опреде­
ленной территории (орнитофауна — птицы, ихтио­
фауна — рыбы и т. д.).
В связи с этим биосфера является тонкой состав­
ляющей сфер Земли и требует, как и другие сферы
своей защиты. Однако при этом надо иметь в виду
особенности этой защиты, рациональное использо­
вании растительных и животных ресурсов: лесных,
101
Основы общей и инженерной экологии
кормовых угодий, технических растений, особенно
редких, исчезающих видов, а такж е диких ж ивот­
ны х, птиц, полезных насекомых, например, для
получения натурального ш елка, меда, медицинских
препаратов. Это необходимо осуществлять путем
регламентации охоты на животных, исключения
браконьерства, планируемой вырубки лесов, обеспе­
чивающих все живое кислородом.
Каж дый вид животного занимает в природе —
экосистеме —свое определенное место —нишу и вы­
полняет определенную работу (функцию). Одни орга­
низмы потребляют листья растений (филлофаги),
другие — древесные ткани (ксилофаги), третьи —
мертвые организмы (сапрофаги), поддерживая в эко­
системах энергетические процессы обмена веществ
и саму жизнь.
Таким образом, биосфера — это единственное ме­
сто обитания человека, ее нельзя ничем заменить
(закон незаменимости биосферы), что предопреде­
ляет к ней особо бережное отношение.
Энергетика и продукция экосистем
В экосистеме (биосфере) происходит постоянный
обмен веществами и энергией организмов с внеш­
ней средой. Главное свойство организмов — способ­
ность к усвоению химических веществ, к самооб­
новлению. Животные, растения и микроорганизмы
связаны между собой постоянным обменом и энер­
гией с окружающей средой.
Экосистема как термин был введена английским
ученым
102
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ал, в котором все ж ивы е организмы, находящ иеся
во взаимодействии со средой, функционирую т к ак
единое целое.
Биосфера не может функционировать без энер­
гии (от греческого energeia —действие, деятельность).
Это общая количественная мера различны х форм
движ ения материи. Благодаря этому все явлен и я
природы связаны воедино. Существует четыре вида
энергии: м еханическая, ядерная, хим ическая и теп­
ловая.
Э н ерги я — это способность производить работу.
Основным источником энергии на земле является
Солнце. Его общ ая энергия составляет 4 x 1 0®® эрг/с.
Н а Землю падает лиш ь 2x10'® долей. Энергия при
измерении вы раж ается в кД ж (килодж оулях) Р ас­
тения используют менее 0,5% солнечной энергии.
Один грамм сухого органического вещества содер­
ж и т 18,7 к Д ж , или 4,5 ккал .
Энергия 1 г животного мяса содержит 23,5 к Д ж
(5,6 ккал). Д ля образования 1 кг говядины необхо­
димо затратить 70—90 кг травы.
Взаимосвязь энергии и экосистем — это ж изнь.
В экосистеме осущ ествляется пищ евая цепь для
поддерж ания ж и зн и ж ивотны х и растений. Ее м о ж ­
но представить в виде пирамиды: зл ак и — ку зн еч и ­
ки — л ягу ш к и — змеи —орлы (при этом происходит
сниж ение массы и энергии).
Часть энергии теряется в виде тепла и расходует­
ся на ды хание, ум еньш аясь в несколько раз.
выражалась в килокалориях (ккал)
103
Основы общей и инженерной экологии
Расход солнечной энергии (%):
30;
• отражение
• превращение в тепло
46;
• на испарение (осадки)
23
• преобразование (ветер, волны)
0 ,2 ;
• расход на фотосинтез (в биосфере) 0 , 8 .
Энергия в природной среде накапливается в виде
органического топлива: нефть, кам енны й уголь,
торф, сланцы и т.д., которое бесконтрольно расхо­
дуется человеком.
Энергия Солнца расходуется в следующих направ­
лениях:
• построение органических веществ (фото-, хе­
мосинтез);
• дыхание;
• теплообмен;
• выполнение движения (передвижение, уход от
врага, поиск пищи и т.д.).
За счет энергии Солнца происходит построение
органического вещества в реакциях фотосинтеза (хе­
мосинтеза), т.е. энергия Солнца накапливается в ве­
ществе — экосистеме.
Фотосинтез является единственным биологиче­
ским процессом, который идет с увеличением сво­
бодной энергии и обеспечивает доступной химиче­
ской энергией все земные организмы.
На Земле ежегодно усваивается 3 млрд тонн ди­
оксида углерода и образуется 150 млрд тонн орга­
нических веществ с выделением 2 0 0 млрд тонн ки с­
лорода по схеме:
104
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
h\)
6С0, + 6Н ,0
С .Н ,А + во,.
Если бы «ЯЩИК* был герметичным, то его живое
содержание (город, озеро) не вынесло бы «заключе­
ния» — изоляции —и погибло.
Существование экосистем возможно лиш ь при
притоке энергии и вещества.
Различные организмы в экосистеме образуют пи­
щевые цепи и сети. Пищевая цепь — это ряд орга­
низмов, связанных между собой односторонненап­
равленной передачей энергии от ее источника (автотрофа) к ее потребителю (гетеротрофу). Они постро­
ены по уровням, сходным по типу питания организ­
мов. Эти уровни называют трофическими.
Пищевые цепи различны по длине. Например,
короткая цепь;
трава
—>
(продуцент)
заяц
кролик
(консумент
I порядка)
лиса
(консумент
II порядка)
Длинная цепь:
сосна
тли —> божья коровка
пауки
насекомоядные
птицы —> хищные птицы.
Пищевые цепи не изолированы друг от друга, а
тесно связаны, переплетены и составляют пищевые
сети — паутину питания, например:
сова
Т
заяц
І
—>
человек
лиса —> хищная птица
І
волк
105
Основы общей и инженерной экологии
Все ж ивотны е, растения и м икроорганизм ы повеществ
окруж аю щ ей средой.
П ри этом в биосфере протекаю т процессы синте­
за и разруш ен и я слож ны х органических веществ до
простейш их — м и н ер ал и зац и я веществ.
Д л я того, чтобы все процессы в биосфере проте­
к а л и и не прекращ ались, необходим непреры вны й
процесс —круговорот биологически важ н ы х веществ
(синтез —распад —синтез — распад и т.д.). П роисхо­
дит биологический круговорот вещ ества. Это повто­
р яю щ и й ся процесс на Земле — превращ ение и пере­
м ещ ение вещ еств в природе: круговорот воды, г а ­
зов, х и м и ч еск и х элементов (кислорода, углерода,
водорода, к а л ь ц и я и др. биогенны х элементов).
В основе круговорота на Земле и леж ит фотосинтез.
Д л я постоянного ф у н к ц и о н и р о в ан и я биосферы
необходим непреры вны й круговорот веществ —к р у ­
говорот биологический. В его основе и л еж и т про­
цесс фотосинтеза.
В ели ка роль в биосфере м икроорганизм ов (м и к ­
роорганизм ы , м икробы — м ельчай ш и е, преи м ущ е­
ственно одноклеточны е организм ы , видим ы е толь­
ко в м икроскоп: бактерии, м икроскопические гр и ­
бы и водоросли). Они играю т больш ую роль в к р у го ­
вороте вещ еств в природе, способны сущ ествовать в
разн ы х к л и м ати ч еск и х услови ях (горячие источни­
к и , дно океана, снега, горы и пр.). Они использую т­
ся в виноделии, хлебопечении, в производстве бел­
к а, ам инокислот, витаминов^.
' П атогенны е микробы вы зы ваю щ ие заболевания всех ж и
вых организм ов (человека, ж и в отн ы х, растений).
106
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
К 1980 г. было известно около 300 видов бакте­
рий (их открытие и описание заняло 100 лет — 3
рода в год), а за период с 1980 по 1986 гг. (т.е. за 6
лет) — было признано наличие в биосфере еще 103
новых видов бактерий.
Существуют меж дународный «Кодекс ном енкла­
туры бактерий», их список.
Теперь доказано, что именно бактерии сотни м и л ­
лионов лет назад составили исходную биологиче­
скую систему Земли. Они стали базисом — основой
нынешней системы живого мира.
Чтобы знать ж и зн ь, надо знать вклад м икроорга­
низмов в биохимические процессы.
П ри м ер. В атмосфере содержится метан не толь­
ко антропогенного происхож дения, но и микробно­
го, бактериального. Его образуют метанообразующие
бактерии, заверш аю щ ие анаэробное (без атмосфер­
ного кислорода) разлож ение органического вещества
в увлаж ненны х или болотистых почвах. При этом
участвует целое сообщество бактерий, связан н ы х
м еж ду собой п и щ евы м и св я зя м и . К о н ц ен тр ац и я
метана растет до 1 , 2 % в год, что говорит об изм ене­
нии условий сущ ествования бактерий.
А эробны е ж и в ы е о р г а н и з м ы — развиваю щ иеся
только с потреблением кислорода.
Энергию получают в результате процессов окис­
ления.
Все ж изненны е процессы на Земле протекают под
действием потока энергии Солнца.
Схема потока энергии Солнца и ее расходование
в экосистемах приведены на рис. 1 0 .
107
Основы общей и инженерной экологии
Энергия
длинноволнового
теплового
излучения
Поток
энергии
солнца
Энергия
потребления,
поглощения,
рассеяния
Энергия
рассеяния
в тепловой
форме
Энергия,
используемая
на дыхание
у
Неиспользованная
энергия
Потеря энергии в виде
экскрементоЕ
и выделений
Рис. 10. Схема потока энергии Солнца
и ее расход в экосистем е
Сказанное предопределяет решение задач по за­
щите биосферы. Они те же, что и для других сфер
Земли (атмосферы, гидросферы, литосферы). Но,
кроме того, для биосферы необходимо осуществле­
ние следующих мер:
1. Рациональное использование растительны х
ресурсов (леса, пастбища и т.д.), сохранение редких
и исчезающих видов растительных организмов.
2. Рациональное использование и охрана диких
животных, птиц, рыб, полезных ископаемых, как
не возобновляемых ресурсов, полезных насекомых,
например, для получения ш елка, меда, медицин­
ских препаратов, опылителей и т.д., регламентация
охоты на диких зверей, птиц и животных.
занимает в экологиче
свое
108
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ную работу. Одни потребляют листья (филлофаги),
другие - древесные ткани (ксилофаги), третьи — от­
мерш ие организмы (сапрофаги). П оддерж ивая эти
ппопессы. ж ивы е и растительные организмы поддерсистемах
веществ
жи
ниша
вотных и растений.
Н а схеме рис. 11 приведены нап равлен и я вм еш а­
тельства человека в биосферу в процессе своей ж и з ­
недеятельности .
При рассмотрении сфер Земли в последнее время
выделяю т терробиосферу. Это часть биосферы в п ре­
делах суши: на ее поверхности и на глубине. Она
вклю чает в себя фитосферу и литосферу.
Д ля сохранения биосферы человек долж ен осуш;ествлять следуюш,ие основные н ап равлен и я своей
деятельности:
1. Внедрение в производство безотходных и м а­
лоотходных технологий.
2. Недопущение или сниж ение до П Д К поступа­
вещест
ю щ их
ландш аф та
ление наруш енны х.
4. Н енаруш ение экологических ф ун кц и й лесов.
5. Борьба с опусты ниванием и эрозией земель.
6 . О храна ген ети ч еск о го р а зн о о б р а зи я ж и в ы х
организмов и растений в природе.
7. М ониторинг природной среды.
8 . Получение инф орм ации о состоянии при род­
ной сферы и мерах по ее улучш ению .
109
Основы общей и инженерной экологии
П
О
СО
Q.
О)
со
3
C
t
X
О
О
03
с;
CQ
а;
(D
о
сой
со
о.
0)
S
X
0)
3
о.
со
со
о.
S
CD
S
X
CD
X
со
СЕ
О.
L_
СО
СО
О
О)
а
о
е;
>«
Q.
0)
о -Ө
0
К
о
U о
л S
с: V
O
О)
н со
со
3
о
2
О)
т
О)
X m
X О
О о
I о
X о. X
ф л
CD X
2
С 2
(D
^ СО
Ct c t
о о
CD с:
О)
3
>>
о
L0
1
с;
J3
<D
о.
со
со
о.
ш
со
О)
о
с:
Ф
3*
со
GQ
О
jQ
с;
CU
о:
со
S
со
о.
VD
3
О)
О
CQ
о:
S
X
CD
CD
с:
ш
о
со
со
со
3СІ
X
со
CL
с
со
с;
О
)
S
Iсо
ш
о
со
с:
о
с
о
О
с;
CD
СХ
CD
О
X
о.
о
L.
(D и:
Л S X
X X л
5 ф X
0) c:t 2
со со ф
CI с: со
о
d ct
с
о о
с. m
ф
J) о ск
1—VD X
п СО со
Q. CLO
со о .
1— СО >»
О О.
110
со
Ф
схз
о
ф
3"
о
CL
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
2.5. Уровни организованности жизни
Термин «организация» (от ф ранцузского organi­
zation) — стройны й вид, в н у тр е н н я я уп орядочен ­
ность, согласованность взаи м одей стви я более или
менее диф ф еренцированны х и автоном ны х частей
целого, обусловливаю щ ая его строение, ж и зн ь орга­
низована на разли чн ы х уровнях — от м олекулярн о­
го до биосферного.
Ж и зн ь — одна из форм сущ ествования материи,
закономерно возникаю щ ая при определенны х усло­
ви ях в процессе ее развития. О рганизм ы отличаю т­
ся от н еж и вы х объектов обменом вещ еств, разд ра­
ж и м остью , способностью к р а зм н о ж ен и ю , росту.
регуляции
виж ения
емостью к среде.
Ученые считают, что ж и зн ь во зн и к л а путем био­
генеза.
Согласно современным представлениям на «лест­
нице жизни» выделяется семь ступеней: гены —к л ет­
ки — органы — организмы — особи — поп уляци и —
сообщество. П ри этом п о п у ляц и я — это системы, со­
вокупность разновозрастных особей одного вида, обО
инф орм ацией
общ ими условиям и сущест
дим ы м и д л я поддерж ания численности в течение
длительного времени: общность ареала, п рои схож ­
дения, свободное скрещ ивание.
П о п у л яц и я характеризуется плотностью , р о ж д а­
емостью, смертностью. О рганизацию ж и зн и можно
представить схемой:
111
Основы общей и инженерной экологии
молекулярный уровень
клеточный
тканевый
органный
особь
популяция
вид
экосистема
(биосфера)
Д ля поддержания ж изни в природе осуществля­
ется круговорот веидества в двух видах: большой
геологический, абиотический — неживой и биотическии — живои.
В природе существует организованная система
организмов: особь — популяция — экосистема.
Особь
Особь, или индивид, происходит от латинского
individuum — неделимое, особенный живой организм.
Это элементарная единица ж изни на Земле (чело­
век, олень, волк, заяц, паук, ель, береза и пр.). Ос­
новной особенностью особи является наследствен­
ность, т.е. передача наследственной информации
посредством ген. Для особи характерна адаптация к
окруж аю щ ей среде — приспособление, например,
112
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
вы ж ивание человека в чрезвы чайны х ситуациях
(жары, холода и т.д.). Или, например, рогатая ящ е­
рица —животное пустыни. Она питается только му­
равьями, организм которых содержит неусвояемое
вещество - хитин (полисахарид). Муравьи - очень
мелкие организмы и их для питания надо много по­
едать, а для этого надо иметь большой желудок,
который приводит к изменению формы тела (в виде
бочонка), а это снижает подвижность насекомых, а,
следовательно, способность убегать от хищников.
Благодаря длительному естественному отбору (для
защиты от хищников) на поверхности тела ящ ери­
цы сформировались ш ипы. Подвижность ящериц
нападающих
Следующей
группировка
совокупность
Для
ющих сходно
дивид — один человек, популяция — группа, семья.
Существует несколько структур популяций;
• географическая — группа животных одного вида,
например, волки;
• экологическая популяция — группа разнополых
могут
ститься друг с другом;
микропопуляция —мелкая группа, например
птичьи
Популяции имеют определенные признаки:
1-й признак — возрастной:
• детская популяция;
113
Основы общей и инженерной экологии
• взрослая популяция — осуществляет воспроиз­
ведение организмов себе подобных;
• старческая популяция, не участвующая в вос­
производстве .
2-ой признак — определенное соотношение по­
лов (самцов и самок) при соотношении, не равном
1 :1.
3-й признак — по пространственной структуре
организации жизни:
• географическая популяция;
• экологическая популяция,
• микропопуляция.
Популяция всегда находится в динамическом раз­
витии. Величина ее изменяется (флуктуация) во
времени и пространстве.
Человек управляет численностью популяций в
двух целях:
• использование в пищу;
• уничтожение с целью уменьшения при нанесе­
нии вреда (например, волки).
Поэтому в жизни, в биологии, сельском хозяй­
стве необходимо знать плотность популяции — чис­
ленность на единицу площади (на км^, га, м^), на­
пример, плотность — количество лосей определяет­
ся на га, а для мелкоорганизмов — на м^.
В характеристике популяций используются такие
факторы, как рождаемость и смертность, т.е. вос­
производимость.
Воспроизводимость —это увеличение популяции
во времени. Она зависит от типа животных. Напри­
мер, бактерии размножаются делением многократ114
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
но за часы, крупны е теплокровные ж и вотн ы е р о ж ­
дают 1 —2 детеныш ей за 1—4 года, насекомы е — 2 —3
поколения за год.
Ч еловек в результате своей ж изнедеятельности
сниж ает численность и структуру популяций ж и ­
вотных в результате охоты, лова (например, рыбы),
браконьерства и т.д.
В ж и зн и возникаю т и новые поселения ж и в о т­
ны х и насекомы х, например:
• в местах отходов и свалок появляю тся кры сы ,
мухи и т. д.;
• в ж и л и щ е человека — клопы , тар ак ан ы и пр.
Б ы вает, что для человека возни кает необходина­
регулирования
пример, волков
Много лет Т(
посаж ены
тусы. Последние разрослись так, что покры ли пло­
щ адь, равную А нглии. Л ю дям приш лось прим енять
кактусам и
которые питались только ими. У них не оыло в р а­
гов, и они быстро разм нож ились. В результате было
уто равновесие.
Следующей структурной единицей ж и в ы х орга­
низмов явл яется вид. Вид - это совокупность попу­
л я ц и й , особей. К аж дое ж ивое существо я в л я е т с я
представителем одного из миллионов видов, к а ж ­
дый вид состоит из нескольких популяций.
В настоящ ее время в биосфере обитают 10 млн
видов ж ивотны х и растений. Из них только около
2 м лн имеют названия.
115
Основы общей и инженерной экологии
В результате различных причин с начала XVII
века (1600 г.) исчезло 36 видов млекопитающих и
94 вида птиц.
В 1984 г, в Красную книгу СССР были занесены:
• 608 видов сосудистых растений;
• 32 вида мохообразных;
• 29 видов лишайников;
• 2 0 видов грибов;
• 9 видов рыб и т. д.
К 2000 г. были занесены в Красную книгу как
находящиеся под угрозой исчезновения:
• 236 видов млекопитающих;
• 287 видов птиц;
• 119 видов пресмыкающихся (змеи, ящерицы и др.);
• 36 видов земноводных животных.
За это время произошла массовая гибель китов.
В 80-х годах произошел их массовый выброс на аме­
риканское побережье.
Гибнут такж е городские парки и сады.
Например, в г. Дзержинске (Горьковской обл.),
городе химических производств.
Из природы исчезли такие виды животных, как
красный волк, туранский тигр, гепард, джейран (тип
горного козла), тюлень («монах с усами») и другие.
Любой вид животного, растения способен жить,
т. е. обитать, развиваться, питаться только в том
месте, где его «прописала» природа, в результате
эволюции —тысячелетнего развития —это место на­
зывается экологической нишей.
Ниша — это совокупность всех требований ж и ­
вотных и растений к условиям среды — экологиче116
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ский фактор (климат, аура — местообитание вида).
Аура — это пространственно ограниченная совокуп­
ность условий — биотической и абиотической сре­
ды, которая обеспечивает весь цикл развития осо­
бей, групп одного вида.
П рим ер. Нельзя представить ж изнь жирафа в
полярных льдах, а белого медведя — в Каракумах.
Одни рыбы - пресноводные, другие —живут в соле­
ной воде.
Экологическая ниш а —это лес, поле, озеро, пруд,
река и т. д.
Человек имеет свою экологическую нишу. Он ос­
воил тропики, субтропики по горизонтали и по вер­
тикали — до 3,5 км над уровнем моря. Однако ж и ­
вет человек лишь в пределах суши. Отсюда: человек
стремится снизить воздействие на него техногенных
факторов:
• хим ических (оксиды и др.);
• физических (шум, вибрация, электромагнит­
ные поля).
Живое вещество способно восстанавливать усло­
вия своего обитания в результате антропогенного
воздействия, т. е. самовосстанавливаться, самоочиш;аться по принципу Ле Шателье; «При возникно­
вении внешних возмуш,ений, нарушающих состоя­
ние окружающей среды, в биоте возникают процес­
сы, компенсирующие эти возмущения.
Н а земной поверхности нет химической силы,
более постоянно действующей и могущественной по
своим конечным последствиям, чем живые организ­
мы*
117
Основы общей и инженерной экологии
Как уже указывалось, в природе существует вза­
имосвязь жизненных процессов животных и расте­
ний. Гибель одного вида растений угрожает суще­
ствованию 1 0 и более видам животных организмов,
в том числе и некоторым насекомым, ответствен­
ным за опыление растений при цветении. Без пос­
леднего не может быть размножения и роста. Все
это происходит в экосистеме.
Существуют три условия экосистем:
• микроуровень, например, гниющее дерево;
• мезоуровень - лес, озеро, пруд;
• макроуровень — океан, континент.
Всем экосистемам присущи определенные п р и ­
знаки:
• поступление и передача энергии;
• взаимосвязь животных и растений со средой
обитания;
• круговорот питательных веществ.
К началу XXI века 63% экосистем разрушено.
Размеры экосистем не выражаются в физических
величинах — площадь, объем и т. д.
Мерой экосистем являются процессы, протекаю­
щие в них, и саморегуляция этих процессов.
Существует два вида экосистем: наземные и вод­
ные. Они различны по структуре и содержанию.
По структуре: они многоярусны, вертикально рас­
слоены.
Так, для леса этими ярусами являются:
• деревья 1 -й величины;
• деревья 2 -й величины (молодняк, поросль);
• травянистые растения;
мхи, лиш аиники.
118
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Животные организмы такж е занимают различные
ярусы , где расположены их экологические ниши
(насекомые, птицы, животные). При этом здесь мо­
гут быть виды, которые доминируют над другими,
т. е. занимают ведущее положение.
Например, главными лесообразующими порода­
ми являю тся ель, сосна и др., которые не только
доминируют формально, но и определяют многие
факторы среды:
• температурный режим;
• влажность;
• освещенность;
• почво-грунтовые условия (живые организмы,
микробы).
Леса занимают 2/3 живой материи. Они способ­
ны к воспроизводству. Велика их роль. Они защ и ­
щают почвы от эрозии, поставляют кислород. Лес —
источник сырья для обеспечения ж изни человека.
Из лесного сырья изготавливают 25 тыс. различны х
материалов
продукто
Однако на лес оказы вается большое антропо­
генное воздействие. Ежегодно (на 2000 г.) уничто­
ж ается до 11 млн га лесов, а восстанавливается
лиш ь около 10% . Эти данные говорят о сокращ е­
нии территории лесов на 0,6% в год. В среднем на
одного человека в России вырабатывается до 35 кг
бумаги, а в виде м акулатуры возвращ ается лиш ь
6 кг, что зависит от людей. Например, в Ш вей ц а­
рии на одного ж и теля собирается от 45 до 77 кг
м акулатуры .
119
Основы общей и инженерной экологии
Изменение лесной экосистемы в результате воз­
действия на нее человека можно представить следу­
ющей схемой:
вырубка леса (елового, хвойного) —> возникновение
лиственного леса (1—2 года) —> начало появления ели (5—6
лет) —> заметное вытеснение лиственного леса (30—50 лет)
—> полное вытеснение лиственного леса (80—120 лет).
Таким образом, происходит смена биогенезов на
одной и той же территории (суксеция) в результате
природных и антропогенных факторов.
Водные экосистемы
К водным экосистемам (водоемам) относятся оке­
аны, моря, озера, реки и ручьи, пруды и болота.
Они делятся на две группы: проточные (реки, ру­
чьи) и непроточные (озера, пруды, болота).
Водоемы характеризуются определенными каче­
ственными показателями: прозрачность, соленость,
содержание растворенных газов, солей, живых орга­
низмов, растений, а такж е — скоростью течения,
светопропусканием.
Природная система может существовать без по­
мощи человека. Однако он негативно на нее воздей­
ствует, вплоть до устройства искусственных экосис­
тем — пруды, озера, каналы и пр.
Человек нарушает равновесие в экосистемах, хищ ­
нически истребляя леса, животных, рыб и т. д.
В настоящее время считается, что человечество
пришло к экологическому кризису. Встал вопрос, и
возникли задачи по охране, защите окружающей
среды, чтобы человечеству не погибнуть.
120
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Все экологические системы разделены на два группо-типа: природные и искусственные экосистемы.
К природным экосистемам относятся: луга, тунд­
ра, пустыни, лес, море, озеро, океан.
К искусственным экосистемам относятся города
и другие поселения, агроэкосистемы, индустриаль­
ные зоны.
Схема анализа экосистемы с целью принятия ре­
шений по охране природной среды приведена на рис.
12 .
В экосистемах скорость синтеза органических
веществ преобладала над скоростью их разложения,
что явилось причиной уменьшения содержания уг­
лекислого газа и накопления кислорода в атмосфе­
ре. Именно растения сыграли основную роль в фор­
мировании геохимической среды Земли, благопри­
ятной для существования всех других организмов.
Накопившийся кислород сделал возможным появ­
ление и эволюцию высших форм жизни.
Избыток органической продукции 300 млн лет
назад привел к образованию горючих ископаемых,
на основе чего человек смог совершить промышлен­
ную революцию.
В атмосфере за последние 60 млн лет постоянно
соотношение кислорода ( 2 1 %) и диоксида углерода
(0,03% ).
Однако в природе наблюдаются процессы и с по­
ложительным балансом — тропический лес, мелкое
озеро, агроэкосистема, и с отрицательным балансом
— город, горная река.
Следует иметь в виду, что человек, ненамеренно
121
Основы общей и инженерной экологии
C
t
О
)
CL
О
О
X
dо
о.
о.
сг
0>
соо.
X
о
о
)
а>
3
О
)
о.
О О О «3 ^ ^
О Z СО О О.
о;
S
с;;
Q.
с
Q
О)
о
ш
а
о
о
л
со
со
CTS
со
<
и
X
о
CNJ
оS
о.
122
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
действуя, ускоряет процессы деградации абиотиче­
ской (неж ивой) и биотической (ж ивой природы).
В абиотическую компоненту входят:
• н ео рга н и ч еск и е вещ ест ва , участвую щ ие в обмене вещ еств м еж ду ж ивои и неж ивом м атериеи
вода, кислород, диоксид углерода, к а л ь ц и и , м а г ­
ний, к а л и й , н атр и й , ж елезо, азот, фосфор, сера.
хлор и др.;
язы ваю щ ие
ческую и биотическую части экосистем ы . К ним
относятся углеводы, ж и ры , ам инокислоты , белки,
гуминовые вещ ества и др.;
• т вердая, водн ая и в о зд у ш н а я среда обит ания;
• к л и м а т и т. д.
Экосистемы имеют пространственную структуру.
Одни процессы протекаю т в верхних слоях, где дос­
тупен солнечны й свет, а вторые в н и ж н и х слоях — в
почвах, донны х отлож ени ях, где процессы п р о тек а­
ют интенсивнее.
Ж и в ы е и неж ивы е компоненты экосистем — это
единый ком плекс.
В аж ны м свойством экосистем является то, что они
обладают суммой свойств, входящ и х в н и х подсис­
тем, и свойствами, присущ ими только им.
Ч еловек негативно воздействует на экосистемы.
Р азлож ени е, сж игание больш их количеств орган и ­
ческого топлива (нефть, кам енны й уголь, сланцы ,
древесина) приводит к росту количества диоксида
углерода в воздуш ной среде, ведущ ему к п ар н и к о ­
вому эффекту, таян ию льдов, в конечном итоге — к
потеплению .
123
Основы общей и инженерной экологии
углерода поглощаа)
ами
СО,2 + СаСО, + Н ,0 <-> Ca(HCOJ •
свет
б)
СОз + Н^О
(СНзО)„ + О^.
Ч еловек — единственны й, кто м ож ет и зм ен и ть
ф ункционирование экосистем, конечно, кром е п р и ­
родных катак л и зм о в, и он долж ен все делать для
того, чтобы снизить уровень загрязн ен и й окруж аю щ ей среды, сохран ять установи вш ееся в природе
экологическое равновесие и экономно использовать
природные ресурсы.
язую щ им
фотосинтез
хароза, кр ах м ал и др.) я в л я ю тся главны м источнибольш инства
населяю щ их
Экология человека
П реж де чем говорить об экологии человека, н е­
обходимо ответить на вопрос: «Сколько людей ж и л о ,
ж и вет и будет ж и ть на Зем ле?».
Такой вопрос был поставлен на XI м еж д ун ар о д ­
ном форуме ф изиков им. В.А. Ф ока.
Ч еты ре три лли она лет назад, когда человек н а ­
чал эволю ционизировать из обезьяны в человека,
было около 100 ты сяч человек, во времена Х ри ста —
100 м лн человек, во врем ена П у ш к и н а — 1 м лрд
человек, а на начало X X I века — 6 млрд человек.
Это считается перенаселенностью Зем ли . В н а с т о я ­
щее
124
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
составляет 3—4% в год. П ри этом рост населения
м и ра происходит только за счет роста населения
развиваю щ ихся стран. По данны м польских учены х,
сейчас на Земле 57% азиатов, 21% европейцев и
8 % аф риканцев (30% бледнолицых и 70% цветных).
Профессор С.П. К ап и ц а считает, что в б л и ж а й ­
шее врем я население Зем ли будет увеличено до 10—
12 млрд человек. Ты сячу лет назад прирост челове­
чества составлял 0,1% в год, 200 лет назад — 0 ,5 % ,
назад
1%.
Количество стариков растет, а число м олодеж и
падает. Считается, что примерно к 2050 году их
число сравняется, а потом число стариков будет пре­
вы ш ать численность молодеж и.
Н а рис. 13 приведена ди аграм м а прироста насе­
л ен и я м ира с 1750 по 2100 годы (в среднем за д еся­
ти лети я).
1750
1800
1850
1900
развивающиеся страны
1950 2000 2050 2100
развитые страны
Рис. 13. Диаграмма прироста населения мира
с 1750 по 2100 годы (в среднем за десятилетия).
125
Основы общей и инженерной экологии
В настоящее время все сферы Земли загрязнены
антропогенными веществами.
В России умирает около 1 млн чел. в год от воз­
действия экологического фактора.
Например, загрязнение воздушной среды на пе­
рекрестке Обводного канала у Балтийского вокзала
Санкт-Петербурга составляет 12 ПДК.
При очистке воды в Санкт-Петербурге расходует­
ся 5 тыс. тонн газообразного хлора в год. При этом
в воде остается 1,5 м л/л хлора (теоретическая доза
для человека — 3 мг/л).
Отсюда возникают экологические проблемы у че­
ловека.
Ученые подсчитали, что в России в конце XX века
умирало около 1 млн чел. в год из-за неудовлетво­
рительного экологического состояния жизни.
Экология человека (homosapiens) —это комплек­
сная дисциплина, исследующая общие законы взаи­
модействия биосферы и антропосистемы, структур­
ные уровни человечества, его группы и индивидуу­
мы, влияние природной среды, в том числе и социальнои, на человека и группы людей.
Отдельно исследуются человеческие личности,
популяции и этносы —исторически возникшие виды
устойчивой социальной группировки людей, пред­
ставленные племенем, народностью, нацией (поэто­
му термин «этнос» близок к понятию «народ»).
По Н.Ф. Реймарсу: «Этнос —это исторически сло­
живш аяся, целостная и устойчивая общность лю­
дей, характеризующаяся определенными особенно­
стями физического и психического склада, культу126
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
ры, исторического развития и отношений с о к р у ж а ­
ющей природной средой (и потребностей в опреде­
ленном виде) и нередко политической судьбой».
П ри рассм о тр ен и и проблем п р о и с х о ж д е н и я и
ж изнедеятельности человека вы деляю т несколько
уровней: организменны й, популяционны й, биогеоценологический и биосферный.
Человеческий организм обладает высокой вы нос­
ливостью к отдельным факторам физической среды
в экстрем альны х ситуациях.
Н ап р и м ер , ч ел о век в ы д ер ж и в ае т тем п ер ату р у
+ 71”С в течение одного часа, Ч-82°С — 49 м ин ., 93°С
— 33 м ин ., +104°С - 26 мин.
Известны случаи, когда человек переносил тем ­
пературу 170°С в течение 14 мин., а при тем перату­
ре + 2 4 “С в водной среде без аквалан га — 13 мин.
Ученые говорят об эволюционном смысле диф ф е­
ренциации полов у растений, ж ивотны х и человека.
П ри этом ж ен ск ая поп уляц и я гарантирует сохран­
ность основной генетической информации при сме­
не поколений, а м у ж с к а я половина обеспечивает
достаточную гибкость фенотипов под воздействием
изм еняю щ ейся внеш ней среды.
Ч то такое ф енотип? Ф е н о т и п (б и о л о г и ч е с к и й
ти п ) — есть совокупность всех признаков и свойств
организм а, сформировавш ихся в процессе его и н д и ­
видуального разви ти я, склады ваю щ егося в процес­
се взаимодействия наследственных свойств о р ган и з­
ма — генотипа и условий среды обитания.
То есть муж ское начало ответственно за передачу
экологической инф орм ации от среды к потомству, а
127
Основы общей и инженерной экологии
женская часть популяции гарантирует сохранность
основной генетической информации при смене по­
коления.
Такое разделение функций повышает эволюцион­
ную устойчивость популяции в целом при неблаго­
приятны х последствиях, в частности повышении
смертности представителей мужского пола.
Между организменным и популяционным уров­
нями имеется множество демографических катего­
рий, таких, как семья, род, поколение, племя, об­
щина.
Более емкое определение науки —экологии чело­
века - дано В.П. Казначеевым в 1983 году: «Эта
наука изучает закономерности взаимодействия лю ­
дей с окружающей средой, вопросы развития наро­
донаселения, сохранения и развития здоровья, со­
вершенствования физических и психических возможностеи человека».
В фундаментальных направлениях экологии чело­
века должен преобладать социально-целевой принцип,
поскольку объективное содержание предмета этой на­
уки составляет изучение взаимодействия человека со
средой, направленное на благо человека. Важной за­
дачей экологии человека является раскрытие законоэкономического
го освоения регионов Земли в процессе их преобразо­
вания социальной деятельностью человека, изучение
естественных законов сохранения и развития здорог) в ходе такого осв<
административных
этому
«
128
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
а об экологии человечества (кислотные дожди, п ар­
никовы й эффект, урбанизированная среда и т. д.).
П ри рассмотрении взаим оотнош ений природы и
человека с его многогранной деятельностью исполь­
зую тся т а к ж е такие терм ины , к а к «воздействие» и
« р и ск » .
Под воздействием пон им ается всяко е изм енение
п р и р о д н о го и л и а н т р о п о л о ги ч е с к о го р ав н о в еси я
(воздействие транспорта на воздуш ную среду, з а г ­
р язн ен и е воды, почвы, ф лоры и ф аун ы , ш умовое и
эл ек тр о м агн и тн о е загр я зн ен и е), и зм ен ен и е л а н д ­
ш аф та и т. д.
Р и с к —вероятность неблагополучных последствий
антропогенных изменени
тов, факторов.
Не то, что мните вы, природа:
Не слепок, не бездумный лик.
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык.
Ф .И . Тютчев
Вот что говорил индийский вож дь еш;е в 1854 г. о
Земле: «Зем ля - наш а мать. Ч то бы ни случилось с
Зем лей, это случится с ее детьм и. Когда человек
плюет н а землю , он плюет в самого себя».
В организм человека входит больш ой ряд х и м и ­
ческих элементов периодической таблицы Д .И . Мен­
делеева.
В нем содержится 3% по массе (г):
кальций
1700
калий
250
натрий
70
5. А. Платонов
129
Основы общей и инженерной экологии
магнии
42
железо
5
цинк
3
Избыток этих элементов, особенно меди, цинка,
селена и др., отрицательно влияет на здоровье чело­
века, а следовательно, и на продолжительность его
жизни. Негативное влияние на здоровье человека
оказывает табак. Табак радиоактивен. Американ­
ские ученые считают, что доза, полученная куриль­
щиком за год при выкуривании 1,5 пачки сигарет в
сутки, равна дозе, полученной в результате просве­
чивания рентгеном в количестве 300 раз. В табаке
присутствует полоний - 2 1 0 (с периодом полураспада
Табак
это фитоконцентратор полония
попадая
кие, вызывают рак, нарушают иммунитет курящ е­
го, хотя табак рекламировался и рекламируется. Лю­
бопытная реклама табака была в Санкт-Петербурге
на Большом Проспекте в 50-е годы XX века: «На
сигареты я не сетую, сам курю и вам советую». Это
аморальное отношение к рекламе табака.
Медики считают, что курение ведет к нежелатель­
ным последствиям здоровья у курящих.
Средняя продолжительность жизни к концу XX
века определялась
этому
ния, Франция, Нидерланды, Германия, США. Сред­
няя продолжительность жизни в России была 70 лет,
в Китае — 60 лет, в Индии, Анголе —4 0 -4 3 года.
Главными носителями заболевания СПИД я в л я ­
ются наркоманы, гомосексуалисты, проститутки (их
в России в 1998 г. насчитывалось 10 200 чел.).
130
природная среда. Состав, структура, роль в жизни
Н а здоровье ч ел о в ек а вл и яет м нож ество эко л о ­
ги чески х ф акторов: н ал и ч и е в природной среде бо­
лезнетворны х организм ов, употребление за гр я зн е н ­
ной воды, за гр я зн е н н ы й воздух, неправильное п и ­
тание, изм енения природы (электром агнитны е поля
и пр.)Статистика говорит о том, что 6 0 —90% раковы х
заболеваний обусловлены экологическим и ф ак то р а­
ми. За 100 лет на Зем ле в результате разн ы х п р и ­
чин осело более 20 м лрд тонн ш лаков, 3 млрд тонн
зол уноса, м и лли он ы тонн токсичны х элементов —
мы ш ьяка
В аж ны м фактором в ж и зни человека является бепродуктов
зопасность для человека в большой степени зависит
от наличия в них чуж еродны х хим ических веш,еств.
Из общего их количество, попадаюш;его из окруж аю щ ей ппоттм тг ппгяттизм человека. 30—95% попищ еи
ца - 80% ; селена - 9 0 % ; радионуклеидов - 94% ;
пестицидов — 9 5 % .
Эти вещ ества способны оказы вать общ етоксиче­
ское действие на организм , на состояние ц ен тр ал ь­
ной нервной системы, обменные процессы п и щ ев а­
рения и усвоения пи тательн ы х вещ еств; и зм ен ять
иммунобиологическую реактивность организм а и, в
конечном счете, вы зы вать канцерогенные, аллерген
другие
Н аиболее р а с п р о с т р а н е н н ы м и з а г р я з н и т е л я м и
продуктов п и тан и я явл яю тся ни траты , пестициды
и токсичны е м икроэлем енты .
131
Основы общей и инженерной экологии
Нитраты сами по себе не обладают выраженной
токсичностью, а их воздействие на организм чело­
века связано с образованием нитритов (- NOg-NOg).
Это может происходить в пищеварительном тракте
человеку при снижении кислотности в желудке, го­
товых блюд при нарушении режимов хранения, тех­
нологии приготовления пищи, сроков реализации
пищевых продуктов и т.д.
Образующиеся в организме нитриты проникают
в кровь, где окисляют двухвалентное железо гемо­
глобина в трехвалентное (Ғе'^^ —>Ғе"^^), образуя мета­
гемоглобин, не способный осуществлять обратимое
связывание кислорода, поступающего при дыхании.
Повышенное содержание метагемоглобина в кро­
ви (более 2 %) приводит к заболеваниям — от синюшности губ (при 8 - 1 0 %) до интоксикации (более
1 0 %) —одышка, учащенное сердцебиение, слабость,
головная боль и т.д.
Кроме того, в организме могут образовываться
нитрозоалкиламины (R^^jNH^^^-NOg), приводящие к
возможному раку пищеварительного тракта. При
длительном хранении содержание нитрозоалкиламинов в продуктах увеличивается. Допустимая доза
нитратов для взрослого человека 5 м г/кг массы тела
(т.е. в среднем 300-325 мг). Фактически нитраты
содержатся во всех продуктах (мясо, зерновые, ово­
щи, фрукты, молоко) в различных количествах, на­
пример, в овощах —35—74 мг/кг. Существуют допол­
нительные уровни содержания нитратов и в продук­
тах растениеводства. Больше всего их содержится в
свекле столовой (1 400 мг/кг), меньше всего в арбу­
зах (60 мг/кг). В коре арбузов накапливается в 3,5—
132
Природная среда. Состав, структура, роль в жизни
8 , 0 раз больше нитратов, чем в мякоти, поэтому не
рекомендуется готовить цукаты из корки арбузов.
Снизить содержание нитратов в пищевых продук­
тах можно путем очистки от кожицы овопд;ей, тепло­
вой обработки (подробно можно прочитать в брошюре
«Экология семейной кухни», Петрополис, СПб, 1991).
Особенно опасна клюква, которая концентрирует
радиоактивные вещества (особенно Cs-137), в мес­
тах зараж ения территории.
П естициды — (от лат. pestis — зараза и caedo —
убиваю) — ядохимикаты, применяемые для борьбы
с сорняками (гербицидами), вредителями (инсекти­
цидами), болезнями (фунгицидами) культурных ра­
стений. Большинство их — это синтетические орга­
нические вещества.
Их использование регламентируется законодатель­
ством во всех странах, которое определяет виды, ко­
личество, направления их применения и т.д.
Пестициды — ДДТ, глобальное
воздух)
2.6. Техносфера
Техносф ера — это составная часть коренным об­
разом измененной биосферы, преобразованная че­
ловеком в результате его деятельности в различных
областях жизни; промышленности — промыш лен­
ные предприятия (заводы, фабрики, разрезы и т.д.),
энергетика (теплоэнергетика, электроэнергетика),
предприятия по переработке отходов жизнедеятель­
ности человека.
133
Основы общей и инженерной экологии
Живые организмы приспосабливаются к экологи­
ческим факторам: безболезненно выносят их воздей­
ствие —эта способность называется толерантно-стью.
Техносфера - сфера, состоящая из трех сфер Земли литосферы, атмосферы и гидросферы.
Фактически техносфера — это сумма этих трех
частей. К примеру, все измененные условия литос­
феры: занятие производством, изменение направле­
ния рек, устройство гидроузлов, новых водоемов. Все
оказывают
родной сферы, а, следовательно, на человека.
Например, увеличение количества диоксида уг­
лерода в воздушной среде, благодаря работе пред­
приятий, энергетики, транспорта, быту ведет к пар­
никовому эффекту, далее к повышению температу­
ры, таянию льдов, повышению уровня воды в Ми­
ровом океане, затоплению земельных территорий,
уничтожению плодородной Земли, снижению про­
изводства продукции для ж изни человека и т. д.
Схематически это можно представить следующим
образом:
техносфера —> COg
парниковый эффект
повы­
шение температуры
затопление территорий —> изме­
нение структуры земельного фонда —> снижение произ­
водства пищевых продуктов —> снижение уровня жизни
человека.
Ч
При этом уровень жизни человека снижается до
нехватки пищевых продуктов, голода, гибели лю­
дей. Такова взаимосвязь явлений в ж изни, ж изнен­
ных процессах.
134
J
Глава 3
ПРОБЛЕМЫ иИВИЛИЗДиИИ
В ОБЛАСТИ СОХРАНЕНИЯ
КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ
3.1. Экологическая ситуация
в области состояния качества
окружающей природной среды
Сложилась парадоксальная ситуация: мировая
цивилизация достигла поразительных высот и в то
же время оказалась на краю пропасти. К общепла­
нетарным проблемам относятся: бурный рост насе­
ления; обострение энергетического кризиса; нехватка
продовольствия и ниидета в слаборазвитых странах;
эскалация этнических конфликтов и малые войны;
возникновение эпидемий; разгул бандитизма и тер­
роризма; религиозные конфликты; кризис культу­
ры, нравственности, семьи; экологические пробле­
мы регионального и глобального уровней и т.д.
Экологические проблемы в современном мире
вышли на первое место. Получив неограниченную
власть над природой, люди варварски используют
ее. «Сегодня угроза выживанию пришла со стороны
окружаюпцей природной среды, быстро деградируюш;ей под натиском человеческой деятельности», —
135
Основы общей и инженерной экологии
сказал генеральный секретарь Конференции ООН по
охране окружающей среды и развитию (КОСР) Мо­
рис Стронг на ее открытии в 1992 г. в Рио-де-Ж а­
нейро. Ресурсы планеты иссякают. Катастрофиче­
ски быстро загрязняются воздух и вода. Превращаются в пески плодородные земли. На глазах сокра­
щаются площади лесов. На планету буквально «вы­
валиваются» горы отбросов; человек провоцирует
природные катастрофы.
Возможное потепление, истощение озонового слоя,
кислотные дожди, «цветение» водоемов, накопле­
ние токсичных и радиоактивных отходов представ­
ляют угрозу для выживания. Конечно, есть страны,
для которых эти проблемы не столь остры. Но в
целом все человечество озабочено ими, и поэтому
они являются глобальными.
Однако во многих государствах до проблем охра­
ны окружающей природной среды просто не дохо­
дят руки. Американский эколог Дж. Холлиман п и ­
шет: «Там, где эндемична массовая безработіща,
свирепствуют болезни и нужда, а растущее народо­
население рвет общество по швам, на охрану при­
родной среды будут смотреть как на роскошь, кото­
рую могут позволить себе те, кто стоит на верхней
ступени лестницы прогресса».
Комплекс экологических задач настолько объе­
мен и различен в разных регионах мира, что найти
стандартные или легкие решения невозможно.
Угроза ядерной войны тоже носит экологический
характер, и вызывает особую тревогу. К сожалению,
вся история развития человечества — это страшная
\
136
«
~7
Проблемы цивилизации в области сохранения...
история военны х действий. Подсчитано, что в п ер и ­
од с 1900 по 1938 гг. было 24 войны , а с 1940 по
1979 гг. — у ж е 130. В наполеоновских войнах по­
гибло 3,7 м лн человек, в первой мировой — 10 млн,
во второй — около 55 м лн., а за все войны XX века —
свыш е 100 м лн человек. Н ы не на планете н ак о п л е­
ны тысячи ядерны х боезарядов, суммарная мощность
которы х в м и лли он раз превосходит мош;ность бом­
бы, сброшенной на Х иросиму. Сегодня м еж дун арод­
ны й п оли ти чески й к л и м ат см ягч и л ся, однако Ве­
л и коб р и тан и я, Ф р а н ц и я и К итай, приветствуя п л а ­
ны США и России по сокраш;ению ядерн ы х арсен а­
лов, сами не спеш ат вклю чи ться в процесс разору­
ж ен и я. И х о тя арсеналы этих стран невелики, но
х р а н я щ и х с я у н и х ядерн ы х бомб вполне достаточ­
но, чтобы превратить планету в безж изненную пус­
тыню . Х иросим а сл у ж и т грозны м напом инанием :
ядерн ая война — это самоубийство. П оследствия таК О Й войны — не только гибель всего ж ивого, но и
изменение к л и м а т а , ц и р к у л я ц и и воздуш ны х и вод­
ны х масс, состава атмосф еры , т. е. деградац и я био­
сферы в целом. П роизойдет зам утнение атмосферы,
затемнение п лан еты («ядерн ая ночь»). П оверхность
охладится на д есятк и градусов, наступит «ядерная
зим а», после которой придет черед «ядерного лета»,
т. е. стойкого п овы ш ен и я тем пературы . По всей ве­
роятности, произойдет разруш ение озонового слоя.
Т аким образом, геоф изические и экологи чески е последствия ядернои воины могут о к азаться не менее
страш ны м и, чем прямое действие оруж и я. Д аж е если
4
137
Основы общей и инженерной экологии
часть человечества спрячется глубоко под землей,
выйдя на поверхность, люди увидят изуродованную
планету и окажутся без шансов на выживание.
3.2. Энергетические проблемы
К азавш иеся неистош;имыми такие источники
буквально
глазах.
Ископаемое топливо при современных объемах
энергопотребления, по разным оценкам, в среднем
иссякнет приблизительно через 130 лет, в том чис­
ле нефть —через 35, газ — через 50, уголь — через
400 лет. Освоение новых месторождений становит­
ся все более трудным: за ними приходится идти все
дальше на север и восток, устремляться все глубже
в недра Земли.
Ядерная энергетика вызывала мало опасений до
чернобыльской трагедии. Но и теперь, несмотря на
протесты, остается много сторонников использова­
ния этого топлива. Ископаемое топливо порождает
экологические проблемы, альтернативные источни­
ки ограничены, концентрировать солнечную энер­
гию пока слишком дорого и, за редким исключени­
ем, нерентабельно. Поэтому многие считают, что
удовлетворить растущие потребности может только
ядерное топливо. Судьба его зависит от того, в к а ­
кой степени удастся обеспечить безопасность и при­
мирить людей с работой атомных электростанций
(АЭС). В Японии, например, уровень техники безо­
пасности столь высок, что крупнейшая в мире АЭС
138
Проблемы цивилизации в области сохранения.
Ф у к у си м а построена в сейсм оопасной зоне (до 10
баллов). Я п о н и я вообще стал а ли дером н а р а щ и в а ­
н и я м ощ ностей АЭС; и з 23 с т р о я щ и х с я в м ире стан ­
ц и й в 1991 г. 12 было в Я п он и и . Р еш и тел ь н о в н е­
д ряю т ядерное топливо ф р ан ц у зы . В Г ерм ан и и бун­
тую щ ее против АЭС населени е зазы в аю т н а с т а н ­
ц и и , чтобы п о к азать н адеж н ость систем безопаснос­
ти. Сейчас в мире 400 блоков АЭС, они даю т у ж е
2 0 % всей энергии.
Ч е р н о б ы л ь с к а я к а т а с т р о ф а р а с к о л о л а м и ровое
общ ественное м нение. Г руппа стран ск л о н н а совсем
о тказаться от АЭС. Ш вец и я п редлагала за к р ы т ь свои
6 стан ц и й к 2000 г., А в стр и я т а к и не ввела в строй
свою единственную АЭС. К ак о й ж е путь вы брать?
Н а ш а стран а ск л о н н а следовать путем больш и н ства
р а зв и т ы х стран, т. е. исп ользовать весь арсенал у с и ­
л е н и я безопасности АЭС. М ногие счи таю т, что мы
в ы н у ж д ен ы будем в б л и ж а й ш и е 3 0 —50 л ет п р о д о л ­
ж а т ь использовани е атом ной эн ерги и , чтобы не п р е ­
в р ати ться в слаборазвитую страну.
А л ьтер н ати вн ы е и сто ч н и к и энергии: со л н еч н ая,
ветр о вая, о к е а н и ч е с к а я , гео тер м ал ь н ая и др. я в л я ­
ю тся возобновляем ы м и. И х и сп о л ьзо ван и е в и д и тся
м н оги м единственны м вы ходом и з н а д в и га ю щ е го ­
ся энергетического к р и зи с а . Но будущ ее а л ь т е р н а ­
т и в н ы х и сточн и ков п о к а достаточно ту м ан н о . Се­
годня круп н ом асш табн ое энергосбереж ение н а базе
ал ь тер н ати в н ы х источников экон ом и чески не о п р а в ­
д ы в ается . Э нергозатраты н а п олучен и е т а к о й эн е р ­
ги и часто равны и л и больш е п олучаем ой от эти х
и сто ч н и ко в энергии. К р у п н ей ш и й со ветск и й ф и з и к
139
Основы общей и инженерной экологии
П. Капица считал, что альтернативные источники
не смогут
носители.
Солнечная энергия считается абсолютно экологи­
чески чистой. Следует отметить, что это не совсем
верно. Например, для концентрации солнечной энер­
гии необходимы множество зеркал, металл, крем­
ний, свободная плопіадь
Отходы производства гелиотехники представляют
экологическую опасность. Самые крупные солнеч­
ные электростанции (СЭС) построены в Калифорнии
(типовая мощность - 30 тыс. кВт): одна станция
может снабжать до 10 тыс. домов. Таких станций
пока немного. Они есть в Испании, Италии, Израи­
ле, Японии. Разумеется, СЭС могут быть размеш;ены только в районах, где велико число солнечных
дней в течение года. Солнечная энергия может ог­
раниченно использоваться в бытовых водонагрева­
телях, в калькуляторах, работающих на солнечных
батареях, для зарядки аккумуляторов альпинистов
и др. Но все это не решает энергетических проблем,
а стоимость гелиоустановок пока очень высока. Тольрадиациеи
могут
Гидроэнергетика занимает важное место во мноX странах. Но здесь тоже есть свои плюсы и мину. Казалось бы, ГЭС — экологически чистые стандающие никаких
рукот
учитывались
ной древесины, миллионов гектар затопленных сель•
*
140
Проблемы цивилизации в области со хр ан ен и я...
ск о х о зяи ствен н ы х зем ель и лесов, разруш ен и е вод­
н ы х биоценозов в п р и п л о ти н н ы х у ч а стк а х , ущ ерб,
н ан оси м ы й ры боловству и рыбоводству, и т.д. К р о ­
ме того, в р а зв и т ы х стр ан ах осталось немного
возм ож ностей д л я гидростроительства. В А м ер и ке
доля и сп о л ьзу ем ы х гидроресурсов у ж е составляет
6 0 % , в Европе — более 30% . М ощ ны е ГЭС построе­
ны в Венесуэле (10 м л н кВ т), Б р а зи л и и (12,6 м лн
кВ т), К итае (13 м лн кВ т). С редняя м ощ ность н а ш и х
ГЭС (Н у р е к с к а я , Р о гу н ск а я , К у й б ы ш ев ск ая, Б р а т с ­
к а я и др.) — около 10 м л н кВ т.
В етровая эн ерги я в последнее вр ем я вновь п р и ­
влекает вним ание. В етряны е электрогенераторы
построены в Д а н и и , К а л и ф о р н и и , И н д и и , К и тае,
Г реции, Н и д ер л ан д ах , Ш в ец и и . С троительство вет­
ровы х турбин — ти п и ч н ы й путь р а зв и т и я эн ер гети ­
к и м а л ы х стран.
Будущ ее, вероятно, при надлеж и т тем странам, к о ­
торые вклады ваю т достаточные средства в разработку
энергосберегающих технологий и альтернативны х и с­
точников энергии. П римером могут служ ить лидеры
перестройки энергетики — Я пон ия и Ш веция.
3.3. Демографическая
и продовольственная проблемы
Н аселен и е п л ан еты постоянно растет. Сегодня эта
проблем а во л н у ет и д ем ограф ов, и социологов, и
эконом истов, и экологов, и п о л и ти к о в .
Рост н асел ен и я в зн ач и тел ьн о й мере оп ределяет
будущ ее п л ан еты : растет н аселен и е — растут потреб141
Основы общей и инженерной экологии
ности, иссякают природные ресурсы, повышается
нагрузка на биосферу.
В 1970 г. прирост населения Земли составил 1,8% ,
но в 80-х гг. ежегодный прирост упал до 1,7% (в аб­
солютных цифрах он уменьшился на сотни м илли­
онов человек). Это соответствует теории демографи­
ческого перехода, разработанной в 1945 г. Ф. Ноутстойном, согласно которой есть три стадии роста
населения, определяемые экономическим и соци­
альным развитием.
Д ля первой стадии характерны высокие рождае­
мость и смертность. Эта стадия практически прой­
дена всем человечеством. Во второй стадии рождае­
мость остается высокой, а смертность снижается
(развитие экономики, прогресс здравоохранения). На
этой стадии численность населения быстро увели­
чивается — большинство развиваюш,ихся стран на­
ходятся в этом периоде. На третьей стадии показа­
тели рождаемости снижаются, одновременно сниж а­
ется детская смертность. Меняются экономические
и социальные цели обш,ества. Происходит выравни­
вание показателей рождаемости и смертности. Эта
стадия характерна для развитых стран Европы, США
и Японии.
Эксперты ООН считают, что снижение рождае­
мости в развивающихся странах произойдет после
2000 г., а к 2100 г. население Земли стабилизирует­
ся на уровне примерно 11—13 млрд человек. Эта
цифра совпадает с прогнозом советского ученого
С. Струмилина, сделанным еш,е в 30-х гг. Проблема
голода неизбежно связана с прогрессируюш,им рос142
I
Проблемы цивилизации в области сохранения.
том населен и я. Зона, где больш инство населени я
страдает от голода и недоедания, п ротян улась по обе
стороны экватора и вклю чает многие страны А зии,
Л атинской А м ерики и особенно А ф р и ки . С пец иали ­
сты ООН считаю т, что число голодаю щ их — около
500 м лн человек; эксперты М Б Р Р назы ваю т более
1 млрд человек.
Еще большее число людей недоедают, т. е. и сп ы ­
тываю т недостаток в рационе п и тан и я необходимых
питательны х вещ еств (белков, ж и ров, витам инов,
микроэлементов, солей). Эксперты В семирной орга­
н и зац и и здравоохранения (ВОЗ) полагаю т, что око­
ло 50% детской смертности (до 5 лет) в Л атинской
А м ерике связано с плохим питанием . П р о сл еж и ва­
ется ч етк ая связь м еж ду смертностью новорож ден­
ны х и недостатком в рационе п и т а н и я населения
ж ивотны х белков. Не лучш е продовольственная об­
становка и в странах СНГ. Голода п ока нет, но деваж н ей ш и х элементов в п и тан и и сущ ествует
гих районах бывшего Союза.
3.4. Парниковый эф ф ект
заду
началось ли глобальное
Последние 10 лет бы ли самы ми теп лы м и в XX сто­
летии. Так, 1988 г. побил все рекорды: в Н ью -Й ор­
ке в течение 40 дней температура не п ад ала н и ж е
31°С, суровая засуха привела к тому, что в США
упал
страш ны й ураган, л и ш и в
143
Основы общей и инженерной экологии
крова 500 тыс. человек. Муссонные дожди затопи­
ли 2/3 территории Бангладеш — 25 млн людей потеж илищ е
Ж арко
Потепление клим ата связывают с парниковым,
или тепличным, эффектом (по-английски — «эффект
гринхауз»). Многие считают, что парниковый эф­
фект уже действует. Чем же это вызвано?
Миллиарды тонн углекислого газа ежечасно поугля
Миллионы
деляются при разработках газа и гниении органи­
ческих остатков. Кроме того, в атмосфере увеличи­
вается содержание водяного пара. Все вместе эти
газы и создают парниковый эффект.
Как стеклянная кры ш а в парнике, пропуская солнакопи
шиеся в атмосфере «парниковые газы», задерживая
излучение
уходить теплоте в космос. Солнечный свет, проходя
через стратосферу и тропосферу, достигает поверх­
ности Земли. Поглощенная Землей теплота излу­
чается в окружающее пространство. Но только часть
тепловых лучей, достигающих стратосферы, рассе­
ивается в космическом пространстве.
Последствие парникового эффекта, которое вы ­
зывает наибольшие опасения, — это подъем уровня
Мирового океана. М еждународная конвенция к л и ­
матологов в Австрии (1988 г.) прогнозировала к
2030—2050 гг. повыш ение тем пературы на 1,5—
4,5°С, которое может вызвать подъем уровня океа144
Проблемы цивилизации в области сохранения...
на на 50—100 см, а к конц у XXI века — на 2 м.
Трудно предсказать все страш ны е последствия по­
вы ш ен и я уровня м оря. Людей ж дет не только «все­
м ирны й потоп», могут усилиться и засухи. Н а зе м ­
ные экосистемы не смогут достаточно быстро п р и ­
способиться к изменению к л и м ата. Огромные л е с ­
ные массивы в результате р азл о ж ен и я и сгорания
будут дополнительны ми источникам и углерода, что
усугубит потепление.
3.5. Озоновые лыры
Мы уж е говорили, что ж и зн ь сохраняется пото­
му, что вокруг планеты образовался озоновый экзапіити
лучей
отмечено сниж ение содерж ания озона в заш;итном
слое.
Р азруш ен и е озонового эк р ан а обн аруж и валось
каж дой весной над А нтарктидой с 1975 г. П озж е
над Северным полюсом было так ж е замечено сокра­
щ ение озонового столба на 10% , а над А нтарктидой
— на 40% (озоновый столб — это количество озона,
через которое ультрафиолетовые лучи долж ны прой­
ти из верхних слоев атмосферы до поверхности З е м ­
ли в данном пункте). В заш;итном озоновом слое
появились «дыры».
Средняя концентрация озона в стратосфере со­
ставляет приблизительно 0 ,0 0 0 3 % , хотя и колеблет­
ся в разны х географических областях. Колебания
концентрации озона даж е до 30% в одном и том ж е
145
Основы общей и инженерной экологии
месте считаются нормальными. Колебания среднего
уровня могут достигать 1 0 % и обусловлены, вероят­
но, естественными флуктуациями содержания озо­
на. Уменьшение количества озона в результате д ея­
тельности человека может оказать влияние на здо­
ровье людей и климат Земли.
П п и ч и н ы появления «озоновых лыо» объясняют
это связано с естественныпригю
щали внимания? Первоначально основной причиной
считали разрушительное воздействие на озоновый
слой сверхзвуковых транспортных самолетов, ко­
торые загрязняю т стратосферу водой и оксидами
азота, способными разрушать озон:
NjO
О3
2 NO + О,.
Но высокая стоимость таких полетов настолько
замедлила развитие сверхзвуковых перевозок, что
теперь они не представляют существенной угрозы
для озонового экрана.
Однако в одном ученые сходятся: фреопы (хлор
фторуглеводороды) способствуют разрушению озо­
нового слоя. С>ги химические вещества, созданные
человеком, широко используются в качестве аэро­
золей, хладагентов и растворителей. Попадая в стра­
тосферу, хлорфторуглеводороды разрушаются, а атомы хлора, выделяющиеся при этом, взаимодейству­
ют с озоном:
С1 + 0 , - > СЮ + О,
146
Проблемы цивилизации в области сохранения...
Образовавшийся монооксид хлора (СЮ) взаимо­
действует с атомами кислорода и восстанавливает
хлор:
Затем возникает цепная реакция разрушения озона.
П роизводство хлорф торуглеводородов в мире
очень высоко: только США дают половину всего
количества —800—900 тыс. тонн. Хлор- и фторзамещенные углеводороды не только воздействуют на
излучение
усугублять
3.6. Кислотные
аож аи
,рутим видом загрязнения атмосферы, не признаюш;им государственных границ, являю тся окси­
ды серы и азота. Во многих странах (вначале в Скан­
динавии, а затем в США, Канаде, Северной Европе,
ученые
вода, казалось бы, самая чистая в природе, содерколичество
Оксиды серы и азота в атмосфере —основная при­
чина кислотных дождей. Оксиды серы поступают в
воздух при сжигании ископаемых видов топлива,
содержаш;их
уголь
уступает
та N 0 такж е образуются при сжигании топлива, а
дополнительным крупным их источником является
автомобильный транспорт.
147
Основы общей и инженерной экологии
В 1983 г. тепловые электростанции п р и ‘сжига­
нии угля и нефти выбросили в атмосферу 16,8 млн
тонн серы, или 87 % всех оксидов серы, выброшен­
ных в том же году. При сжигании угля и нефти
образуются два кислородных соединения серы: дву­
окись и трехокись серы (SO2 и SO3). В атмосфере
SO окисляется до SO •
2 SO2 + О2 -> 2 SO3.
Образовавшаяся трехокись реагирует с водяным
паром, образуя серігую кислоту:
80з + Н,0 ^ Н ,80,.
Серная кислота присутствует в воздухе в виде
легкого тумана, состоящего из крошечных капель.
При сжигании топлива выбрасываются в атмо­
сферу также оксиды кальция и железа, которые всту­
пают в реакцию с серной кислотой, образуя твердые
частички сульфатов кальция и железа:
СаО + H 3SO, ^ CaSO, + Н^О;
f e A + ЗН^ЗО, ^
Ғе,(80,)з + 3 Н ,0.
Количество содержащихся в городском воздухе
твердых частиц сульфатов и капелек серной кисло­
ты может достигать 20% . Ветер разносит эти загряз­
нения за сотни километров от места их выброса, об­
разуются туманы и смоги. Оксиды азота окисляются
в воздухе до диоксидов, которые тоже растворяются
в капельках воды, образуя азотную кислоту:
2N 0 + 0^
2N02S
4N 0 ^ + 2Н2О + О2
4HNO3.
148
Проблемы цивилизации в области сохранения
Эти две кислоты (HjSO^j и HNO 3), а такж е их соли
и обусловливают выпадение кислотных дождей. На
растения, почву и воду выпадают такж е сухие час­
тицы в виде солей.
Естественная дождевая вода имеет слабокислую
реакцию (pH = 6 ), так как находится в контакте с
СО2 (естественный компонент атмосферы) и раство­
ряет ее, образуя слабую угольную кислоту:
СО3 + Н ,0
Н,СОз.
Однако дожди, выпадаю щ ие в Новой А нглии,
например, имеют иногда pH = 4 —весьма необычное
явление для дождевой воды. В других регионах мира
часто наблюдаются дожди с pH ниже 4.
Европа такж е страдает от кислотных дождей.
Широко распространенное сжигание угля как основ­
ного топлива, особенно в Великобритании и Ц ент­
ральной Европе, оказывает разрушительное воздей­
ствие на природные экосистемы.
Кислотные дожди разрушают строительные м а­
териалы (растворы, гипс, камень и др.), реагируя с
кальцием и магнием, входяш;ими в их состав; уси­
ливают коррозию строительных конструкций из
железа и других металлов. Шведские специалисты
обнаружили высокую корреляцию между кислотны­
ми дождями и коррозией стали.
Конечно, кислотные дожди отрицательно вл и я­
ют и на наземные экосистемы. Несомненно, что они
—одна из причин деградации лесов. По имеюш;имся
данным, например, в Чехословакии серьезно повреж­
дены деревья на 2 0 0 тыс. га лесов именно в тех ме­
149
Основы общей и инженерной экологии
стах, где интенсивно сжигают бурый уголь с высо­
ким содержанием серы. В Польше погибшие дере­
вья в районах, где используется бурый уголь, обна­
ружены уже на 500 тыс. га. То же самое отмечено в
Австрии, Швейцарии, Швеции, Германии, Голлан­
дии, Румынии, США и других странах. Кислотные
дожди могут высвобождать из почв токсичный для
растений алюминий.
Предотвращение последствий кислотных дождей
— непростая проблема. В Швеции и США в порядке
эксперимента было предпринято известкование озер.
Известняк содержит карбонат к ал ьц и я, который
уменьшает кислотность воды и создает некоторый
резерв сопротивляемости — буферную емкость:
СаСОз + H,SO,
J
4
CaSO,4 + Н 2,0 + СО,J Т.
Известкование можно применять и для сниж е­
ния кислотности почв в лесах. В Шварцвальде (Гер­
мания) в одном из лесов в почву внесли смесь суль­
фата магния (800 кг/га) и известняка (2 270 кг/га ).
После такой обработки поврежденные деревья ста­
ли «выздоравливать».
Для борьбы с кислотными дождями используют­
ся те же технические средства, что и для ограниче­
ния выбросов оксидов серы и азота в атмосферу.
Очистные установки различных конструкций хоро­
шо известны. В 1982 г. Норвегия, Ф инляндия и
Ш веция предложили уменьшить выброс в атмосфе­
ру серы на 30% . К ним присоединились Дания, Гер­
мания, Ш вейцария, Австрия, Канада. Великобри­
тания и Франция отказались от таких обязательств.
150
Проблемы цивилизации в области сохранения...
Канада ж е поставила целью снизить выбросы о к си ­
дов серы на 50% .
В настоящее время по сравнению с 1975 г. выб­
рос в атмосферу оксидов серы, несмотря на приня
тые меры, ум еньш ился примерно на 20% . Многие
источники и промыш ленны е объекты, выбрасываюш,ие оксиды серы, за этот период были просто пере
несены из одного места в другое. Не следует забы ­
вать и о том, что при сж игании угля и в других
промыш ленны х производствах образуется большое
количество твердых частиц. Транспортные средства
так ж е выбрасывают в воздух частицы солей свин­
ца, капельки углеводородов, что обусловливает ф о­
тохимический смог.
Основные «поставщики» оксидов азота —вы хлоп ­
ные газы от автомобилей. Д ля борьбы с ними п р и ­
меняю тся каталитические конверторы и усоверш ен­
ствованные двигатели. В США эти меры использу­
ются довольно ш ироко, но в Европе пренебрегают
контролем за вы хлопны м и газами, хотя европей­
ск ая автомобильная промыш ленность располагает
необходимыми технологиями, и на автомобили, э к ­
спортируемые в США, защ итны е устройства уста­
навливаю тся.
3.7. Аегралаиия наземных экосистем
Председатель Госкомитета по экологии и охране
окруж аю щ ей среды России академ ик В. И. Д ан и ловД анильян в интервью газете «Аргументы и факты»
в конце 1996 г. говорил: «... человечество не изоб­
151
Основы общей и инженерной экологии
рело ничего, что могло бы заменить биоту в каче­
стве регулятора окружающей среды. Но за время
своего существования оно уже уничтожило 70% ес­
тественных экосистем, которые способны перерабо­
тать все отходы... Подчеркиваю, уничтожение биои экосистем - самый страшный знак близкой ката­
строфы». Прежде всего, следует обратить внимание
на почвы, леса, водоемы, растительный и живот­
ный мир.
Почвы - ценнейшие природные ресурсы. Почва
~ это поверхностный слой земной коры, возникший
под действием света, воздуха, влаги, растительных
и животных организмов и деятельности человека. В
результате бессистемного использования за всю ис­
торию цивилизации около 2 млрд га продуктивных
земель превратились в пустыни: на заре земледелия
продуктивные земли составляли около 4 , 5 млрд га,
а сейчас их осталось около 2,5 млрд га. Угрожающе
расширяет свои границы Сахара —величайшая пус­
тыня мира. По официальным данным властей Сене­
гала, Мали, Нигера, Чада и Судана, темпы ежегод­
ного продвижения края Сахары составляют от 1,5
до 10 м. За последние 60 лет она разрослась на 700
тыс. км^. А ведь в 3000 г. до н. э. территория Саха­
ры представляла собой саванну с густой гидрогра­
фической сетью. Там, где еще не так давно процве­
тало земледелие, песчаный покров достигает полу­
метровой толщины.
Все это можно объяснить поспешной ломкой тра­
диционного земледелия и кочевого животноводства
в развивающихся странах. Интенсификация посе152
Проблемы цивилизации в области сохранения...
монокультур привела к увеличению числа в и ­
дов вредителей сельского хозяйства. Отрицательное
воздействие оказы ваю т водная эрозия и ливневые
дожди, см ы вая плодородный слой. Н егативные ан т­
ропогенные изменения почв часто являю тся резуль­
татом вторичного засоления при искусственном оро­
ш ении.
Д еградация лесов способствует разруш ению почв
и интенсиф икации эрозийны х процессов. Леса и г ­
рают уникальную роль в эконом ических системах.
Сокраш;ение лесных массивов неизбежно влечет за
собой изменение состава атмосферы, водного балан­
са ландш аф тов, уровня грунтовых вод, что, в свою
очередь, влияет на плодородие почв и м и к р о к л и ­
мат.
Экономический потенциал лесны х ресурсов св я ­
зан с использованием древесины (в качестве топли­
ва и строительных материалов, сы рья для ц еллю ­
лозно-бумажной промыш ленности), а так ж е другой
лесной продукции (растений, ягод, грибов, смолы
и др.) и ж ивотны х. И склю чительно велико значе­
ние лесных массивов в сохранении устойчивости п ри ­
роды в региональном и глобальном масш табах (поглоЕцение COg). Возрастает роль лесов и к а к источ­
н и к а генетических ресурсов для сохранения биоло­
гического разнообразия организмов. Х и щ н и ческая
вы рубка лесны х массивов уж е привела к трудно по­
правим ы м экологическим последствиям в странах
А ф р и к и , А зи и , Л а т и н с к о й А м е р и к и . На г л а з а х
«тают» леса А мазонии. Бичом ам азонских д ж у н г­
лей являю тся и пож ары (население использует огонь
ВОВ
153
Основы общей и инженерной экологии
для расчистки участков земли под посевы): по дан­
ным Национального института космических иссле­
дований (США), в 1987 г. огонь уничтожил в Б рази ­
лии 20 млн га джунглей, в 1990 г. — 12 млн га.
Спутники ежедневно фиксируют до 8,5 тыс. очагов
пожаров. Дым от них препятствует воздушной и реч­
ной навигации. Если правительство Бразилии не
примет чрезвычайных мер по охране лесов Амазо­
нии, то это грозит экологической катастрофой м и ­
рового масштаба.
Проблема охраны лесов остро стоит и в Африке,
так как топливом для домашних очагов там испокон веков служат дрова. В развивающихся странах
ежегодно превращаются в дым 12 млн га леса. Так,
в Индии сорок лет назад леса охватывали 22% тер­
ритории, сейчас на их долю приходится не более
10%. Тревогой охвачены такж е экологи США, З а ­
падной Европы, России, Австралии и других стран.
Опасными темпами сокращаются леса Сибири. Здесь
ежегодно вырубается более 500 тыс. га. Ученые ф и к ­
сируют изменение сибирского ландшафта: на месте
вырубок начинается заболочивание местности. По­
скольку вырубают, прежде всего, ценные сосновые,
а иногда и кедровые леса, повсеместно наблюдается
обеднение леса этими породами. Под натиском че­
ловека леса отступают на всех континентах, п р ак ­
тически во всех странах.
Растительный и животный мир планеты вместе с
ее лесами, степями, реками, озерами, морями со­
ставляют гигантский суперорганизм. Поэтому, го­
воря о почвах и лесах, нельзя не коснуться расти­
154
Проблемы цивилизации в области сохранения...
тельного и животного мира. Многие виды растений
и животных исчезают на наших глазах, некоторые
из них человек даже не успел изучить. Это происхо­
дит не только в результате их истребления, но и
вследствие уничтожения природных экосистем, в
которых они обитают. Каждый исчезнувший вид
растений может унести с собой пять видов насеко­
мых или других беспозвоночных животных. По про­
гнозам ученых, уничтожение влаж ных тропических
лесов может привести к исчезновению от 2 до 5 млн
видов животных. И это при обш;ем числе ж изущ их
на Земле около 10 млн видов!
В 1966 г. Международный союз охраны природы
(более чем 100 стран) начал издавать Красную к н и ­
гу. Еш;е в конце 80-х гг. в печальном списке растеНИИ и животных, находяш;ихся под угрозой исчез­
новения, значились 768 видов позвоночных, 264 вида
птиц, 250 видов растений. В Красную книгу занесе­
ны лемуры, орангутанги, гориллы, белый журавль,
кондор, морские черепахи, носороги, слоны, тигры,
гепарды и многие другие.
Особенно хипщически истребляются промысловые
животные: осетровые рыбы, морские котики, носо­
роги, слоны, леопарды и многие другие. Если 20
лет назад в Африке обитгіло 60 тыс. носорогов, то
сегодня их осталось не более 2 тыс. Поголовье сло­
нов с 1990 г. сократилось в 4 раза.
Сохранение разнообразия растений и животных,
суш;ествующих на Земле, — это не только условие
сохранения систем жизнеобеспечения человека, но
и сложнейшая нравственная проблема. Не случайно
155
Основы общей и инженерной экологии
~~
больш инство стран на К онф еренции ООН в 1992 г.
подписали К онвенцию по сохранению би ологи че­
ского разнообразия, в р ам к ах которой государства,
обладая суверенным правом эксп луати ровать биологические ресурсы своей территории, приним аю т
на себя ответственность за сохранение их разнооб­
р ази я . Это обусловлено к а к необходимостью сохра­
нения целостности природны х экосистем, так и тем,
что растения, ж ивотны е и м и кроорган и зм ы я в л я ­
ю тся носителям и генетического ресурса п лан еты .
К а ж д а я страна долж н а разработать национальную
стратегию охраны биологического разнообрази я и
регулярно представлять в ООН доклады о состоя­
нии работ в этом направлении.
«
Н евозобновляем ы е ресурсы
Ч еловечество ж и в е т б л аго д ар я обеспеченности
н ал и ч и я ресурсов. Последние д ел ятся на две гр уп ­
пы: возобновляемые и невозобновляемые.
К возобновляемым ресурсам относятся: энергия
фотосинтеза, солнечная энергия, гидроэнергия, энер­
ги я приливов и отливов, ветровая эн ерги я, геотер­
м ал ьн ая энергия.
К невозобновляемым ресурсам относятся п ри род­
ные ресурсы: кам ен н ы й уголь, нефть, газ, горючие
сланцы , водород, ядерное топливо.
Ученые подсчитали, что при н ы н еш н и х тем пах
использования невозобновляемы х ресурсов челове­
чеством их хватит на 7,5 тыс. лет. П ри этом следует
иметь в виду, что при использовании горю чих о р га­
н и чески х ресурсов в природную среду вы брасы вает156
Проблемы цивилизации в области сохранения...
ся около 1 млрд тонн вредных продуктов, многие
из которых являю тся токсичными (млн тонн):
оксиды серы
200
оксиды азота
65
углеводороды
80
аэрозоли
250
диоксид углерода
400
Кроме того, в природную среду поступают т я ж е ­
лые металлы , образующиеся при сж игании топлива
— кадмий, ртуть, сера и другие являю щ иеся высо­
котоксичны ми .
Радиоактивным ресурсом является уран. Однако его
мировые запасы составляют 15—18 млн тонн, из кото­
рых практическое значение имеет лишь уран-235 в
количестве 0 ,7 1 1 % .
3.8. Противогололедные ллатериалы
и окружающая срела
Гололед (гололедица) — это метеорологический
определяющим
томобильны х дорог при п он и ж ен и и температуры
ниже О'^С. К ак правило, он возникает после оттепе­
ли и осаж дения атмосферной влаги на охлаж ден ­
ную поверхность покры тия внезапно и локально в
зависимости от метеорологических условий. Это я в ­
ление характери зуется сниж ением коэф ф ициента
сцепления меж ду покрытием дороги и шиной авто­
транспортного средства, что приводит к увеличению
дорожно-транспортных происшествий, травм атизм а
пешеходов.
157
Основы общей и инженерной экологии
В 70-е годы X X в. в Германии прим енение п р о ти ­
вогололедных м атериалов — хлорида м агн и я — со­
ставляло 7,2 тыс. тонн или 1,8 тонн хлорида н а т р и я
на 1 к м дороги. Всего было израсходовано в зи м н и й
период 120 ООО тонн хлори да м агн и я и 3 ООО тонн
хлорида н атр и я. П озж е вы яснилось, что они о к а з ы ­
вают отрицательное воздействие на леса (вплоть до
вы м и ран и я).
В воде кати он ы н а тр и я приводят к росту количества сине-зелены х водорослей, з а г р я з н я я водоемы,
а на придорож ны х терри тори ях — к гибели р а с ти ­
тельны х организмов, в том числе сельскохозяйствен­
н ы х культур.
В СШ А сущ ествует сп ец и ал ьн ая ком и сси я по о х ­
ране водны х ресурсов. К о н ц ен тр ац и я хлори дов в
озере в одном из ш татов увеличилась в 5 раз. У д а­
л я ем ая с дороги масса снега при зим нем с о д е р ж а ­
нии дорог содерж ит до 1 0 тыс. м г /л хлорида к а л и я ,
до 1 0 0 м г /л масел и до 1 0 0 м г /л св и н ц а^ я в л я ю щ е ­
гося канцерогенны м вещ еством.
Н а водоемы оказы ваю т негативное в л и я н и е т а к ­
ж е следую щ ие причины :
•
хранение х и м и ч еск и х реактивов нередко в виде
ш табелей под о ткр ы ты м небом, н езащ и щ ен н ы х от
атмосф ерны х воздействий;
• наличие стоков растворов, со д ерж ащ и х соли,
располож енны х вблизи источников водоснабжения:
• загр язн яю тся грунтовы е и поверхностны е воды.
V
’ Свинец образуется при сгорании тетраэтилсвинца, со д ер ж а
щ егося в этилированном бен зи н е.
158
Проблемы цивилизации в области сохранения...
Д л я борьбы с гололедом использую тся р азл и ч н ы е
методы;
• недопущ ение устройства эстакад д л я м ой ки а в ­
томобилей вблизи водоемов, устройства автозап равочн ы х станции;
устройство водонепроницаем ы х бетонны х бор­
дюров с отводом воды в резервуары д л я обра­
ботки;
устройство дрен аж ей д л я воды с дорож н ы х п о ­
к р ы т и й в специальны е трубопроводы;
• строительство ограж ден и и из водонепроницае­
мого бетона;
• плотное м ощ ение откосов автом оби льн ы х
дорог;
• обоснованное использование уборочны х, п о л и ­
вочно-моечны х м аш и н на н абереж н ы х и м ос­
товы х;
• озеленение вблизи водоемов;
• установление норм противогололедны х м ате­
риалов, наносим ы х на п о к р ы т и я дорог и мос­
тов.
Это требует больш и х эк о н о м и ч еск и х затр ат на
борьбу со скользкостью на дорогах, что окуп ается
сн и ж ени ем коли чества ДТП.
Н апри м ер, в Н орвегии в середине 90-х годов к о ­
личество Д П было сокращ ено в зи м н и й период за
счет борьбы с гололедом на 1 3 % , а м атер и ал ьн ы й
ущ ерб — более чем на 3 0 % . У становлено, что меры
по vxoffv за дооогами в зи м н и й пеоиод повы ш аю т
/
159
Основы общей и инженерной экологии
Однако следует иметь в виду, что использование
противогололедных материалов имеет большие эко­
логические последствия;
• сильно увеличивает содержание солей в грунто­
вых водах и в земле, расположенной на придорож­
ных территориях, что воздействует на растительный
мйр придорожных территорий (особенно ели);
• увеличивает износ дорожного покры тия, т.к.
большая часть движения осуш,ествляется по мокро­
му покрытию. При этом износ при использовании
шипованных шин на мокрой дороге в 2 раза выше.
сухой
• соль разъедает бетонные конструкции (что осо­
бенно касается мостовых переходов), вызывает кор­
розионные очаги, ведущие к разрушению покрытия;
• соль способствует появлению рж авчины на ав­
томобилях. Опыты на пластинах показали, что рж ав­
чина увеличивается в 3—5 раз. При обработке таких
поверхностей антикоррозионными веш;ествами рж ав­
ление происходит в 2 раза меньше.
Опрос водителей транспортных средств в Норве­
гии показал, что 35% их согласны полностью или
частично применять соль на дорогах, а 64% счита­
ют, что это не имеет важного значения.
Однако следует иметь в виду и не забывать, что
противогололедные соли отрицательно воздействуют
самих
Таким
ды, хотя их широко применяют на практике.
Д ля борьбы с гололедом используют и шла
таллургических производств.
160
Проблемы цивилизации в области сохранения...
Ш лаки металлургических производств имеют сле­
дующий состав (%):
хлорид к ал ьц и я (CaClg)
61,06
хлорид к ал и я (КС1)
0,58
хлорид натрия
4,21
кремнезем (SiO,)
3,71
о1'сид ж елеза (FegO)
0,16
оксид титана (TiOJ
0,10
хлорид м агния (MgCl,)
0,03
оксид магния (MgO)
3,1
оксид алю миния (А1,0д)
9,51
алю миний
12,23
М еханизм воздействия ш лаков на лед заклю чает­
ся в сниж ении температуры зам ерзания воды.
Д ля водорастворимых ш лаков такой температу­
рой является —23,7°С.
При концентрации ш л ак а 28,4% при температу­
ре (—7)°С за 2 часа плавится 70—90% льда;
При (—18) “С за 1 ч — 18% , при -10°С в течение
первых двух часов плавится 60—70% льда.
Н аличие в асфальтобетоне 5% водорастворимого
ш л ак а не снижает его физико-механические свой­
ства, а эффективность покры тий дорог с РВШ про­
является до температуры — (—6 )—(—8 )°С и при этом
не услож няет технологию получения асфальтобето­
на и дает экономический эффект.
Снижение количества дорожно-транспортных происшествии зависит от сочетания радиальнои и п р я ­
моугольной транспортных систем, наличия «узких
мест». Неразвитость улично-дорожной сети в горо­
де предопределяет увеличение интенсивности транс6 А Платонов
161
Основы общей и инженерной экологии
магистралях
А) проспекты Московский, Невский, Славы,
Каменноостровской в Санкт-Петербурге), что и уве­
личивает риск на дорогах.
Сказанное требует постоянного обращения вни­
мания на повышение эффективности способов борь­
бы с гололедом на автомобильных дорогах. Разрабо­
таны и применяются следующие способы борьбы с
гололедом:
материальный
ущерб и количество пострадавших от увечий на
45°/(О
2 . Посыпка песком скользких мест. После посыпке
песком снижается количество ДТП до 85% . Од­
нако роль посыпки песком резко снижается в ре­
зультате сдувания песка с покрытия проезжаю­
щими автомобилями. Исследования показали, что
посыпка песком приводит к увеличению коэффи­
циента трения на 0,1—0,3. Скорость увеличивает­
ся на 2,4 км /ч, путь до полной остановки умень­
шился на 8 м (на 10% меньше). При движении
автотранспорта большая часть песка сметается ав­
томобилем с проезжей части, что говорит о том,
что дороги надо чаще посыпать песком, особенно
при интенсивном движении.
3. Посыпка покрытий дорог солью снижает количеДТП
30%.
4. Время слежения за дорожными условиями состав­
ляет 3
Меры по уходу
транс
А
^
Г \ /
162
Проблемы цивилизации в области сохранения
5, П осы пка солью увеличивает износ дороги (износ
ш ипо
выш е, чем на сухой). Соль разъедает покры тие
дороги, вызывает ржавление автомобилей, что превеще
ствами.
6 . Н еобходим уход за тротуарам и , пеш еходны м и
дорож кам и; посы пка их песком, солью или подо­
грев тротуаров. Все это сниж ает количество паде­
ний людей до 50% .
окружаюш;ую
среду:
1. Песок образует пы ль, особенно в летнее вре­
м я, что влияет на органы д ы х ан и я.
2 . Противогололедные соли вли яю т на расти­
тельность и ж и во тн ы й м ир п ри дорож н ы х
территорий.
3. З а г р я з н я ю т п о в ер х н о стн ы е и гр у н то в ы е
воды.
Н ад еж н ы м и эф ф екти вн ы м способом борьбы с
гололедом явл яется устройство асфальтобетонного
покры тия верхнего слоя с противогололедными свой­
ствами. Это достигается путем п ри м ен ен и я при и з ­
готовлении асфальтобетона водорастворимых отхо­
дов производства алю м иния - вторичны х сплавов
алю м иния. Последние обладают свойствами расплав­
л я ть лед; с температурой эвтектики* — 23,7°С.
Температура зам ерзания их зависит от к о л и ч е­
ства содерж ания хлорида к а л ь ц и я . Так, при содер* Эвтектика (от греческого eu toctos) — это температура, при
которой сплав находится в ж и дк ом состоянии.
163
Основы общей и инженерной экологии
жании последнего
зания снижается:
при добавлении
при добавлении
при добавлении
в 1 0 0 г смеси температура замер­
1,5 г - на 0,9-0,6°С;
12,2 г - н а 8 , 6 - 6 , 1“С;
23,1 г - н а 21,2-29,6°С.
3.9. Окружающая среда
и коррозионные проиессы
Коррозионные процессы могут происходить под
действием естественных и антропогенных факторов,
К природным факторам относится воздействие кис­
лорода.
К антропогенным — воздействие оксидов углеро­
да, азота, серы и др. В результате попадания послед­
них в атмосферу они с парами воды образуют соот­
ветствующие кислоты, разные по своей силе и воз­
действию: угольная кислота, серная, азотная, соля­
ная (раствор хлористого водорода в воде). В резуль­
тате наличия вышеперечисленных кислот в воздуш­
ной среде образуются кислотные дожди, которые
разрушают находящ;иеся на открытом воздухе кон­
струкции, предметы из металлов. Происходит кор­
розия (степень окисления зависит от температуры,
влажности воздуха и др. факторов).
К оррозия (от позднелатинского corrosio — разъе­
дание) - это самопроизвольное разрушение твердых
тел, вызванное химическими процессами, развива­
ющимися на поверхности тела при его взаимодей­
ствии с внешней средой (влага, кислород, оксиды
углерода, азота и т.д.). Наиболее распространенным
164
(
Проблемы цивилизации в области сохранения...
процессом взаимодействия ж елеза с кислородом я в ­
ляется рж авление ж елеза —образование рж авчины .
Рж авчина — это гидратированны й слой оксидов жеобразующ ийся
2^3
хности ж елеза, что наносит колоссальны й ущерб н а­
родному хозяйству, экономике.
По глубинному показателю коррозия — по ш кале
коррозионной стойкости металлов — определяется в
баллах:
совершенно стойкие
О
0,001
весьма стойкие
2
0 ,0 0 1 -0 ,0 5
малостойкие
7
нестойкие
9
Скорость коррози и зависит от м естополож ения
объекта.
В загородных районах скорости коррозии стальны х конструкций, предметов составляет несколько
миллиметров в год, а в загрязненны х городских р а й ­
онах достигает 100 м кн в год. Она предопределяет­
ся высокой концентрацией загр я зн я ю щ и х веществ
в атмосфере, часть которы х является основой обра­
зования кислотны х дождей.
Коррозия наносит большой эконом ический ущерб
народному хозяйству во всех областях деятельности
человека —в промыш ленности, энергетике, на транс­
порте.
Н апример, в Ф РГ определено, что ущ ерб, п р и ч и ­
няем ы й коррозией, изм еряется м и лл и ар д ам и марок
«
165
Основы общей и инженерной экологии
в год, ибо ежегодно теряется 1 0 —1 2 % общего коли­
чества выплавляемого металла.
Сущность коррозии
По своей сущности коррозию делят на химиче­
скую и электрохимическую.
Ржавление ж елеза и конструкций из нее отно­
сится к химической коррозии. Если она происходит
на открытом воздухе, то ее называют атмосферной
коррозией
При повышении температуры (в промышленном
производстве) хи м и ческая коррозия ускоряется.
Наличие серы в металле повышает скорость корро­
зии. Сера в железе обычно содержится в виде суль­
фидов, например, FeS. В процессе коррозии сульфи­
ды железа разлагаются с выделением сероводорода
(HgS), который является катализатором процесса
коррозии.
Скорость коррози и и единицы и зм ерен и я
Скорость коррозии металлов и металлических
сплавов оценивается весовым и глубинным показа­
телями.
Весовой метод — основан на изменении веса об­
разца (убыль или увеличение веса), отнесенном к
единице поверхности и единице времени в г/м^’ ч.
Глубинный показатель коррозии есть уменьше­
ние толщины образца в единицу времени в мм/год.
Пересчет весового показателя скорости коррозии
(К) к глубинной (П, мм/год) осуществляется по фор­
муле:
166
Проблемы цивилизации в области сохранения
где d — относительный вес образца;
К — коэффициент.
Способы защ и ты от коррозии
Сущность методов защиты от коррозии заклю ча­
ется в нанесении защитных покрытий, например,
лакокрасочных материалов, а такж е введении ин­
гибиторов коррозии, например, хроматов, нитритов,
арсенитов металлов и др. добавок.
Одним из способов защиты металлов от коррозии
является их легирование т.е. получение сплавов,
например, получение нержавею щ ей стали путем
присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др.
стали
таки
Наиболее распространенным способом защиты от
коррозии является нанесение на поверхности метал­
лов защитных пленок — лака, краски, эмали и т.д.
Лаки, краски обладают низкими газо- и паропроницаемостью, водооттаіхкивающими свойствами и по­
этому препятствуют доступу к поверхности металла
воды, кислорода и содержащихся в атмосфере аг­
рессивных компонентов. Ф актически лакокрасоч­
ное покрытие лиш ь тормозит процесс коррозии.
Поэтому в данном случае важное значение имеет
качество покрытия: толщина слоя, его плотность,
равномерность, распыление, проницаемость воды,
прочность сцепления (адгезия).
167
Основы общей и инженерной экологии
При покрытии металла окалина и ржавчина дол­
жны быть удалены с его поверхности, а покрытие
устраивается многослойным, без допуска воздушных
полостей, пузырей и т.д.
Для снижения смачиваемости водой лакокрасоч­
ные покрытия, в свою очередь, защищают воско­
вым составом или кремнийорганическими соедине­
ниями, не смачивающимися водой.
Часто под лакокрасочный слой наносят слой грун­
товки из пигмента, например, свинцовый сурик
(РЬзО,).
Вместо грунтовки иногда проводят фосфатирование поверхности металла. Кистью или напылением
на поверхность наносят растворы ортофосфатов ж е­
леза, марганца, цинка, кислых солей железа, мар­
ганца, фосфорной кислоты. В качестве ускорителей
твердения применяются нитриты калия и железа.
В образование фосфатного покрытия вносит вклад
сам металл, расворяющийся в фосфатирующей сме­
си вместе с оставшимися на его поверхности окси­
дами.
Пленка фосфатов хорошо защищает поверхность
атмосферных
фективна
фосфатная
служить лишь подгрунтовкой для последующих сло­
ев защитных и декоративных покрытий. Процесс
фосфатирования длится 4 0 -6 0 минут.
Для
раствор вводят
50 70 г/л нитрита цинка. При этом время фосфати­
рования сокращается в 10—12 раз. Для защиты ме168
г
Проблемы цивилизации в области сохранения...
таллов от коррозии используют так ж е стекловид­
ные материалы —силикатны е покры тия и фарфоро­
вые эм али. Они обладают вы соким и защ и тн ы м и
свойствами от воды, воздуха и газов при длитель­
ном контакте. Однако покры тия чувствительны к
механическим и термическим ударам, в результате
которых на них может появиться сетка трещ ин, пре­
допределяю щ ая доступ к металлу воды, воздуха и,
следовательно, коррозию.
Существуют и другие, более сложные покры тия
от коррозии: горячее покрытие другим металлом,
электроосаждение из водных растворов электроли­
тов (гальваническое покрытие), обработка порош ка­
ми при повышенной температуре, погружение изде­
лий в расплав хлорида кальц и я, в котором раство­
рены наносимые металлы.
В настоящее время разработаны методы хим иче­
ского покры тия металлических изделий никелем,
кобальтом, железом, палладием, платиной, медью,
золотом, серебром, радием, рутением и некоторыми
сплавами на основе этих металлов.
Ж елезо защ ищ ает от коррозии цинк — оцинко­
ванное железо для покры тия кры ш домов, которое
служ ит 8 лет.
Олово. П окры тия из цинка, олова и других м е­
таллов защ ищ аю т железо от коррозии при сохране­
нии сплошного покрывающ его слоя, однако при его
нарушении (трещ ины, царапины) коррозия проте­
кает более интенсивно, чем без покры тия, в резуль­
тате электрохимических процессов.
169
Основы общей и инженерной экологии
Современная техника включает конструкции и
детали из различных металлов и сплавов. Поэтоглу
между ними возникает электрохимический потен­
циал (более электроотрицательный металл становит­
ся анодом, а более электроположительный — катодом)^^ іхри этом возникает ток, что сопровождается
процессом коррозии.
Заметим, что концентрированные серная и азот­
ная кислоты не взаимодействуют с железом в ре­
зультате образования оксидной пленки. Происходит
как бы пассивация железа.
Для защиты металлов от коррозии используется
метод оксидирования.
Д ля сниж ения коррозии применяют ингибито­
ры — вепдества, способные в малых
м едлять или п р екр ащ ать хи м ически е процессы
(inhibere — сдерживать, останавливать).
Сначала для снятия окалины и ржавчины исполь­
зовали раствор серной кислоты с добавками пивных
дрожжей, муки, крахмала, а позже —мучные отру­
би.
Одним из наиболее простых ингибиторов атмо­
сферной коррозии является нитрит натрия (NaNOg),
используемый в виде концентрированных водных
растворов, растворов загущенных глицерином, оксиэтилцеллюлозой или карбоксиметилцеллюлозой.
Н итрит натрия используется для консервации
изделий из стали и чугуна.
защиты металлов
от коррозии:
Защ ита легированием, введение в металл легиру­
ющих элементов (никеля, хрома) —нержавеющие
170
Проблемы цивилизации в области сохранения...
стали, меди — строительные стали. К устойчивым
относятся строительные стали м арки 2Х18Н9. В
ее состав входят: углерод — 0 ,1 5 —0 ,2 0 % , никель
— 8—9 ,5 % , хром — 17—19% .
З ащ и та металла путем п окры ти я пленкой из друосущ ествляется
ми методами:
• горячее покрытие —погружение в металл (цинк,
олово, свинец), в ванну;
• гальваническое покры тие, наносимое электроосмотическим осаждением на поверхность ос­
новного металла;
• м еталлизац ия —нанесение путем разбры згива­
н и я слоя расплавленного м еталла под давле­
нием сжатого воздуха;
• покры тие м еталлических изделий слоем л ак а
или краски. Этот метод самый простой и рас­
пространенный (защ ита ферм, колонн, мостов
и т.д.);
• нанесение на поверхность м еталла пластмассо­
вой пленки (поливинилхлорид, полиэтилен, по­
лиамиды ). Д анны й метод относится к прогрес­
сивным методам.
3.10. Особенности системы
«город - окружающая среда
Город, выросший И З природы,
угрожает теперь природе.
Город, созданный человечеством,
Владеет над человеком.
Николай Рерих
171
Основы общей и инженерной экологии
Город — это совокупность различных факторов,
характеризующих специфический образ жизни больших масс людей в условиях высокой концентрации
населения, производства и окружающей природной
среды.
Бог создал деревню, а человек построил город.
Английская пословица
Рассматривая проблемы современных городов,
ЮНЕСКО етце в 1972 г. пришло к выводу: «Город,
будучи ранее центром влияния цивилизации, рас­
сматривается теперь как источник любой формы
загрязнении».
В городе высокая концентрация промышленных
предприятий, энергетики, транспорта, быта.
Например, в Санкт-Петербурге на середину девя­
ностых годов прошлого века протяженность город­
ских дорог (дорюжные сети) составляла более 3 300 км,
площадь дорожных покрытий — 55 млн м^, транс­
портных и пешеходных мостов — около 60.
Город пересекало 49 рек, ручьев, протоков и 19
каналов. Площадь городских улиц и дорог, занима­
емая стоянками автомобилей, составляла 35—50% .
При этом протяженность улиц и дорог, интенсив­
ность движения транспорта и объем перевозок по­
стоянно увеличивается. Все сказанное предопреде­
ляет ухудшение экологического состояния город­
ской окружающей среды, в результате чего заболе­
ваемость людей, в том числе и от экологического
фактора, растет.
Особым источником загрязнения окруж аю щ ей
природной среды является автомобильный транс172
Проблемы цивилизации в области сохранения...
порт, в городе около 1 200 тыс. автомобилей. Н а
долю загрязнений от транспортны х средств п ри хо­
дится до 90% оксида углерода, 80% углеводородов,
до 40% оксидов азота.
Больш ое количество свинца выбрасывается авто­
транспортом в атмосферу. Количество выбросов за ­
висит от трех основных факторов:
• конструкции автомобиля и вида топлива (40%);
• технического состояния транспортны х средств
(30 %);
• состояния дорож ны х покры тий и регулирова­
н и я дорожного движ ения (40 % ).
Наиболее токсичны м компонентом выбросов авбензодиалкиламины
оксид углерода и др
В Санкт-Петербурге 44 тыс. стационарны х источ­
ников загрязн ен и я. Системами очистки оборудован
ли ш ь к аж д ы й четвертый. До 70 % выбросов при хо­
дится на транспорт. 42,8 % петербуржцев ды ш ат
за г р я зн е н н ы м воздухом . К о н ц е н т р а ц и я вред н ы х
веш,еств в некоторых местах превы ш ает ПДК в 2—6
раз. К счастью, город не входит в 16 наиболее за г­
рязн енн ы х городов России.
В городских условиях наиболее изучено з а г р я з ­
нение свинцом; его больше там, где больше гумуса
(почвы города — парки, сады, скверы , транспорт­
ные магистрали). П ричем в почвах транспортны х
м агистралей свинец обнаружен даж е на больш их
глубинах. Во много раз больше ПДК содерж ится в
почвах и нефтепродуктов.
173
Основы общей и инженерной экологии
;еиствуют не
физріческие
вибрация, электромагнитные поля. До
шумов
Отрицательно сказывается на природе большое
количество твердых отходов, в том числе токсич­
ных (на каждого жителя приходится 6 т сожженно­
го топлива).
В среднем ежегодно на полигоны, где обезврежи­
ваются токсичные отходы, вывозится 70 тыс. тонн,
из них 40 тыс. тонн жидких.
П риродная среда города вытесняется образом
жизни самих людей, которые стремятся выехать за
пределы города, на природу, чтобы отдохнуть.
В последнее время в целях улучшения состояния
окружаюш;ей среды города введены региональные
нормативы по охране почв. В Санкт-Петербурге раз­
работана программа «Чистый город» до 2005 года.
Программа должна обеспечить экологическую безо­
пасность горожанам. Например, такие программы,
,емеркуризация», «Диоксины», «Радон».
К основным направлениям программы «Чистый
город» относятся:
• благоустройство города;
• организация обезвреживания и переработки про­
мышленных и бытовых отходов;
• охрана и рациональное использование водных
объектов;
• охрана атмосферного воздуха от стационарных
и передвижных источников загрязнения;
174
От авторов и об авторах
• сохранение и улучш ение состояния зелены х н а ­
саж дений города и особенно охраняем ы х природных
территорий;
• обеспечение экологической безопасности путем
реш ения проблем радиоактивного загрязн ен и я родоном, загрязн ен и я городской среды при аварийном
розливе нефтепродуктов, токсичны х веществ и т. д.
Сказанное предопределяет осуш;ествление строго­
го экологического контроля за состоянием город­
ской среды, совершенствование экономического м е­
хан и зм а охраны окруж аю щ ей среды, усиление эко­
логического воспитания и повыш ение үоовня био­
логического образования. У природы долж но быть
очень много друзей.
Глава 4
ТРАНСПОРТ
И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА
4.1. Вилы транспорта.
Характеристика транспортной системы
Земной шар, как паутиной, окутан сетью морс­
ких, речных, воздушных, космических, автомобильно-дорожных коммуникаций^.
Развитие транспорта продолжается и будет продол­
жаться, что предопределяет познание системы «транс­
порт —окружающая среда», нахождение путей реше­
ния проблем при взаимодействии этой системы.
Транспорт (от лат. transporto — перемеш;ение) —
отрасль материального производства, осуществляюш;ая перевозки людей и грузов. Отдельные виды
транспорта объединены в единую транспортную си­
стему. Транспорт как единая транспортная система
представляет собой совокупность следующих состав­
ляющих:
а)
пути сообщения (автомобильные, железнодо­
рожные, водные пути, воздушные линии, трубопро­
воды, монорельсовые и канатные дороги и другие
специальные магистрали);
'Коммуникация — от лат. komunicatio — пути сообщения,
связь одного места с другим.
176
Транспорт и окружающая среда
б) перевозочные средства (локомотивы, суда, са­
молеты, вертолеты, автомобили, транспортные т р а к ­
торы, космические средства и пр.);
в) технические устройства и м еханизм ы (погру­
зочно-разгрузочные м аш ины , конвейеры , бункера,
пакетоформирую щ ие м аш ины и пр.);
г) средства управления и связи (сбор, хранение,
переработка и передача информации);
д) обустройство всех видов транспорта (ж елезно­
дорожные станции, вокзалы , аэропорты, пристани,
гар аж и , различны е стоянки, ремонтны е мастерские
и заводы, склады и погрузо-разгрузочные пункты ,
компрессорные и насосные стан ц и и технического
обслуж и ван и я).
Т аки м образом, все виды тран сп орта образуют
единую транспортную систему, которая ф ункциони­
рует благодаря наличию технической, технологи­
ческой, информационной, экономической и право­
вой среды взаимодействия.
По среде дви ж ен и я транспортны х средств тран с­
порт делится на назем ны й (ж елезнодорож ны й, а в ­
томобильно-дорожный), водный (морской, речной,
озерный), воздуш ный и косм ический.
Транспорт располагается в природной среде, в за­
имодействует с ней. Р езультаты этого взаим одей­
ствия многофакторны и определяю тся конкретны м
видом транспорта и пространством, в котором он
осущ ествляет работу.
По этому п ри зн аку транспорт делится на косм и­
чески й , м еж к о н ти н ен тал ьн ы й , к о н ти н ен тал ьн ы й ,
государственный, региональны й и т. д.
177
Основы общей и инженерной экологии
Протяженность путей сообщения в бывшем CCCF
на начало 90-х годов (тыс. км):
железные дороги
более 144
автомобильные дороги
более 1 млн
'речные пути
около 140
нефтепровод транспортный
около 80
газопровод
около 170
трамвайные пути
около 10
троллейбусные пути
около 130
метрополитен
около 0,4
Производственные фонды транспорта составляли
15% всех фондов хозяйства. В работе транспорта
участвовало 10 % от численности работающих.
энергетиче
ских ресурсов.
Поэтому вклад транспортной системы в экологи­
ческое состояние природной среды велик, велик и
его вклад в ухудшение состояния здоровья населе­
ния.
4.2. Железнодорожный транспорт
Влияние железнодорожного транспорта на округлав ных
факторов является расчленение им природно-терри­
ториальных комплексов, нарушение при этом сло­
ж ивш ихся связей между их элементами, например,
расчленение ландшафтов, т. е. участков суши с п ри ­
родными компонентами (горными породами, почва­
ми, рельефом, водными бассейнами, растительно­
стью, животным миром, климатом), которые суще178
Транспорт и окружающая среда
ствуют во взаимообусловленном единстве, т. е. стро­
ительство и эксплуатация любых транспортных м а­
гистралей оказывает дестабилизирующее отрицатель­
ное воздействие на окруж аю щ ую среду:
1. Отторжение под дороги, стоянки, транспорт­
ные предприятия и др. объекты большого ко ли че­
ства земель. Под железную дорогу с полосой отвода
требуется более 10 га, под автомобильную в зависи­
мости от категории — 2 —7 га на 1 км.
Транспортны е к о м м у н и к ац и и , территории для
хранения, обслуж ивания и ремонта транспортных
средств занимают более 50% площ ади городов.
Производство транспортны х средств х а р ак те р и ­
зуется большим потреблением природных ресурсов,
большой материал о- и металлоемкостью (металлы,
древесина, пластмассы, текстиль, топливо, вода и
ДР-)Расход металла на изготовление запасны х частей
для ремонта транспортны х средств экви вален тен
расходу на их производство.
2. Транспорт потребляет до 15% энергетических
ресурсов при низкой топливной экономичности. В
мире ежегодно сжигается (в млн тонн): угля —3,700,
нефтепродуктов — 3,300, газа — 750.
Так, доля расхода нефтепродуктов только авто­
мобильным транспортом в различны х странах мира
от 20 (Япония) до 55% (США).
3. Большое количество загрязнений приходится на
подвижной состав ж елезны х дорог. В начале 90-х
годов в СССР ежегодно двигалось 42 тыс. грузовых и
20 тыс. пассаж ирских и пригородных поездов.
179
Основы общей и инженерной экологии
По среде движения транспортных средств транс­
порт делится на наземный (железнодорожный, ав­
томобильно-дорожный), водный (морской, речной,
озерный), воздушный и космический.
Загрязнение окружающей среды происходит также в результате распыления перевозимых грузов:
сыпучими материалами при их погрузке, выгрузке
и транспортировании, а также мусором и отходами
предприятий железнодорожного транспорта. Поте­
ри сыпучих грузов на необорудованном транспорте
составляют более 10 % от общего веса грузов.
4.
Пассажирские вагоны на 1 км пути ежегодно
выбрасывают более 200 м^ сточных вод с ф екали я­
ми (содержащими патогенные микроорганизмы) и
до 12 тонн мусора.
Железнодорожный транспорт потребляет воду и
загрязняет водные бассейны. Общее потребление
воды им составляет 1 млрд м^, а сброс сточных вод
— 0,6 млрд м^ в год.
Объем сточных вод на предприятиях железнодо­
рожного транспорта колеблется от 200 до 4000 м^ в
сутки.
коммунальные
ты на железнодорожном транспорте не имеют очист­
ных сооружений.
Объектами, загрязняю щ им и водные бассейны,
являются такж е промывочно-пропарочные пункты,
дезинфекционно-промывочные станции, вагонные и
локомотивные депо, ш палопропиточны е заводы,
строительные организации и т. д.
Так, в стоках промывочно-пропарочных пунктов
фенол
180
Транспорт и окружающая среда
продукты
'/л)
5. Загрязнение атмосферы на транспорте проис­
ходит, в первую очередь, выбросами продуктов сго­
рания топлива двигателей внутреннего сгорания
транспортных средств, строительных машин и ме­
ханизмов (оксиды углерода, азота, серы, а такж е
вещества в аэрозольном состоянии —углеводы, сви­
нец, альфа-бензопирен и пр.)6 . При строительстве транспортных магистралей
(сооружение земляного полотна, укладка верхнего
строения пути, строительство искусственных соору­
жений и т. д.) воздушная среда загрязняется от стро­
ительны х материалов естественного (дисперсные
каменные материалы из горных пород, грунты) и
техногенного происхож дения (ш л ак и различны х
промышленных производств, золы-уноса, различные
шламы, например, бокситовые, фосфогипс и др.),
которые являются токсичными, из-за содержания
тяж елы х металлов и присутствия в них естествен­
ной радиоактивности). Несмотря на то, что строи­
тельная пыль состоит из кремнезема, она может в ы ­
зывать заболевания легких (силикоз).
Другими загрязнителями атмосферы, выделяющи­
мися в процессе проведения строительных работ по
сооружению трассы, являются металлическая пыль,
выделяю щ аяся при сварочных работах, продукты
взрывов (от взорванных горных пород, взрывчатых
веществ) и другие специфические загрязнители пары кислот и щелочей, растворителей и т. д., объем
которых часто невелик
181
Основы общей и инженерной экологии
7.
Применяемые электротяговые сети, в резуль­
тате различия параметров прямого (контактная под­
веска) и обратного (рельсы) проводов, создают в о к ­
ружающем пространстве мощные электромагнитные
поля, что ведет к большим потерям в тяговой сети,
к отрицательному воздействию на смежные линии
и на здоровье людей.
Указанные недостатки могут быть устранены пу­
тем использования многопроводных электротяговых
сетей с компенсацией внешнего электромагнитного
поля (сближение прямого и обратного проводов и
выравнивание их собственных параметров), что по­
зволит снизить потери энергии в электросетях и обес­
печить условия электромагнитной совместимости.
Отрицательное воздействие на окружающую при­
роду оказывают узкоколейные железные дороги. Для
них обычным является отсутствие водопропускных
сооружений на небольших водотоках, несоблюдение
уклонов и т. д., которое способствует образованию
«вымочек», ведущих к массовой гибели древостоев в
результате подъема уровня грунтовых вод, а при де­
фиците почвенной влаги —к разрушению древостоя.
При движении транспортных средств на техни­
ческую составляющую окружающ ей среды воздей­
ствует такж е вибрация, а на человека и животных
- шум (глава 5).
ф
4.3. Автомобильный транспорт
окруж аю щ ей
среды автомобильным транспортом в отличие от
182
»
Транспорт и окружающая среда
других видов транспорта имеют свои специфичес­
кие особенности:
• постоянно растущие темпы автомобилизации;
• низкие показатели экологической безопасности
тр ан сп о р тн ы х средств на еди н и ц у вы п олн ен н ой
транспортной работы и малые перспективы на их
повышение в будущем;
• вы сокая концентрация автотранспортны х
средств на малы х территориях;
• трудность локализации неблагоприятных послед­
ствий воздействия транспорта на природную среду;
• темпы развития дорожной сети отстают от тем ­
пов автомобилизации.
Сочетание приведенных факторов в определенных
условиях и регионах приводит к доминирую щ ему
воздействию автомобильного транспорта на о к р у ж а­
ющую среду, ибо последний является одним из се­
рьезных источников загрязнений.
А]
(атмосферу, гидросферу
ру, биосферу).
По данным зарубежных и отечественных источ­
ников доля автомобильного транспорта в загр язн е­
нии окруж аю щ ей среды составляет (%):
• загрязнение атмосферного воздуха
50—75;
• загрязнение воды
5 и более;
• занятость территории
до 50;
6 0 -8 0
шум
и более;
до 1 0 0 .
ибрация
183
Основы общей и инженерной экологии
Автомобильно-дорожный ком плекс вл и яет не
только на экологическое состояние окруж аю щ ей
среды, но и на социальные условия ж изни и эконо­
мику государства.
Автомобильный транспорт оказы вает большое
следующих
лениях:
• выбросы отработанных газов (такж е сажи, аэро­
золей) автомобилей;
• продукты сгорания, образующиеся при движ е­
нии автомобилей по дороге;
• шум, вибрация и электромагнитные поля.
Х арактеристика загрязнений и их влияние на
окружающую среду описаны ниже.
Английский писатель Хискот Уильямс в середи­
не 90-х годов прошлого века писал об автомобиле:
«На автомобиле мы доехали к середине пути. Поло­
вина заработной платы, выплачиваемой в мире, так
или иначе, связана с автомобилем. Половина всех
ресурсов мира идет на автомобили, содержание их
движения и половина из них попадает в автомобиль­
ные аварии или другие происшествия, связанные с
автомобилем».
Количество автомобилей растет. К концу 90-х го­
дов в мире было около 300 млн легковых, 80 млн
грузовых автомобилей и 1 млн автобусов.
В США эксплуатируется 170 млн. единиц, в Рос­
сии - 13 единиц, каж ды й 20-й имеет автомобиль (в
Индии - каж ды й 500-й житель).
Сравнение доли выбросов различных сфер ж изни
людей на окружающую среду показывает, что именно
184
Транспорт и окружающая среда
на транспорт приходится их основная часть (%)
транспорт
60
промышленность
17
энергетика
14
отопление
9
К основным выбросам автотранспорта относятся (
оксид углерода
50
углеводороды
40
нитросоединения
10
поглощает
лорода в год, а выбрасывает (кг):
диоксид углерода
800
оксиды азота
40
углеводороды
200
При сгорании 1 кг бензина образуется (г):
оксид углерода
40
оксиды азота
21
углеводороды
71
свинец, саж а
20
Кроме того, дизельные двигатели выбрасывают в
окружаю щ ую среду канцерогенные вещества —нитроазодиалкилам ины .
К ак видно из приведенных данны х, транспорт
определяет экологическое состояние окруж аю щ ей
природной среды и здоровье населения (до 80% ).
На схеме рис. 14 приведены факторы воздействия
автомобилизации на природную среду города.
Кроме того, стоянки автомобилей, наприм ер в
Санкт-Петербурге, занимают до 50 % городских улиц
и дорог. На их покрытие и тротуары выливается до
20 тыс. тонн горюче-смазочных материалов в год.
185
Основы общей и инженерной экологии
> Ч
О
)
Q.
О
Q
>Ч
в
Q
03
X
>4
Q.
О
со
X
гг
03
го
с;
VD
О
О
I03
ст:
о
(D
ct
соо
а.
о
Н”
03
е
О
S
Q.
186
Транспорт и окружающая среда
▲
S
Z
п
S
*
о
ш
н
о
0т)
Развитие транспорта
1 - экономика
2 социальные условия жизни
3 экологическое состояние природной среды
Рис- 15. Влияние развития транспорта на экономику.
социальные
окружающей
Суммарный выброс транспортных средств состав­
ляет более 170 тыс. тонн/год.
В почвах транспортных магистралей концентри­
руется нефтепродуктов в 6—30 раз больше, чем в
парках и садах.
материалы загрязняю т
воды (помойка маш ин, сливы и пр.), образуют в них
год.
Около 85% ж ителей города ды ш ит загрязненны м
;ухом
Петербурге
нала и улицы Ш капина
грязнение воздуха составляет 12 ПДК.
Компоненты выбросов всех видов автотранспорта
являю тся токсичны м и разной степени опасности:
I класс опасности;
бензальфапирен
187
Основы общей и инженерной экологии
оксиды азота, серы —II класс опасности;
сажа — III класс опасности;
пыль кремнезема, цемента — I класс опасности.
Свинец и сажа относятся к канцерогенным веще­
ствам.
При этом автотранспорт при эксплуатации имеет
специфические особенности:
• занятие при парковке больших площадей зем­
ли разного назначения (28 млн м-);
• протяженность улиц и дорог Санкт-Петербурга
составляет около 3500 км, около 55 млн м- (из них
95%* имеет асфальтобетонные покрытия);
• транспортные потоки и аварийные ситуации на
дорогах города непредсказуемы;
• окружающее пространство города стеснено зда­
ниями и сооружениями, условия проветривания улріц
и дорог случайны;
• локализация воздействия транспорта на людей
невозможна;
• в зонах действия электрифицированного транс­
порта и прохождения линий электропередач возни­
кают электромагнитные поля;
• от вибрации грунтов дорог происходит осадка
зданий и сооружений (до 2 - 3 мм в год) и их разру­
шение;
• почвы и земли города загрязнены токсичными
веществами, пылью;
• наличие высоких уровней шума из-за плохого
технического состояния автомобилей и покрытий
дорог, низкой организации дорожного движения и
низкого уровня вождения транспортных средств.
«
*
188
I
Транспорт и окружающая среда
Выбросы автом обилей за в и с я т и от со сто ян и я р е к ­
л а м ы на дорогах. В за к о н е «О го су д ар ств ен н ы х , т е р ­
р и т о р и а л ь н ы х а в то м о б и л ь н ы х дорогах» зап и сан о :
« Р е к л а м н ы е щ и т ы , у стр о й ства и и н ы е и н ф о р м а ц и ­
он н ы е з н а к и и у к а з а т е л и у с т а н а в л и в а ю т с я на з е м ­
л я х авто м о б и л ьн ы х дорог».
В ы бросы тр ан сп о р та (табл. 8 ) з а в и с я т от р е ж и м а
д в и ж е н и я . В табли ц е п ри вед ен ы ср ав н и тел ь н ы е д а н ­
н ы е по М оскве и СШ А (% ).
Таблица 8
Режим движ ения
Холостой ход
Замедление
Ускорение (разгон)
Установившийся режим
М осква
22
29
18
1 2 -5 4
СШ А
15
32
37
16
Р азгон транспортного средства составляет 7 0 —80%
д в и ж е н и я ; у с т а н о в и в ш и й с я р е ж и м — 30% .
В ы бросы т р а н с п о р т н ы х средств з а в и с я т от ви д а
т о п л и в а (карбю раторн ое, д и зел ьн о е, газовое, с д о ­
б а в к а м и ), тех н и ч еск о го с о с то я н и я дорог, ви д а, к о ­
л и ч е с т в а р е к л а м ы н а д о р о га х , к о т о р а я о т в л е к а е т
в о д и тел я от у п р а в л е н и я д в и ж е н и е м а в т о т р а н с п о р т ­
н ы м средством.
Н а скорость д в и ж ен и я тргінспортных средств в л и я ­
ет рекл ам а. Р е к л а м а (от лат. reclamo — в ы к р и к и в аю )
— это и нф орм ац ия о потребительских свойствах то в а­
ров и видах услуг с целью о р г а н и з а ц и и сервиса и т. д.
О днако р ек л ам а в л и яет н а р еж и м д в и ж е н и я автом о­
бильного транспорта (вним ание водителя), а следова­
тельно, и на количество выбросов благодаря и зм е н е ­
нию р е ж и м а д в и ж е н и я автотранспортного средства.
189
Основы общей и инженерной экологии
В городе Санкт-Петербурге более 360 транспорт­
ных и пешеходных мостов, которые предопределя­
ют изменение характера движ ения транспорта, а
следовательно, количество и характер выбросов.
Характер системы «водитель —дорога» влияет на
водите:^я. Например, таксист в г. Риме в конце 80-х
годіов за 7 часов работы из 1 м^ вдыхаемого воздуха
«потреблял» (мкг):
оксидов азота
72
оксида углерода
285
диоксида серы
44
Урбанизация увеличивается большими темпами.
Количество выбросов в городах растет (%):
в 1900 г. — 3
1950 г. - 28
1980 г. - 40
2000 г. - 50
Городское население г. Мехико составляет 30 млн
чел.
Сказанное выше предопределяет снижение выб­
росов в воздушную среду. Это предполагается осупдествлять различными путями:
• устройство окружных и дуговых магистралей;
• устройство пеш еходных переходов в разны х
уровнях;
• перевод автомобилей на газообразное топлива
(сжиженный газ);
• производство экологически чистых автобусов
(экобусов);
• отказ от токсичных присадок к бензинам (на­
пример, тетраэтилсвинца);
4
190
Транспорт и окружающая среда
• отказ от ф у н кц и о н и р о ван и я врем енны х и пере­
д в и ж н ы х автозап равочны х станций;
повы ш ение эф ф ективности регу ли р о ван и я до­
рож ного д ви ж ен и я, особенно по узлам р а зв я зк и д ви ­
ж е н и я , на п ерекрестках;
• обоснование разм еров ох ран н ы х зон на придо­
р о ж н ы х территори ях;
орган и зац и я
(экологиче
с к а я м и ли ц и я);
• разработка и осущ ествление сан к ц и й на ввоз в
страну и эксплуатац ию автотранспорта, не отвечаю ­
щ его н адлеж ащ ем у техническом у состоянию;
• озеленение городов. Зелень —природны й фильтр
атмосферы;
• содерж ание транспорта и дорог в хорош ем т е х ­
ническом состоянии;
• строительство дорог с выносом за город;
• устройство автозап равочны х стан ц и й на приго­
родны х терри тори ях;
• экологические требования:
• проведение экологической сер ти ф и к ац и и авто­
транспорта и дорог, автозап равочн ы х станций;
осуществление
ф и зи ч еск о го в о зд ей ств и я т р а н с п о р т а на
окруж аю щ ую среду (шум
ны е поля);
экологиче
ского страхован и я лю дей;
обучение лю дей эколі
о к р у ж аю щ ей
191
Основы общей и инженерной экологии
среды. Выполнение программы по охране природы
«Чистый город».
Еще в 1895 году бельгийский писатель Эмиль
Верхарн писал:
«Равнину мрак-автомобиль
Объял, она давно без сил,
Равнину мертвую ест город молчаливо,
ветрам дорогу прегради.
Их загрязнили дым и хлопья сажи,
И солнце бедное почти не каж ет свой лик.
Истертый струями дождя».
А в настоящее время это все еще больше усугуби­
лось и продолжает усугубляться.
«
4.4. Демография и автомобилизация
Антропогенная составляющая экологических и з­
менений создается в основном из-за двух факторов:
технологического и демографического.
Д ем о гр аф и я (от греч. demos — народ и gruho —
пишу) — наука о закономерностях воспроизводства
населения в общественно-исторической обусловлен­
ности процесса воспроизводства.
Ежегодно население планеты увеличивается.
іірирост населения в год (%):
античный период
0,1
XVIII в.
0,3
XIX в.
0,6
XX в. (первая половина)
0,8
1960—1965 гг.
1,99
1965-1970 гг.
2,0
80-е гг.
1,7
192
)
Транспорт и окружающая среда
Численность населения мира к 2000 г. достигла
6,3 млрд чел. и ожидается, что в начале XXI в. она
превзойдет эту цифру, а к концу XXI в. составит
11 млрд чел. И наступит стабилизация.
По оценкам специалистов, уже сейчас на планете
в 4—5 раз больше населения, чем рациональное ко­
личество.
Человечество вступило в эпоху экспоненциально­
го освоения природных ресурсов, годовое потребле­
ние и добыча некоторых полезных ископаемых ста­
ли превышать количество ежегодно восполняемых
новых ресурсов. Только за последние 30 лет в мире
использовано примерно столько же сырья, сколько
за всю предшествующую историю человечества.
Особенно опасны с точки зрения экологии факто­
ры зависимости от плотности населения (например,
появление новых и усиление старых болезней), ант­
ропогенные нагрузки на окружающую среду, нера­
циональное использование природного ресурсного
потенциала, неотвратимое разрушение Земли.
Поэтому стабилизация роста населения Земли
(резко улучшатся социальные, экономические и эко­
логические условия жизни) — важ нейш ая задача
человечества.
Возможны четыре способа ограничения числен­
ности населения:
• реакция биосферы, уничтож аю щ ая большую
часть популяции людей;
• жесткая конкуренция между людьми за ресурсы
жизни с уничтожением большей части населения;
• сознательные действия по саморегулированию;
7 А. Платонов
1а Q?
^
Основы общей и инженерной экологии
регу
ляции.
Первые два способа крайне нежелательны, вознадежды
на четвертый способ.
Под воздействием роста населения, производства
научно-техю-географисоциальных
других факторов
бильный) получил невиданное развитие в количе­
ственном и качественном отношениях.
В мире насчитывается около 400 млн автомоби­
лей и строительных машин: легковых - 300 млн,
грузовых —110 млн, автобусов —2,3 млн, тракторов
и строительных машин - 9 млн ед.
Предполагается, что автомобильный парк мира к
2000 г. достигнет 6 0 0 -6 5 0 млн ед.
составлял
автобусов
ляют около 2 млн тонн бензина и 15 млн тонн ди­
зельного топлива. Выброс вредных веш;еств с отра­
ботанными газами составляет 14 млн тонн при ус­
ловии эксплуатации технически исправных машин.
При этом на долю автомобильного транспорта
приходится 82,5% перевозок грузов, что в 4,7 раз
больше других видов транспорта вместе взятых, и в
6,5 раза больше железнодорожного.
В 1992 г. в Ленинграде было перевезено 440 млн.
тонн грузов и 1 млрд пассажиров.
Всеми видами транспорта в России перевезено
44 млрд пассажиров.
194
Транспорт и окружающая среда
насчитывалось
170 млн автомобилей, из которых 130 млн (77,1%)
легковые и 38,6 млн (22,9%) - грузовые. Амери­
канская
суммы
ходуемой на питание.
«На автомобиле мы доехали до середины пути.
Половина заработной платы, выплачиваемой в мире,
так или иначе связана с автомобилем... Половина
всех ресурсов мира идет на автомобили и поддержа­
ние их движения. И половина из нас за всю жизнь
попадает в автомобильную аварию или другое про­
исшествие, связанное с автомобилем» (английский
поэт и публицист Хискат Уильямс).
4.5. Морской транспорт
Судоходство в океанах, морях, реках и озерах я в ­
ляется одним из источников воздействия на окру­
жающую среду, сферу обитания человека, ж ивот­
ных и микроорганизмов (биосферу).
Можно было бы привести большой список видов
растений, животных, а такж е болезней растений,
животных и человека, в течение последних столе­
тий появившихся исключительно «благодаря» раз­
витию морского судоходства. Например, еш;е в 1876 г.
из Японии в США было перевезено бобовое растение
«кудзу», которое в настоящее время «захватило»
свалки
отчаяние
195
Основы общей и инженерной экологии
Особую угрозу для экологических систем водной
среды представляют суда, которые загрязняют ее
нефтепродуктами, (о вредном воздействии которых
на водную среду было сказано в разделе 4.2. «Ж е­
лезнодорожный транспорт»).
При эксплуатации судов происходит загрязн е­
ние водоемов производственными и бытовыми от­
ходами — вы хлопны м и газами энергоустановок,
сточными водами, сухим мусором, пищевыми от­
ходами, нефтепродуктами (при аварийных розли­
вах). Отдельную группу загрязнений составляют
остатки перевозимых грузов, образуюш;иеся вслед­
ствие их неполной выгрузки, отмыва палубы, очи­
стки цистерн, трюмов, сброса балластных и очист­
ных вод и пр.
На долю судов приходится 27% загрязнений неф­
тепродуктами океанов и морей, 12 % из них — на
аварии.
Ежегодно в Мировой океан, по тем или иным
причинам, сбрасывается от 2 до 10 млн тонн нефти
в год. Аэрофотосъемкой зафиксировано, что почти
30% поверхности океана покрыто нефтяной плен­
кой (особенно загрязнены воды Средиземного моря.
Атлантического океана и их берега).
Одним из путей снижения воздействия судов на
среду их движения, предотврапдающих утечки в море
минеральных масел, является замена масел на нефтя­
ной основе смазывающими экологически чистыми
жидкостями на основе лапрола-80 с комплексом ан­
тикоррозионных и противоизносных присадок (ТУ 6 —
5 5 -2 2 1 -1 1 0 3 -9 0 ), эмульсолов типа ленол (ленол-32),
196
Транспорт и окружающая среда
акванол, а такж е использование вводно-топливных
эмульсий, что позволяет:
• до 10 % снизить расход топлива, а расход сма­
зочных масел —до 30%;
• снизить содержание оксидов азота и сажи в вы х­
лопных газах и т. д.
Суда и плавсредства речного флота такж е отно­
сятся к числу источников неблагоприятного воз­
действия на атмосферу, водную среду портовых го­
родов и населенных пунктов, раскинутых по бере­
гам рек.
При этом загрязнение атмосферного воздуха и
воды судами и плавсредствами происходит как в про­
цессе движения судов, так и в процессе их обработ­
ки в портах. Атмосфера загрязняется такж е из-за
выбросов оксидов азота и углерода, углеводородов,
сажи с отработанными газами судового энергетичес­
кого оборудования, ремонтных предприятий.
Источниками загрязнения речных вод являются
сброс судовых сточных вод за борт, особенно в зо­
нах санитарной охраны, санитарно-оздоровительных
зон, а такж е подсланевых вод, образующихся в м а­
шинных отделениях судов и отличающихся высо­
ким содержанием нефтепродуктов. Реки загрязн я­
ют хозяйственно-бытовые стоки: пищевые отходы,
мусор, пыль навалочных грузов (песок, щебень,
цемент и пр.). Для фекальных сточных вод х ар ак ­
терно высокое бактерицидное и органическое за-грязнения.
Специфичным средством транспорта, и вместе с
тем «преобразователем» речной системы, являются
197
г
1
Основы общей и инженерной экологии
драги и земснаряды, которые разделяют популяции
водной среды на зоны и части.
При движении судов формируются физические
поля: вибрация, акустические излучения, воздей­
ствующие как на экипаж и судов, так и на окруж аю ­
щую судно среду. Акустический фактор играет оп­
ределяющую роль для ж изни водных организмов.
Кроме перечисленных факторов, необходимо уде­
лять внимание фактору снижения волнового поля,
представляющему опасность размыва берегов водо­
емов.
При сплаве древесины по рекам до 50% ее объе­
ма «оседает» на дне и берегах рек. В настоящее вре­
мя еще не выявлены последствия так называемого
полевого сплава, не до конца известны химические
проявления погруженной в воду древесины различ­
ных сортов и особенно ее коры. Предполагается, что
из последней вымывается определенное количество
различных токсинов.
Несудоходные таеж ны е реки, особенно в зоне
интенсивной лесоэксплуатации, значительно стра­
дают от древесных завалов, каж ды й из которых об­
разует своеобразную платину, нарушающую нормаль­
ную жизнедеятельность речных экосистем.
Меры, направленные на снижение влияния ант­
ропогенного воздействия судов речного флота, м ож ­
но свести к выполнению требований по выбросам
вредных веществ в атмосферу, предъявляем ы м к
энергетическому оборудованию (уже существующий
парк), и требованиям, предъявляемым к вновь про­
ектируемому оборудованию (создание новых техни198
Транспорт и окружающая среда
чески х средств д л я судов, удовлетворяю щ их требо­
в ан и я м экологической безопасности). В настоящ ее
время проводятся исследования по созданию речны х
судов-газоходов на природном газе.
Государственные требования по предотвращ ению
загрязн ен и я внутренних водоемов судовыми отхода­
ми определяю тся санитарны м и нормами и п р ави л а­
ми. И м и, наприм ер, запрещ ен выброс во внутренние
мусора
пищеі
такой
Д л я внутренних водоемов сущест
лее ж есткие нормы очистки сточных и нефтесодер­
ж а щ и х вод (во м ногих озерах Ф РГ запрещ ено или
ограничено
Сброс с судов н еф тесо д ер ж ащ и х вод разреш ен ,
если к о н ц е н т р а ц и я н е ф т е п р о д у к т о в в н и х н и ж е
10 м г /л .
В настоящ ее врем я на м ногих судах установлены
специальны е
защ и ты
м еж д у н а
загр язн ен и й .
х ар ак тер
Следует зам ети ть отрицательное в л и я н и е на приучет
от которого не ведется. Это те ж е токси чн ы е газообвещ ества
тель «Вихрь» п оставляет в воду до 14 кг неф тепро­
дуктов в год). П ри работе лодочны х двигателей в ы ­
деляю тся п о л и ц и к л и ч еск и е аром ати чески е углево­
дороды канцерогенного дей стви я.
199
Основы общей и инженерной экологии
За 1 ч работы двигателя в режиме среднего хода
в воду поступает от 190 до 615 м кг/л бенз-альфапирена. Уровень шума для некоторых двигателей
превышает 100 дБл (например, «Привет-22»).
В целях уменьш ения отрицательного влияния
маломерного флота на окружаюш;ую среду целесо­
образно ограничение, упорядочение использования
населением катеров, моторных лодок, повышение
ответственности их владельцев за загрязнение ок­
ружающей среды, а такж е совершенствование двиО
маломерного
4.6. Космический транспорт
Космический транспорт с человеком на борту пред­
ставляет микроэкологическую систему. Он имеет
важнейшие абиотические веш;ества и средства для
их регенерации и многократного использования.
Корабли имеют оборудования для регенерации
воды и атмосферного воздуха. Однако создать м и ­
ниатюрную модель биосферы, т. е. искусственной
экосистемы (без притока и оттока вещества и энер­
гии) с полной регенерацией и регуляцией, в настоя­
щее время очень сложно и очень дорого, хотя энту­
зиасты освоения космоса смотрят в будущее и п ла­
нируют размещение на других планетах космиче­
ских поселений.
Основными источниками воздействия на около­
земное пространство в настоящее время являются:
•
пуск космических ракет, полеты кораблей мно­
горазового использования и работа м аневровы х
двигательных установок;
200
Транспорт и окружающая среда
• функционирование орбитальных космических
аппаратов и их последующая ликвидация, сопровож­
дающ аяся образованием космического мусора;
• электромагнитное излучение радиопередающих
систем;
• проникновение загрязняю щ их веществ из при­
земной атмосферы.
Серьезные последствия запуска космических р а­
кет вызывает выброс в верхнюю атмосферу больших
количеств химически активных веществ: водорода
(в пересчете на атомы, % от его содержания в верх­
ней атмосфере) и его соединений, которые, в конеч­
ном итоге, ведут к появлению ионосферных дыр, а
выбросы оксидов азота, хлор- и фторводородов из
фреонов выступают в качестве катализаторов в об­
разовании озоновых дыр в результате разрушения
озона.
При каждом запуске «Шатлов» в озоновый слой
попадает десятки тонн газообразного хлора от окис­
ления перхлората аммония (NH^CIO^), что эквива­
лентно по своему воздействию сотням тонн фреона,
разрушающего озоновый слой. Выход — в использо­
вании «адны» (в которой нет хлора —NH^N(N 02)2 с
гидридом алюминия). Это экологически чистое ра­
кетное тотлива.
Кроме того, азот при истечении со спутников ста­
новится химически высокоактивным и взаимодей­
ствует с кислородом с образованием оксидов азота.
Теперь о космическом мусоре. Согласно последним
данным, в верхних слоях атмосферы находится около
3000 тонн материалов искусственного происхожде201
Основы общей и инженерной экологии
ния, что в 150 тыс. раз превышает массу естествен­
ных материальных тел, находящ ихся там же. М ак­
симальная плотность космического мусора прихо­
дится на высоту 800 км, где в полосе шириной 10
км сосредоточено около 200 обломков, накопившихся
на протяжении 30 лет. К 2000 г, ожидалось увели­
чение массы до 10 тыс. тонн.
В результате воздействия электромагнитных и з­
лучений происходит разогрев ионосферы, что при­
водит к затруднениям в осуш;ествлении радиосвязи
вплоть до невозможности ее регулирования.
Побочные воздействия функционирования косми­
ческой техники ош,ущаются как на оболочках Зем­
ли, так и в околоземном космическом пространстве.
Например, при изучении луны и окололунного про­
стран ства с помош;ью ко р аб л я ти п а «Аполлон»
(США) произошло «загрязнение» ничтожно малой
лунной атмосферы выхлопными газами — их масса
была сопоставимой с массой атмосферы и, по суш;еству, образовался новый атмосферный слой, что мо­
ж ет привести к необратимым изменениям в разви­
тии слабых космических процессов.
Заселение земных микроорганизмов в планетную
среду (Марс, Венера), благоприятную для существо­
вания ж изни, может привести к видоизменениям
поверхностных оболочек планеты и стать фактором,
препятствующим дальнейшему изучению природы
этой планеты, сущности ж изни, привести к неж ела­
тельным последствиям.
Количество полетов космических аппаратов в кос­
мос будет увеличиваться. Однако существуют верх202
Транспорт и окружающая среда
ние пределы частотности запусков этих аппаратов,
обусловленные необходимостью сохранять целост­
ность озонового слоя и методы сн и ж ен и я засорений.
П ока, в самом начале космической эры, негатив­
ные стороны прим енения космической техн и ки п ро­
являю тся в виде слабых тенденций, которыми м о ж ­
но пренебречь. Однако увели чи ваю щ аяся преобра­
зовательная деятельность в космосе серьезно ставит
проблему предвидения и контроля за отри ц атель­
ны м воздействием на природу. Поэтому уж е сейчас
необходимо вести поиск и разработку космической
техн и ки с учетом экологических требований.
Но следует зам ети ть, что косм он авти ка играет
роль в реш ении экологических проблем Зем ли, п р и ­
носит нем алы й позитивны й эконом ический эффект
(который вы раж ается в экономическом эффекте от
прогнозирования погоды, сроков н ачала навигации;
от картограф ии, и зучен и я и о ткр ы ти я новых п р и ­
родных ресурсов и до других сфер ж и зн ед еятел ьн о ­
сти человека).
В настоящ ее время склады вается новая отрасль
научного зн ан и я — косм и ческая экология, и зу ч аю ­
щ ая закономерности и возмож ности использования
косм ических средств в реш ении экологических п ро­
блем.
Выш е было показгшо, что экологические процес­
сы связаны с ути ли зац и ей вещ ественны х продуктов
и отводом лиш ней энергии, которая возникает в р е­
зультате ф изиологических процессов. И если вопро­
сы создания «безотходных технологий», ути ли зац и и
вещ ественны х компонентов производства реш аем ы
203
Основы общей и инженерной экологии
в рамках системы «общество — планета Зем ля», то
термодинамическая сторона проблемы может быть
решена только в системе «общество — планета Зем ­
ля — космос».
задача
водств, отходы которых естественным образом «впи­
сываются» в физические и химические процессы
космоса, не наруш ая «гармонии небесных сфер».
4.7. Потребление источников энергии
человечеством
нали
чия сырья и энергии, и все с них начинается. Р а з­
ви ваю щ и еся отрасли х о зяй ств а: строи тельство,
транспорт, пром ы ш ленность, сельское хозяйство
предопределяют все большее применение разнооб­
разного сырья и энергии. И человеческое общество
ни при каких обстоятельствах не может отказаться
от использования природных богатств. Они всегда
являлись и будут являться материальной основой
производства, смысл которого и заклю чается в пре­
образовании различных природных ресурсов в по­
требительские блага и повышении жизненного уров­
ня. Чем больше населения, тем больше оно потреб­
ляет ресурсов. Поэтому важнейш ей проблемой со­
временности является обеспечение государства топ­
ливно-энергетическими ресурсами.
За последние 75 лет производство электроэнер­
гии выросло в 1 ООО раз, причем 80—85% за счет
сж игания углеводородного топлива, производство
204
Транспорт и окружающая среда
нефти —основного ресурса полуф абриката для рабо­
ты всех видов транспорта — в 50 раз.
Одним из основных потребителей энергоресурсов
явл яется транспорт. Н а его работу в 1985 г. расхо­
довалось 20% мировы х энергоресурсов (в США —
27% , Я понии —1 5 ,2 % , Европе — 15—16% ).
Рассмотрим проблему ресурсосбережения на п р и ­
мере системы «автомобиль - дорога — природная
среда».
Энергия — это способность производить работу. Она
выражается в калориях (теплота, необходимая для на­
гревания 1 г воды на 1°С), джоулях (энергия, необходи­
мая для поддержания электрического тока в 1 А за 1 с
при потенциале в 1 В). Скорость использования энер­
гии вы раж ается в ваттах — мощность (единица м ощ ­
ности, при которой за 1 с соверш ается работа в
1 Дж; один ватт эквивалентен 1,34x10'^ л.с.).
Количество энергии, полученной человеком в р е ­
зультате сж и ган и я природны х ресурсов (каменного
угля, нефти, газа, торфа, сланцев) и получения энерГИИ атом ны х станции, огромно.
И сточники энергии (ресурсы) делятся на две боль­
ш ие группы : невозобковляемые (нефть, кам ен ны й
уголь, торф, сланцы, природный газ, урановые руды
и др.) и возобновляемые (древесина, энергия солнца,
ветра, приливов и отливов, геотермальных вод и т.д.).
Рассмотрим потребление этих ресурсов человече­
ством.
Н е в о з о б н о в л я е м ы е и с т о ч н и к и эн ер ги и
П р и р о д н ы е р есурсы . Ж и зн ен н ы й уровень людей
тесно связан с обеспечением природны м и ресурсами
205
Основы общей и инженерной экологии
и характером их использования. Слово «ресурсы»
(от фр. ressource — вспомогательное средство, зап а­
сы) имеет много разных смысловых оттенков, здесь
речь идёт о запасах сырья и энергии, извлекаемы х
из земли; природные ресурсы — руды, уголь, нефть,
газ, горные воды, а такж е древесина, вода, пищ е­
вые ресурсы.
Ресурсы являю тся существеннейшей частью ж и з ­
ни человека, строительными блоками общества, м а­
териальной предпосылкой общественного производ­
ства и, в определенной степени, его результатом.
Д инам ика среднего удельного потребления п ри ­
родных ресурсов растет. Например, оно составляло
в тоннах на человека: 1913 г. — 4,9; 1940 г. — 7,4;
1960 г. - 14,3; 1970 г. - 18,5; к 2000 г. - 3 5 -4 0 .
Добыча нефти в XX в. увеличилась в 140 раз,
газа - в 650, ж елеза — в 15, древесины — в 10, к а ­
менного угля — в 4 раза и т.д.
Из недр Земли человечество извлекает около 120
млрд тонн различного вида сырья и стройматериа­
лов и более 800 млн тонн различны х металлов. К
началу 90-х годов XX в. в СССР из недр Земли до­
бывалось 610 млн тонн нефти и 740 млн тонн угля,
сотни миллионов тонн руд.
За последние 30 лет добыча газа в странах Л а ­
тинской Америки увеличилась в 20 раз, в странах
Ближнего и Среднего Востока — в 70 раз. К 1989 г.
в мире добыто около 40 трил. м^ газа.
Ежегодно при добыче, переработке полезных ис­
копаемых (в нашей стране добывалось 250 млн тонн
США)
железной руды.
206
Транспорт и окружающая среда
образуется до 3 млрд
вскрыш ных и вмещающих
пород и отходов производства. Из них используется
лиш ь 40% . Таким образом, происходит их постоян­
ное накопление, что служит источником загрязне­
ния окружающей среды,
К середине XXI в. общий расход энергетических
ресурсов увеличится в 10—15 раз (по сравнению с
1981— 1990 гг., в том числе ядерного горючего
(в пересчете на органическое топливо в 60—70 раз.
К ам енны й уголь. Его доля в общем объеме разве­
данных и использованных запасов энергетического
адекватна
уровень
ники и экономики позволяет использовать лишь 7—
8 % этого количества. Каменный уголь удовлетворя­
ет около 25% мировой потребности в энергии.
Подсчитано, что в 1980 г. человечество израсхо­
довало энергии, которая эквивалентна 10 млрд тонн
условного топлива.
Запасы угля, разработка которых возможна со­
временными методами, оцениваются в 2 ООО млрд
тонн условного топлива. Этих запасов достаточно,
чтобы обеспечить мировую потребность в энергии в
течение 200 лет, полностью заменив углем нефть,
газом ядерное топливо. При переводе угля в другие
виды топлива КПД составляет: 60% при переработ­
ке его в жидкие углеводы и 50% при переработке
на метанол через синтетический газ. Запасы угля
рассредоточены, в основном, на территории бывше­
го СССР (50%), США (25%) и КНР (15% от миро­
вых запасов этого топлива).
207
Основы общей и инженерной экологии
П риродны й газ. Достоверные запасы газа оцени­
ваются в 72 ООО млрд м® (этого должно хватить бо­
лее чем на 50 лет). Предполагаемые запасы газа оце­
ниваются в 163 ООО млрд м^, следовательно, при
наличии 235 ООО млрд м^ извлекаемых запасов при­
родного газа (содержание энергии в которых состав­
ляет 313 млрд тонн условного топлива) можно еже­
годно добывать 1400 млрд м^ в течение около 140
лет.
Нефть. Общие мировые запасы нефти оценива­
ются в 725 млрд тонн. Разведанными считаются за­
пасы нефти в 98 млрд тонн. При добыче достовер­
ных запасов нефти в количестве 3,3 млрд тонн в год
ее хватит только на 30 лет, а с учетом общих запа­
сов, которые можно добыть, —на 88 лет, а при уве­
личении добычи эти сроки сократятся. 60% разве­
данных запасов приходится на долю 5 стран, а 80%
— на долю 10 стран.
Содержание энергии в нефти других источников
(нефтеносные пески, горючие сланцы) составляет
48 млрд тонн условного топлива, что составляет до
30% энергии природных нефтяных запасов. Запасы
указанного горючего также сосредоточены неравно­
мерно: США, Канада, Бразилия и др. страны.
Я дерное топливо. Уран как источник энергии
крайне редок в природе (около 60 млн тонн; в мор­
ской воде — 3 г на 100 т воды, что составляет 4,5
млрд тонн урана).
Разрабатываемые в настоящее время урановые
месторождения представляют собой песчаники и
сланцы с содержанием урана 0,1—1,0% . Конечный
208
I
Транспорт и окружающая среда
продукт после переработки руды (кислым или ос­
новным раствором) содержит от 70 до 80% U 3O3.
Самые распространенные в мире реакторы на лег­
кой воде потребляют лишь 1 % урана.
Из-за столь низкого коэффициента использования
урана реактор на легкой воде с установленной мощ ­
ностью в 1000 МВт потребляет за все время его экс­
плуатации (около 25 лет) почти 5 тыс. тонн природ­
ного урана, что составляет примерно 750 тонн обо­
гащенного топлива (к примеру, запасы урана в ФРГ
составляют 4 500 тонн).
В настоящее время преимущество таких источ­
ников энергии, как каменный уголь и уран, друг
перед другом не доказано. В перспективе относи­
тельное преимущество будет иметь то один, то дру­
гой. Мнения о том, что ядерная энергия чиста и
надежна, не однозначны, и остается открытым воп­
рос о том, что разумнее.
Какова же структура мирового потребления энер­
гии?
На долю промышленных стран с населением 30%
земного ш ара приходится 80% мирового производ­
ства энергии. В конце 70-х годов прошлого века (дру­
гие сведения отсутствуют) потребление энергии в
расчете на душу населения (в кг условного топлива)
составляло:
Соединенные Штаты Америки
11 554
5 229
Советский Союз
5 922
Германия
Восточноевропейские страны (в среднем)
2 037
6 789
ГДР
209
Основы общей и инженерной экологии
D странах с низким уровнем развития душевое
потребление энергии на душу населения в 70 раз
меньше, чем в США. Оно останется низким и в будуш;ем, хотя несколько увеличится,
К 2030 г. (по прогнозу) максимальное потребле­
ние в мире составит 44 млрд тонн условного топли­
ва, а по минимальному варианту — 28 млрд тонн.
При высоких темпах добычи минеральных ресур­
сов, по оценкам футурологов, нефти хватит на 3 0 35 лет, каменного угля и газа - на 1 5 0 -3 0 0 лет.
В озобновляем ы е источники энергии
Как уже указывалось, природные ресурсы, в том
числе энергетические, делятся на две большие груп­
пы: возобновляемые и невозобновляемые (нефть, газ,
каменный уголь и пр.). Последние являю тся основполучения
постоянным уменьшением их наличия в природе,
загрязнением окружающей среды в результате их
добычи и получения энергии на их основе встала
задача уменьшения применения природных топлив­
ных ресурсов за счет замещ ения их другими видами
ресурсов — традиционными и нетрадиционными —
возобновляемыми ресурсами — и проведения энер­
госберегающих технологий. Особенно это касается
электроэнергетики. К основным направлениям раз­
вития электроэнергетики относятся:
• развитие атомной энергетики (развитие атом­
ных электростанций);
• расширение использования угольного топлива,
замена жидкого топлива газом;
210
Транспорт и окружающая србда
• освоение гидроэнергетического потенциала;
• оптимизация режимов работы энергетических
систем в направлении сокращения потерь энергии,
уменьшение расходов топлива и других издержек,
привлечение потребителей — регуляторов нагрузок.
В середине 80-х годов структура потребления топ­
лива тепловыми электростанциями Минэнерго СССР
выглядела следующим образом в (%).
Вид топлива:
нефтяное
26
газ
38
уголь, сланцы, торф
36
Основу современной электроэнергетики составля­
ют тепловые электрические станции (ТЭС). На их
долю в середине 80-х годов приходилось до 85% элек­
троэнергии, и роль их сохраняется. Развитие энер­
гетики связано с освоением нетрадиционных возоб­
новляемых источников энергии (НВИЭ). Их делят
на потенциальные (доступные для практического ис­
пользования); технически реализуемые ресурсы —
часть потенциальных ресурсов, которая может быть
использована для практических целей средствами
современной технологии без существенного ущерба
окружающей среде. Экономически доступные ресур­
сы —часть технически реализуемых ресурсов, осво­
ение которых эффективно и обеспечено финансовы­
ми, материальными и трудовыми ресурсами. Потен­
циальные ресурсы НВИЭ многократно превышают
не только современные, но и перспективные потреб­
ности человечества.
211
Основы общей и инженерной экологии
Оценка мировых потенциальных ресурсов возобвляемых источников энергии (в Дж/год):
С олнечная энергия:
на верхней границе атмосферы Земли 5,7x10^^
на поверхности Земли
l.SxlO^"*
на поверхности суши
4,4
на поверхности Мирового океана
1,1
Горю чие возобн овляем ы е энергоресурсы
(биомасса):
на суше
1 ,3 x 1 0 2 1
в Мировом океане
7,0x10^°
органические отходы
6 , 3 x l 0 ^^
Глубинное тепло З ем л и (до 10 км):
геотермальный тепловой поток,
достигаюш;ий поверхности Земли
1,0x10^°
гидротермальные ресурсы
4,0x10^2
петрогеотермальные ресурсы
1 , 0 x 10 ^'*
Э нергия М ирового океана:
3,4x1020
тепловая
морских ветровых волн
3 , 1 x 102°
приливов
6,3xl0l^
1,21x10^8
прибоя
Д ругие источники:
энергия ветра
6 , 3 x 10 ^®
энергия течения рек
3 , 0 хЮ^®
Достаточной информации о технической реали­
зуемости и экономической доступности ресурсов
(НВИЭ) в настояпдее время нет.
По существовавшим прогнозам к 2000 г. за счет
использования НВИЭ в мире могло быть заменено
212
Транспорт и окружающая среда
0,25 млрд тонн условного топлива, а к 2020 г. — 2,6
млрд тонн условного топлива (считалось, что доля
их в общем производстве ресурсов составит 1,4 и
8,7% соответственно).
4.8. Пути экономии
энергетических ресурсов
Человеческое общество ни при каки х обстоятель­
ствах не может отказаться от использования при­
родных богатств, ибо они всегда были и будут материальнои основой производства, смысл которого и
заключается в преобразовании различных природ­
ных ресурсов в потребительские блага человека.
Столь желанный экономический рост, леж ащ ий
на поверхности общественного развития, оборачи­
вается не более чем пирровой победой, поскольку
он достигается ценой разрушения природы и ухуд­
шения качества среды обитания, а охрана природы
осуществляется как бы вдогонку за производством...
В чем ж е выход? В экономии энергоресурсов?
Расчеты показывают, что затраты на сбережение
ресурсов существенно меньше, чем расходы на до­
полнительное производство эквивалентного количе­
ства продукции или энергии. Например, удельные
затраты на добычу нефти и газа в 70—80-х гг. в СССР
были увеличены в 3 раза.
В конце XX в. в топливно-энергетический комп­
лекс направлялось 40% всех капитальных вложений
в промышленность, а с пользой расходовалось лишь
43% добытого. Отсюда вывод: экономия энергетиче213
Основы общей и инженерной экологии
ресурсов является экономической и экологиче
альтернативой наращивания объема добычи.
Где же теряется энергетический и ресурсный по­
тенциал? Это факелы, горящие днем и ночью, лужи
нефти до величины озер, густые облака пара над
теплоэлектростанциями, низкая культура потребле­
ния электроэнергии (электрические лампочки, го­
рящие
такой воды - 2 1 %,
расходуется эл ек тр о эн ер ги я, р авн ая вы работке
Днепрогэса).
Каждый новогодний праздник лищает ж изни бо­
лее 30 млн деревьев (примерно 3 тыс. га хвойного
леса). Можно сказать, что это немного по сравне­
нию с общей площадью наших лесов (791 млн га).
Однако, если в Самарской области хвойные насаж ­
дения занимают 1 %, то при полном удовлетворении
спроса населения через несколько лет хвойные леса
исчезнут. Таким образом, необходимо формировать
новую культуру потребления без отчуждения и унич­
тожения.
Человек — существо биосоциальное, и ему изна­
чально всегда были присущи два вида потребностей
- биологические (физиологические) и социальные
(материальные и духовные). Первые - потребности
в воде, воздухе, солнечной энергии и др. Человек
традиционно привык удовлетворять их бесплатно.
Другие - социальные, удовлетворяются в результа­
те затрат труда - производство продуктов питания,
материальных и духовных ценностей.
Однако теперь все менее доступными становятся
чистая вода, чистый воздух, тишина и пр. И чтобы
214
Транспорт и окружающая среда
придать им первоначальные свойства и вернуть в среду
потребностей, требуются затраты общественного тру­
да, и экологическая потребность все более проявляет
социально-экономические черты, что предопределя­
ет сопоставление, взвешивание приоритетов экологических и социально-экономических последствии.
Однако ж изнь, опыт показывают, что в настоя­
щее время по-прежнему приоритет отдается соци­
ально-экономическим, а не экологическим послед­
ствиям. Это, по-видимому, определяется тем, что
люди не имеют полного представления о качестве
окружающей среды и его влиянии на здоровье и дол­
голетие, комфортность людей, особенно будущих по­
колений. В связи с этим академик Н.Н. Мо-исеев пи­
шет: «Очень беспокоит потребительская тенденция
современного человека — фетишизм вещи, которая
сформировалась за тысячелетия общественной фор­
мы жизни homo sapiens. И не столько стремление к
накопительству, сколько стремление к обладанию и
расточительству. Отыскание альтернативы этой ус­
тановки и того, что необходимо для утверждения
этой альтернативы, представляется проблемой пер­
востепенной».
На долю транспорта приходится около четверти
суммарного потребления энергии, а на долю расто­
чительства этой энергии —до 30% . Сокращение даже
на несколько процентов этой доли может сказаться
как на экономике страны, так и на уровне загрязне­
ния окружающей среды.
Развитие транспортной системы основывается на
трех концепциях: скорость, комфортабельность и
215
Основы общей и инженерной экологии
экономия, в связи с последней концепцией — по­
требление энергии на транспорте является в настояш;ее время крупной проблемой.
Исследования проблемы «Энергетика — окруж а­
ющая среда» показывают, что социологические, эко­
номические и политические проблемы сложнее тех­
нических. Так, скорость проезда может обеспечить
самолет, который, с точки зрения потребления энер­
гии, не самый экономичный вид транспорта. Ш иро­
кофюзеляжные самолеты имеют лучшие показате­
ли в пассажиро-километрах на литр горючего. Од­
нако и они всегда будут уступать аналогичным по­
казателям железнодорожного и автобусов.
транспорта
устойчивости
поворотах и естественной тряски на неровностях
железнодорожного полотна — 250 км. Увеличение
скорости возможно при устранении контакта между
транспортным средством и полотном дороги путем
воздушных «подушек», магнитных и динамических
подвесок (бесконтактное подвешивание транспортного
средства с зазором над путевым устройством - при­
тягивание и отталкивание подвески).
Разработан вакуумный гравитационный транспорт
(ВГТ) - использование движения поезда вниз под
воздействием силы тяжести в туннеле, из которого
выкачен воздух. Сила инерции выносит поезд вверх
на следующей станции. Скорость движения при этом
достигает 240 км /ч . Экономически такой вид транс­
порта еще не обоснован.
216
Транспорт и окружающая среда
Другой вид транспорта - воздушные корабли,
которые «легче воздуха» (наполнены гелием и водо­
родом), типа дирижаблей; они могут развивать ско­
рость от 160 до 320 к м /ч , доставлять крупные гру­
зы, которые нельзя перевозить обычными лайнераосуществлять
площадках
таких аппаратов не определена.
Э кономия то п ли ва на воздуш ном транспорте
возможна такж е путем улучшения его аэродинами­
ческих характеристик (конструкции несущих повер­
хностей, обеспечивающие сверхбыстрое обтекание
воздушной струей верхних плоскостей крыльев, к о ­
торое предопределяет увеличение подъемной силы
и уменьш ение лобового сопротивления и т. д.).
Уменьш ение веса к р ы л а, увеличение подъемной
силы, снижение лобового сопротивления означают
экономию топлива на 15%.
Снижение потребления энергоресурсов на автомо­
бильном транспорте возможно двумя путями: сокра­
и
пассажищение
улучшение
Поскольку использование автомобильных пере­
движных средств носит в значительной степени пси­
хологический и социологичекий, нежели техниче­
ский характер, изменение автомобилизации жизни
в обществе в сторону ее уменьшения не представля­
ется возможным. Поэтому необходим поиск путей
снижения энергоемкости автомобилей и влияния их
на окружающую среду. Здесь может быть использо­
вано несколько направлений: улучшение аэродина­
217
Основы общей и инженерной экологии
мических качеств автомобилей, их конструкции, вне­
дрение микроэлектроники для слежения за работой
двигателей в режимах, близких к максимальным
нагрузкам . Экономию горючего можно получить
лиш ь при ограничении скоростей.
Ожидается, что горючего на 30% меньше будет
потреблять автомобиль будущего. Существует модель
двигателя, расход горючего которого будет равен 3,7
л на 100 км.
В целом, с учетом потерь от неполной нагрузки и
аэродинамического сопротивления, максимальный
КПД, по американским данным, можно пол^'чить
при скоростях 56—72 к м /ч , а экономию топлива —
более 10%. Удельный расход горючего зависит и от
массы автомобиля, которая может быть снижена
путем замены части стальных деталей пластмассо­
выми, алюминиевыми, уменьшения размеров авто­
мобилей и т. д.
Считается, что экономия энергии на автомобиль­
ном транспорте возможна путем увеличения доли
общественного транспорта в городах к ак альтерна­
тивы индивидуальному.
Переход на новые типы двигателей происходит
очень медленно. Например, электромобили возмож­
но производить сегодня, однако они дороги, имеют
ограниченный пробег без перезарядки, малые мощ ­
ности и ускорение. Хотя увеличение доли электро­
мобилей в городах дало бы улучшение воздушной
среды в них, несмотря на работу электростанций по
зарядке электромобилей при условии их централи­
зации.
218
Транспорт и окружающая среда
Н е к о т о р ы е н а п р а в л е н и я э н е р г о с б е р е ж е н и я на
транспорте приведены в табл. 9.
Таблица 9
Возмож ная
экономия , %
М ероприятия
Переход на автомобили, которые в среднем
леп^е существующих
Улучшение энергетических характеристик
автомобиля, бережный стиль езды, сокращение
затрат энергии при производстве автомобилей,
топлива, регулирование потоков в городах_____
Перевод перевозок пассажиров на общественный
транспорт_____ ________
между местом жительстн
работой (проекть^рование и строительство городо
5.0
Успеш ное реш ение энергетической проблемы воз­
м ож но трем я путями;
умеренный
том числе
чи у гл я , сланцев, нефти v
континентальном ш ельф е
чи н еф тян ы х и газовы х м есторож дений; повы ш е
ние качества топлива.
2. Р асш и рен и е использования солнечной и геотер­
м альной энергии, энергии рек, ветра и океанов
(до 70% солнечной энергии расходуется на обо­
грев океана).
3. Р ац и он альн ое использование топлива, энергии,
тепла, внедрение энергосберегаюш,их технологий
и те х н и к и в пром ы ш ленности, сельском х о з я й ­
стве, строительстве, на транспорте, в быту.
Имеюш;иеся на Земле запасы топлива на начало
X X I в. обеспечат удовлетворение потребностей ч е ­
ловечества в течение б л и ж а й ш и х 100—150 лет. С
219
Основы общей и инженерной экологии
учетом атомной энергии эти сроки возрастут.
Потребности в энергии будут неуклонно расти, по
крайней мере, в ближайш ем будущем, и энергети­
ческие источники будут постепенно сменять друг
друга. В соответствии с этим будут меняться техни­
ка и технология, а такж е проблемы охраны окружающ еи среды.
Поэтому стоит задача сниж ения энергоемкости
транспорта. Факторы, влияюш;ие на эффективность
экономии топлива, приведены в табл. 1 0 .
Таблица 10
Наименование
фактора
Конструктивный
Содержание
Усовершенствование конструкций двигателей, рабо­
ч и х процессов, применение экономичных и экологич­
ных видов топлива, дизилизация транспорта
Технологический
Совершенствование технологии перевозочного про­
цесса. повышение качества обслуживания и ремонта
Организационные ^Повышение профессионального уровня водителей.
рабочих, инженерно-технических работников, созда­
н и е оптимальных условий движения транспорта,
І^лучшение нормативной базы, стимулирование эко­
номии нефтепродуктов, повышение уровня работы
горючесмазочного хозяйства
Одним из путей увеличения ресурсов топлива я в ­
ляется использование биомассы.
Биомасса —совокупность всех ж ивы х, мертвых и
разлож ивш ихся организмов и производимого ими
органического веш;ества.
Около 99% биомассы заключено в живой и мерт­
вой фитомассе. Например, количество органическо­
го вещества, производимого в лесах, составляет 4 —
■/
220
i
Транспорт и окружающая среда
Существует множество способов использования
биомассы в качестве возобновляемого источника
энергии. По технологии переработки биомассы про­
цессы можно разделить на три типа:
• сжигание с непосредственным получением элек­
троэнергии;
• газификация — неполное сж игание для получе­
ния горючего газа (во время Великой Отечествен­
ной войны на газе, получаю щ имся из древесных
чурок, работали многие автомобили);
• ферментация — разложение биомассы под дей­
ствием биологических катализаторов для получения
метилового, этилового и других более сложных спир­
тов и использование их в качестве топлива для дви­
гателей (как в Бразилии).
Наиболее выгоден химический путь переработки
бытовых отходов (вплоть до бытовых к ан ал и зац и ­
онных стоков). На двух станциях переработки быМосквой
получают
в год.
Одним из важ н ей ш и х неиспользуемых резервов
сокращ ения потребления топлива является расш и­
рение применения менее энергоемких видов транс­
порта, координация работы всех видов транспорта.
Вторым направлением рационального использо­
вания энергетических ресурсов явл яется снижение
энергоемкости производств строительной индустрии.
К таким предприятиям относятся асфальтобетон­
ные заводы. Здесь эффективным путем сниж ения
221
Основы общей и инженерной экологии
энергоемкости в технологическом процессе получе
ния асфальтобетонных смесей является стабильность
температурного режима, времени перемешивания
при сушке и нагреве минеральных материалов, би­
тума.
Осуш;ествление мероприятий по снижению энер­
гоемкости позволит снизить расход условного топ­
лива до 5% , а себестоимость смесей - до 12 %.
В США на 1994 г. было 1 050 энергетических
объектов, работаюш;их с использованием древесины
вместо каменного угля. Это эквивалентно трем атом­
ным электростанциям. Древесина как горючее эко­
логически чиш;е каменного угля. В выбросах отсут­
ствуют оксиды серы, громадные отвалы золы, а ди­
оксид углерода поглош;ается растительностью.
В будуш;ем предполагается использовать в каче­
стве топлива быстрорастуш;ие деревья - тополь, иву
ресурсе
составит около 15% (вместо 1% в 1993 г.).
настоящее
ной энергетической системы мира с космическими
элементами базирования — объединение всех суще­
ствующих на Земле энергетических систем в еди­
ную мировую, которая даст возможность экономить
электроэнергию на основе разных часовых поясов.
На Луне есть большой запас гелия-3 - топлива
для ядерных реакторов, на основе которого возмож­
но создание станций по выработке электроэнергии
и передаче ее электронным пучком или микровол­
новым способом на Землю. Все это предопределит
экологическое улучшение ж изни на Земле.
222
Транспорт и окружающая среда
Производство транспортных средств является од­
ним из материалоемких производств. Поэтому в а ж ­
ным направлением в конструировании подвижного
состава является снижение его материалоемкости —
уменьш ение массы двигателя, узлов и агрегатов,
дизилизация парка, применение новых металлов, в
том числе и синтетических, что позволит снизить
массу автомобиля, уровень потребления горючего,
ул уч ш и ть эксп луатац и он н ы е свойства, повы сить
травмобезопасность и комфортабельность.
Воздействие энергетики на окружаюш;ую среду
можно разделить на четыре периода:
I
период. До конца XIX в., когда основным источ­
ником получения энергии всех видов было древесное
топливо, отходы сельскохозяйственного производства,
мускульная работа скота, а ранее — человека.
П период. С начала XX в. до начала 40-х годов,
когда основная природная энергия обеспечивалась
углем.
III период. С конца 40-х годов дл середины 80-х
годов, когда главны ми источниками энергии стали
нефть и природный газ.
IV период — проявился с середины 90-х годов и
далее
стала
ГИЯ. Однако экономика —это еш;е не все. Н а М еж ду­
народной конференции «Охрана окружаюпдей сре­
ды и защ ита всеобш;его мира» в 1986 г. было про­
возглашено: «Экономично то, что экологично». Сме­
на энергетических ситуаций определялась и опреде­
ляется развитием науки и техники.
223
Основы общей и инженерной экологии
4.9. Дорожные инженерные устройства
и окружающая среда
ам
ся: автобусные остановки, переходные скоростные
полосы, площадки для остановок, площ адки для
отдыха, павильоны для ожидания автобусов, уст­
ройства для защиты дорог от снежных лавин, снеж ­
ных и песчаных заносов, линии связи и освещение
дорог.
Главное назначение комплекса дорож ных уст­
ройств и обстановки дорог (ограждения, дорожные
знаки и указатели, разметка проезжей части, офор­
мление придорожной полосы и т. п.) — обеспечение
безопасности движения, а также обслуживание пассажиров, водителей и подвижного состава в пути
следования. Наряду с этим дорожные инженерные
устройства выполняют и такую важную функцию,
как охрана окружающей среды.
Как известно, с увеличением интенсивности дви­
жения на автомобильных дорогах растет аварийность
автомобильного транспорта, увеличивается загряз­
нение окружающей среды. При отсутствии доста­
точного количества специально оборудованных пло­
щадок для кратковременного и длительного отдыха
водители автомобилей останавливаются для отдыха
и неотложного обслуживания (ремонта) маш ин в
необорудованных местах, в лесу, придорожных ле­
сопосадках, на берегах водоемов и т. п. В результа­
те придорожная полоса загрязняется отработанным
маслом, сточными водами, содержащими масло и
224
Транспорт и окружающая среда
бензин (при мойке машин), всевозможным мусором,
бытовыми отбросами и нечистотами.
Загрязненны е сточные воды из прилегающей к
дороге полосы местности стекают в ближ айш ие во­
доемы и переносятся на значительные расстояния.
Таким образом, автомобильный транспорт является
не только мощ,ным источником загрязнения воды и
почвы, он может наносить большой уш;ерб лесной и
другой растительности в придорожной зоне.
М ежду тем в СНиП II Д - 5 - 7 2 и СН—1 6 -7 3 «У казания по размещ ению зданий и сооружений
дорожной и автотранспортной служб на автомобиль­
ных дорогах» — не предусмотрены мероприятия и
устройства, связанные с охраной окруж аю щ ей сре­
ды, такие, например, как:
• з а щ и т а п очвы и водоем ов от з а г р я з н е н и я
нефтепродуктами в местах разм ещ ения площ адок
для кратковременного или длительного отдыха во­
дителей, придорожных эстакад для обслуживания
автомобилей в пути следования, АЗС и др. путем
установки емкостей для сбора отработанного масла,
устройства отстойников и грязевы х ловуш ек для
очистки от бензина и масел сточных вод, сбрасыва­
емых с площадок и стоянок в канавы и ближ айш ие
водотоки;
• защ ита окружаю щ ей местности в местах распо­
л о ж е н и я автобусных остановок, автопавильонов,
площ адок для остановок и стоянок автомобилей.
О
площ адок
ными бытовыми отходами, мусором, масляной ве­
т о ш ь ю , н е ч и с т о т а м и п утем у с т а н о в к и м усороӨ А Платонов
225
Основы общей и инженерной экологии
сборников, устройства туалетов и с помощью дру­
гих мер;
• противопожарные мероприятия при размещ е­
нии площадок отдыха, автобусных остановок, авто­
павильонов АЗС и т. п. в лесу, путем устройства
противопожарных просек и вспаханных полос вок­
руг таких площадок, путем оборудования специаль­
ных мест для разведения костров и т. п.;
• установка специальных дорожных знаков, зап­
рещающих съезд с дороги в лес, придорожные лес­
ные посадки и другие места, не оборудованные для
остановки и стоянки автомобилей.
О
м асш табах з а г р я з н е н и я почвы и водоемов
отработанным маслом двигателей автомобиля сви­
детельствуют следующие данные. К началу 1979 г.
в нашей стране у населения насчитывается свыше 4
млн легковых автомобилей. Годовой пробег легко­
личной собст­
вых автомобилей, н аходящ и хся
венности граждан, колеблется в основном в преде5—15 тыс. км, а в среднем по стране составляет
лах 58—10 тыс. км на один автомобиль.
За год эксплуатации автомобиля в среднем 2 раза
меняется масло в картере двигателя. Установлено,
что смену масла в двигателе на станциях техниче­
ского обслуживания производят около половины вла­
дельцев автомобилей, а остальная часть владельцев
масло меняет самостоятельно. При этом отработан­
ное масло собирается и не сдается для отправки на
заводы для регенерации, а выливается на землю в
месте, где проводится смена масла (в лесу, на бере226
Транспорт и окружающая среда
гах водоемов, в придорож ны х лесопосадках и т. д.).
Нетрудно подсчитать, что за один год вы ливается
на почву только индивидуальны м и владельцам и а в ­
томобилей отработанного масла примерно 20 тыс.
тонн.
Если автомобильные дороги оборудовать придо­
рож ны м и эстакадам и для технического о б сл у ж и ва­
ния автомобилей в пути с п лощ адкам и д л я стоян ки ,
на которы х установить емкости для слива отрабо­
танного масла и емкости для ветоши и мусора (му­
соросборники), то это позволит не только предот­
вратить загрязнен ие почвы и водоемов в п р и д о р о ж ­
ной полосе (особенно — в пригородных зонах) отра­
ботанным маслом, отбросами и мусором, но и е ж е ­
годно собирать многие ты сячи тонн отработанного
масла и н ап р ав л ять его для регенерации и повтор­
ного использования. Этот пример н аглядн о и л л ю ст­
рирует взаим освязь норм проектирования дорож ны х
и н ж ен ерн ы х устройств с проблемой охраны п ри ро­
ды.
При анализе норм проектирования автомобильных
дорог обращает на себя внимание тот ф акт, что в нор­
мах даются общие рекомендации о разм ещ ении до­
рож ны х инж енерны х устройств (автобусных остано­
вок и автопавильонов, площ адок для остановок и сто­
ян ок автомобилей и др.), но в них нет рекомендации
об оборудовании этих важ ны х элементов дороги, обес­
печиваю щ их не только удобства д л я водителей и пас­
саж иров, но и охрану окруж аю щ ей среды.
Так, в СНиП II Д 5 —72 в отнош ении площ адок для
остановок и стоянок автомобилей сказан о следую227
Основы общей и инженерной экологии
магистральных
горий к крупнейшим городам рекомендуется пре­
дусматривать площадки для стоянки 50 автомобилей с помещениями для организации соответствую­
щих служб.
На автомобильных дорогах I—III категорий на
участках вне населенных пунктов; у исторических
и культурных памятников, являю щ ихся объектами
осмотра туристов, а также в местах отдыха и техни­
ческого осмотра автомобилей надлежит предусмат­
ривать площадки для кратковременных стоянок.
Размеры таких площадок следует определять исхо­
дя из количества одновременно стоящих автомоби­
лей (но не менее 5). Стоянки следует располагать на
дорогах I и II категорий не реже, чем через 10-15
км, на дорогах III категории — через 2 0 -3 0 км».
Как видно из приведенных указаний, в них пол­
ностью отсутствуют требования к оборудованию та­
ких площадок устройствами, обеспечивающими ох­
рану окружающей среды и удобства для отдыха во­
дителей и пассажиров.
Рекомендуемые СНиП І І - Д 5 - 7 2 расстояния м еж ­
ду площадками для стоянок автомобилей, как по­
казывает анализ, являются недостаточно обоснован­
ными. В большинстве зарубежных стран расстоя­
ние между такими площадками значительно мень­
ше (табл. 11 .).
Ф актически площадки для стоянок и остановок
автомобилей на многих дорогах в нашей стране рас­
полож ены значительно реж е, чем реком ен дова­
но нормами проектирования.
S
228
Транспорт и окружающая среда
Таблица 11
Страны
СССР
Расстояние между
10-1 5
площадками для остановок и
стоянок автомобилей и отдыха
водргтепей (включая АЗС, СТО
и др.) на дорогах I-II категории
То же, на дорогах II! категории
ВНР
6 -7
ЧССР
& -10
ГДР
8 -1 2
СШ А
6 -1 0
2 0 -3 0
Оборудование автомобильны х дорог достаточным
количеством специально подготовленных площ адок
для остановок и стоянок автомобилей позволит све­
сти до м иним ум а съезды автомобилей с дороги на
необорудованные места и создаст условия д л я сбора
отработанного м асла, мусора, бытовых отходов, очи ­
стки сточных вод от нефтепродуктов и, в конечном
счете, обеспечит защ и ту придорож ной полосы м ест­
ности от загр язн ен и я.
Более подробно следует остановиться на р азм е­
щ ении площ адок д л я отды ха и площ адок д л я к р а т ­
ковременны х остановок и стоянок автомобилей.
В настоящ ее врем я на автом оби льн ы х дорогах
страны для кр атковр ем ен н ы х остановок и стоянок
автомобилей и отды ха водителей и п ассаж и ров у ст­
раиваю т п л о щ ад ки простейш его ти п а без сп ец и ал ь­
ного оборудования, обеспечиваю щ его н о рм альн ы е
условия для отды ха водителей, об служ и ван и я авто­
мобилей и охраны о кру ж аю щ ей среды. В п о д ав л яю ­
щ ем больш инстве так и е п л о щ ад к и представляю т
собой съезды с дороги и п л о щ ад ки с асф альти ро ван ­
ны м покры тием д л я разм ещ ен и я 5—10 автомобилей.
229
Основы общей и инженерной экологии
В некоторых случаях на подходах к пл
раивают переходно-скоростные полосы.
Различают следующие разновидности
дорожных устройств, предназначенных для обслу­
живания пассажиров, водителей и подвижного со­
става:
а) автобусные остановки и павильоны для ожида­
ния автобусов;
б) площадки для кратковременных остановок и
стоянок автомобилей;
в) площадки для длительного отдыха пассажи­
ров, водителей и обслуживания автомобилей
(силами водителей);
г) мотели и кемпинги с кафе, рестораном или сто­
ловой;
д) станции технического обслуживания (СТО);
е) автозаправочные станции (АЗС).
В последние годы в странах Западной Европы и в
США наметилась тенденция перехода от отдельных
разобщенных устройств и предприятий обслужива­
ния автомобилей и пассажиров и их кооперирова­
нию на одной общей территории, то есть к созданию
комплексов обслуживания. Так, например, в США
широко распространены комплексы, включающие
СТО, АЗС, кафе или ресторан, а такж е такие комп­
лексы, как кемпинг, СТО, АЗС. Устраивают и более
простые комплексы типа: площадка для отдыха пас­
сажиров с крытым павильоном и кафе или буфетом,
а такж е туалетом.
При изучении вопроса о размещении и обооудовании инженерных дорожных устройств и комплек230
Транспорт и окружающая среда
сов обслуж ивания пассаж иров и автомобилей необ­
ходимо учи ты вать требования обеспечения условий
безопасного д ви ж ен и я на дорогах.
С татистические данны е медицинского ф а к у л ь т е ­
та института п и тан и я в П ар и ж е свидетельствую т,
что п овы ш ен н ая нервная усталость водителей я в л я ­
ется, к а к правило, следствием неправильного р е ж и ­
м а п и тан и я , так к а к состояние голода и ли , наобо­
рот, обильны й прием п и щ и «в запас» сильно в л и яет
на психоф изическую деятельность водителей.
У
человека, испы ты ваю щ его чувство голода, н ерв­
ные к л е т к и не получаю т необходимого им к и сл о ­
родного п и т а н и я , п ри обильном п р и н я т и и п и щ и
часто наступает сонливость, что приводит к п о н и ­
ж ени ю вн и м ан и я.
В рачи реком ендую т водителям автом обилей,
соверш аю щ им длительны е поездки, через к а ж д ы е
2 ч аса д в и ж ен и я делать остановки д л я р а зм и н к и и
короткого отды ха с п р и н яти ем (по мере необходи­
мости) п и щ и и утолением ж а ж д ы .
И сследования, вы полненны е в СИТА, п о к а з ы в а ­
ют, что там от 60 до 80% водителей делаю т к р а т ­
ковременны е остановки д л я отды ха и р азм и н к и п р и ­
мерно через 2 часа езды.
П о-видимому, в б л и ж ай ш и е 10—15 лет н а авто­
м обильны х дорогах н аш ей страны реальн ы м станет
создание ком плексов обслуж и ван и я п ассаж и ров и
водителей с п у н ктам и п и т а н и я во всех к р у п н ы х н а ­
селенны х п у н к тах (городах и рай онн ы х ц ен трах), а
т а к ж е на загородны х у ч астк ах в местах р а зм е щ е ­
н и я кем пингов (мотелей) и СТО.
231
Основы общей и инженерной экологии
На загородных участках дорог в местах размөщөния площадок длительного отдыха пассажиров и
водителей целесообразно создавать сезонные кафе
или буфеты (на летний, наиболее напряженный, се­
зон работы дороги).
Расстояние между площадками для кратковремен­
ных остановок и стоянок автомобилей зависит от
интенсивности движения на дороге, средней скоро­
сти движения автомобилей, вместимости стоянки и
средней продолжительности пребывания автомоби­
ля на стоянке.
участок
торого равна среднему расстоянию, проходимому
автомобилем за 1 ч.
Так как средняя скорость большинства автомоби­
лей обычно не превышает 0,8 от расчетной скорости
движения Vp, то длина рассматриваемого участка
дороги составит L=0,8 Vр .
Обозначим:
N__
^ _ сут — ч асо в ая и н тен си вн о сть,
движения (авт./ч);
где
- время наиболее интенсивного движения на
дороге (ориентировочно t ^=12 ч);
I - число автомобилей, нуждающихся в останов­
ках и кратковременных стоянках (примерно
10 % , то есть / = 0 , 1 );
^ст средняя продолжительность пребывания ав­
томобиля на стоянке (^^= 0,5 ч);
q — вместимость стоянки, авт. {q = 5 - 1 0 авт.);
232
Транспорт и окружающая среда
Iср — с р е д н е е р а с с т о я н и е м е ж д у п л о щ а д к а м и
кратковрем ен ны х остановок и стоянок, км.
П ользуясь этими обозначениям и, составим урав­
нение: число мест на площ адках участка дороги про­
тяж енностью L = 0,8 Vp приравняем к чи слу автомо­
билей, в них нуж даю щ ихся:
0,8 V
Ср
/ N
ср
отсюда получается формула для определения сред­
него расстояния м еж ду п лощ адкам и к р атк о в р ем ен ­
н ы х стоянок:
0,8 V а q l
t ср = — ----- Р ^ ^ УР ■
( 1)
IN
В табл. 12 приведены результаты расчетов по фор­
муле ( 1 ) для дорог разны х категорий.
Сравним полученные данные с расстояни ям и м е ж ­
ду п лощ адкам и кратковрем ен н ы х остановок и сто­
ян ок автомобилей, рекомендованны ми СНиП II—Д 5 —
72 (табл. 13).
Полученные расчетные расстояния м еж ду площ ад­
к ам и б л и зки к норм ам , п р и н я т ы м в ЧССР, ГДР,
США и других странах (см. табл. 11).
Помимо п лощ адок д л я остановок и стоянок, р ас­
считанны х на кратковрем енное пребы вание на них
автомобилей (до 0,5 часа — врем я отды ха водите­
лей), автом обильная дорога д о л ж н а бы ть оборудова­
на п л о щ а д к а м и д л я тех н и ч еск о го о б с л у ж и в а н и я
автомобилей в пути самими води телям и и длитель233
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 12
ООО
ООО
670
ООО
830
ООО
1000
120
120
120
120
ООО
250
100
ООО
335
ООО
500
100
100
580
ООО
ООО
170
.5,7
0,1
0,5
7
0,1
0,5
7
0,1
0,5
5
0,1
0,5
5
Таблица 13
Категория дороги
По СНиП ІІ-Д 5-72
10
15
20-50
6-11
10-20
1ср. км
По расчетной
формуле (1)
Uo, км
ного отдыха водителей и пассажиров (несколько
часов), а в летнее время —и для ночлега автотуристов.
Такие площадки, помимо мест стоянки автомоби­
лей, должны быть оборудованы эстакадой, крытым
234
Транспорт и окружающая среда
павильоном, туалетом, маслосборником, мусоросбор­
ником и устройствами д л я очистки сточной воды.
Расстояние м еж ду так и м и п ло щ ад кам и долж но
рассчиты ваться, преж де всего, по условию обеспе­
чен и я технического о б сл у ж и ван и я автомобилей в
путл следования.
Рассмотрим участок дороги, равны й п р о тяж ен н о ­
стью среднему суточному пробегу автомобилей (L);
L = Vср t д в ,’
где V Ср — скорость д в и ж ен и я автомобилей по дороге данной категории, к м /ч ;
—
суммарное время д в и ж е н и я автомобиля в
течение суток, ч.
Если среднегодовая суточная интенсивность д в и ­
ж ен и я по дороге NcyT, f — коэф ф ициент сезонной
неравномерности дви ж ени я и Р —удельны й вес тр ан ­
зитного д в и ж е н и я в общем составе д в и ж е н и я , то
расчетная интенсивность транзитного д в и ж ен и я оп ­
ределится по формуле:
N т р = N с у т f Р,^ ав т./су
т.
I
к тр ан зи тн о м у д ви ж ен и ю относится д в и ж ен и е
автомобилей на расстояние, равное суточному (или
более, чем суточному) пробегу автомобилей. М ест­
ны й автотранспорт, к а к правило, пользуется эста­
кадам и д л я технического об служ и ван и я автомоби­
лей — в основном, в пригородной зоне, поэтому в
расчете не учиты вается.
О бозн ачи м ч е р е з а у д е л ь н ы й вес т р а н з и т н ы х
автомобилей, н у ж д аю щ и х ся в техн и ческом обслу-
Основы общей и инженерной экологии
живании и мелком ремонте в пути следования. Тог­
да количество автомобилей, требующих техобслужиучастке
роги протяженностью L км
суток
будет равно:
N т о = Nт р а.
Если средняя пропускная способность эстакады
на площадке длительного отдыха и обслуживания
автомобилей - п автомобилей в сутки, то требуемое
число площадок с эстакадами ш на рассматривае­
мой дороге будет равно;
N
Среднее расстояние между такими площадками:
1Аср _ 1 _ VcD t
m
N/ n
—
После подстановки расчетных данных и преобразания расчетная формула будет иметь вид:
1еп =
^___ , км
NcvT а f Р
В табл. 14 приведены ориентировочные данные
для расчета и результаты расчетов среднего рассто­
яния между площадками длительного отдыха води­
телей и технического обслуживания автомобилей для
дорог разных категорий.
236
Транспорт и окружающая среда
Таблица 14
у
S
£
о
а
о
£
ц.
%
£
й
о
о
^
X «г
к
о.
2
5
І
Ф ? g
О)
к
X $
C
оt о
2
О- Ь к
о
о
о
U
1
II
III
^
£
р
*
X
0)
^S
X
S
ш
Ct
?
2
й
2*
о >
к
к S
к X
X Ф
ct X
Ф S
а , 03
О CI
сГ
^
г*? !
І
1 І *
° ? 1
о ш S
| о
£■ с
С и
Q. S
Г) Ф ш
X Ct
к
(Q
X
ай
со
S
•С
н
U
о
X
X
К
0
1
8 000
70
8
8
4 ООО
2 000
60
50
8
8
8
8
.
3
£■
г
о
Г)
2
2
1.5
4
5
—*
^ s'
¥
5 5
то
Ф
а
р
1
Ч
Ф
,9О
0,03
0,03
0,03
0.4
0.4
0.4
§ |
о 3^
U о
то с;
о. с
25
40
50
К о м п л ек сы о б с л у ж и в а н и я , в к л ю ч а ю щ и е АЭС,
СТО, мотель и каф е или столовую, долж н ы разм е­
щ аться на дорогах I категории через к аж д ы е 8 0 —
100 к м , на дорогах II категории —через 150—160 км
и III категории — через 200—240 км .
/■
Глава 5
РАДИОАКТИВНОСТЬ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Развитие строительства (в том числе дорожного)
влечет за собой увеличение объемов добычи и произ­
водства строительных материалов естественного и
техногенного происхождения Сейчас в мире перера­
батывается более 100 млрд тонн горных пород, и эта
цифра постоянно возрастает. Строительные материа­
лы являются самым большим по объему продуктом,
который человечество извлекает из недр Земли. Во
всех областях строительства СНГ потребляется а год
до 500 млн м^ щебня, 800 млн м^ гравия, около
400 млн м^ строительного песка, 250 млн м^ песча­
ногравийных смесей, более 1 млрд. 300 тыс. м^ бу­
тового кам н я. На 1 км автомобильной дороги тре­
буется около 5 тыс. м^ строительных материалов.
Только для подстилающего слоя необходимо более
50 тыс. м^ грунта, т.е. карьер площадью 1 га и гл у ­
биной до 5 м.
В строительстве используется и громадное коли ­
чество материалов техногенного происхож дения,
которое по СНГ достигает более 5 млрд тонн. Это
отходы и попутные продукты черной и цветной ме­
таллургии, зол и ш лаков тепловых электростанці
работающих на твердом топливе. На свалках скоі
лось более 50 млрд тонн отходов, к концу 80-х гг.
238
Радиоактивность строительных маткериалов
было накоплено более 150 млн тонн фосфогипса,
30 млн т пиритных огарков. Из 100 млн тонн зо­
лош лаковых отходов электростанций, работающих
на твердом топливе, 34% применяется в промыш ­
ленности строительных материалов, 43% —в строи­
тельстве, 23% —а сельском хозяйстве Использова­
ние отходов горно-промыш ленного производства
(вскрышных пород) в качестве строительных мате­
риалов к концу 80-х гг составило 34% от обш;его их
количества. Добыча и объемы их применения будут
постоянно возрастать. Однако экономический меха­
низм комплексного использования отходов горно­
добывающей промышленности не разработан.
Вместе с тем растет социальная активность и за­
интересованность людей в улучшении качества сре­
ды обитания, повышается значение и актуальность
охраны окружающей среды и рационального исполь­
зования природных ресурсов. Этой проблеме в до­
рожной отрасли уделяется недостаточно внимания,
в частности вопросам радиоактивности и токсично­
сти строительных материалов естественного и тех­
ногенного происхождения, хотя строительная индустрия вносит существенный вклад в загрязнение
природной среды, а такж е наносит ущерб здоровью
человека. По данным 1988 г., на долю загрязнений
природной среды предприятиями строииндустрии
приходилось 8,1 и 10,0% для бывшего СССР и США
соответственно (табл. 15). В настоящее время вклад
стройиндустрии и вспомогательных отраслей в об­
щ ий баланс загрязнения увеличился, а долевое уча­
стие изменилось не в пользу стран СНГ.
239
Основы общей и инженерной экологии
При практическом использовании строительных
материалов рассматриваются, как правило, их функ­
циональное назначение, физико-механические свой­
ства, долговечность, но влиянию на здоровье чело­
века в производственной и непроизводственной сре­
дах внимания не уделяется. В то же время многие
строительные материалы обладают радиоактивно­
стью и токсичностью естественного и искусственно­
го (техногенного) прохождений. Радиоактивные и
токсичные вещества попадают в организм человека
различными
;ухом
луче
вые ожоги), соматико-вероятностное (опухоли, бо­
лезни внутренних органов, сокращение продолжи­
тельности жизни) и мутационное (генные и хромо­
мутации)
Таблица 15
Загрязнение природной среды отраслями
стройиндустрии (по данным 1988 г.)
Отрасль
Загрязнение природной среды. %
СССР
США
Транспорт
26,3
50.0
Т еплоэнергетика
25,0
20.0
Нефтехимия
12.5
5.0
Строительство дорог
8.1
10.0
Черная металл
Обобщенного и систематизированного материала
существует
учеб
но-методическая литература отсутствует. С целью
настоящее учеб
240
Радиоактивность строительных маткериалов
ное пособие, которое может быть использовано сту­
дентами всех форм обучения специальностей 2910
«Автомобильные дороги» и 2911 «Мосты и транс­
портные тоннели».
!>.1. Р а А и а и и о н н а я ЭКОЛОГИЯ
Радиационная экология представляет собой раз­
дел общей экологии, изучает взаимосвязи в системе
«радиоактивное вещество —излучение —живой орга­
низм», радиацию естественного и искусственного
происхож дения, вклад радиоактивности в общее
воздействие ионизирующего излучения на живые
организмы, пути миграции и области концентраций
радиоактивных веществ в биосфере, их влияние на
биогеоценоз и эволюцию живых организмов, послед­
ствия использования ядерной энергии и радиоактив­
ных биотехнологий.
Биологическими аспектами радиоэкологии я в л я ­
ются изучение путей поступления и мест концент­
рации радиоактивных веществ в организм, средств
чув
ствительности его к источникам излучения
5.2. Ионизирующее излучение.
ВиАЫ^ термины и определения
В действующих нормативных документах НРБ76/87 [1] и ОСП-72/87 [2] используются понятия,
определения и термины, которые служ ат для харак241
Основы общей и инженерной экологии
теристики различны х свойств радиоактивности и
степени воздействия на организм человека [3].
1.
И он и зи рую щ ее и злучен и е —любое излучение,
взаимодействие которой со средой приводит к образованию эл ек тр и ч еск и х зарядов р а зн ы х зн ако в.
У^іьтрафиолетовое излучение и видимую часть све­
тового спектра не относят к ионизирую щ им излуче­
ниям. Энергию частиц ионизирующ его излучения
измеряю т во внесистемных единицах электронвольтах (эВ), 1 эВ = 1,6
Дж:
а) непосредственное (корпускулярное): а-, (3- и
Р-частицы;
б) косвенное, которое подразделяется на энерге­
тическое (фотонное, космическое, рентгенов­
ское, гамма-излучение и т.д.) и косвенно ко р ­
пускулярное, составленное частицам и, масса
покоя которых близка к нулю (нейтронное и
нейтринное).
Радиоактивность вещества на практике оценива’ ү-излучениями
А л ь ф а — (а)-и злучени е
излуче
состоящее
превращ ениях
ются листом бумаги и наруж ны м кож н ы м покро­
вом. Внешнее облучение ими не опасно. Однако ачастицы представляют значительную опасность при
попадании внутрь организма (с пищ ей, воздухом,
через открытую рану).
Б е т а (З)-излучение (электронное 3 - и позитронное Р-излучения обладают большой проникаю щ ей
способностью. Они проходят через ткани тела чело­
века на глубину до 2 см.
Ч
242
Радиоактивность строительных маткериалов
Г а м м а —(ү )-и зл у 'іен и е. т а к ж е имеияцес высокух)
п рон и каю щ ую способность, зад ер ж и вается только
сп ец и альн ы м и эк р ан ам и определенной то л щ и н ы ил
свинца, бетона и т. д. Оно в 20 ра.^ опаснее других
видов и зл у ч ен и я.
2. Р ад и о ак ти вн о сть веіцества, содерж<іщего радио
активные ядра, определяется числом атомов, распада­
ю щ ихся в единицу времени, и измеряется в беккер«’
лях — 1 Бк равен 1 распі\ду в секунду. Внесистемноіі
единицей радиоактивности является кюри (Ки). 1 Ки
= 3 ,7 x 1 0 '” Бк, что составляет 37 млрд радиоактивных
распадов в секунду и эквивалентно радітоактизности
1 г чистого радия с массовым числом 226.
3. Р а д и о н у к л и д ы — радиоактивные атомы с д ан ­
ным массовым числом и атомным номером, а для изот­
ропных атомов и с определенным энергетиче ским
состоянием атомного ядра. Радионуклиды (и нерадионуклиды) элемента называю тся его изотопами.
4. А к т и в н о с т ь р а д и о н у к л и д а (радиоактивного ве­
щ ества) в ради оакти вн ом источнике в ы р а ж а е т с я в
системе СИ в б е к к е р ел я х (Б к) и соответствует чи слу
спон танн ы х яд ер н ы х п р евращ ен и й dN в этом в ещ е­
стве за м ал ы й п ром еж уток времени d t, по д ел ен н о ­
му на этот пром еж уток:
А = d N /d t.
(1)
5. У д е л ь н а я р а д и о а к т и в н о с т ь - отношение радио­
активности вещества к его массе. Единицы удельной
радиоактивности — Б к /к г , Б к /г или К и /г, м К и /г.
6. П о т о к э н е р г и и и о н и з и р у ю щ е г о и з л у ч е н и я Р
и зм ер я ется в в аттах (Вт). Ватт равен потоку и зл у ч е ­
243
Основы общей и инженерной экологии
н и я эк в и в ал ен тн о й м е х а н и ч е с к о й м о щ н о сти в 1 Вт.
Д л я о ц ен к и б и о логи ч еско й а к т и в н о с т и р а д и о н у к ­
л и д а и сп ользую тся следую щ и е в е л и ч и н ы
1.
П оглощ ен н ая доза ионизирую щ его и зл у ч е­
н и я Д, ее м ощ ность — х а р а к т е р и с т и к а лю бого ви да
и зл у ч е н и я — о п р ед ел яется к а к о тн о ш ен и е средней
эн ерги и dE, п ередан н ой и зл у ч ен и ем в е щ е ств у в н е ­
котором элем ен тарн ом объем е, к массе d m в е щ е с тв а
в этом ж е объеме:
Д = d E /d m .
(2)
Е д и н и ц ей п о гл о щ ен н о й дозы в систем е СИ я в л я ­
ется 1 Д ж / к г облученного вещ ества — грей (Гр), т.е.
1 Д ж / к г = 1 Гр. Один грей соответствует т а к о й дозе
и зл у ч е н и я , п р и которой в 1 к г м ассы лю бого в е щ е ­
ства в ы д ел я ется эн е р ги я в 1 Д ж . Эта е д и н и ц а и з ­
м ерения принята Генеральной конф еренцией по м е ­
рам и весам в 1975 г. В несистемная еди н и ц а погло­
щенной дозы - рад. 1 Гр = 100 рад; 1 рад = 0,01 Д ж /
кг, и л и 10~^ Д ж /г .
У ч ел о века л е г к а я степень лучевой б о л езн и п о я в ­
л я е т с я при п о гл о щ е н и и дозы и з л у ч е н и я в 1—2 Гр.
К а к п р ави л о , при т а к о й дозе и з л у ч е н и я п р о и сх о д и т
полное вы здоровлен и е ч е л о в ек а д а ж е без л е ч е н и я .
В соответствии с р е к о м е н д а ц и я м и п оглощ ен н ую дозу
рассм атр и ваю т в к ач естве средней дозы о б л у ч ен и я
д л я о тд ельн ы х т к а н е й и л и органов. П р и этом д л я
к а ж д о го ви да о б л у ч ен и я т к а н е й и л и орган ов в в о д я т
соответствую щ ий весовой к о эф ф и ц и ен т. Т ак , н а п р и ­
м ер, д л я к о ж н ы х п окровов он равен 0 ,0 1 гонад —
244
Радиоактивность строительных маткериалов
0 ,2 0 . М ощность поглощ енной дозы в ы р аж ается в Г р /
с, что соответствует дозе и зл у ч е н и я , при которой за
1 с облучаем ы м вещ еством п о гл о щ ается доза, равДж/
м ощ ности дозы и зл у ч ен и я
Зем ле (естественны й р ад и ац и о н н ы й фон) со став л я­
ет 4 ,8 5 x 1 0 ^ Г р /ч . В местах, где встречаю тся зал еж и
р ад и о ак ти в н ы х м атериалов, в том чи сле горны х п о­
род п о л езн ы х и скоп аем ы х (север Ростовской обласм ощ ности
1,3 до 100 10-« Г р /
2.
Э к в и в а л е н т н а я д о з а Н — в ел и ч и н а, введенная
д л я о ц ен ки радиационной опасности хронического
облучения излучением произвольного состава и опре­
д ел ен н ая к а к произведение п оглощ енн ой дозы Д на
средний коэф ф и ц и ен т качества и зл у ч е н и я К в д а н ­
ном элементе объема биологической тк ан и :
(3)
Е ди н и ц ей и зм ер ен и я эк ви вал ен тн о й дозы в си с­
теме СИ с л у ж и т зиверт (Зв), сп ец и ал ьн о й единицей
эк ви вал ен тн о й дозы — бэр (би ологический э к в и в а ­
лент рентгена);
1 6з
_ 100
г _ 0 ,0 1 Зв.
(4)
А
Т ак и м образом, 1 Зв = 100 бэр = 1 Д ж /к г .
3.
К оэф ф ициент качества и злучен и я К учиты ­
вает би ологи ческую эф ф екти вн о сть р а зн ы х видов
и он и зи рую щ его и зл у ч ен и я в оп ределен и и эквива245
Основы общей и инженерной экологии
лентной дозы. В еличина ко эф ф и ц и ен та зави си т от
и зл у ч ен и я
и зл у ч ен и я
5 МэВ Гмег
вольт) — 10, З н а ч е н и я коэф ф ициентов к ач еств а д л я
соответствую щ их видов и зл у ч ен и я п р и н и м аю тся по
определенны м п р ави л ам и у твер ж д аю тся за к о н о д а ­
тельно.
С редняя эк сп о зи ц и о н н ая доза уровн я естественбывш его
м З в/го д
0 ,3 2 ; гамм а-излучение естественны х р ад и он укли д ов — 0,48;
внутреннее облучение за счет д о л го ж и в у щ и х есте­
ственны х ради он укли дов — 0 ,3 7 , дочерние п р о д у к ­
ты распада радона и то р и я — 1,20. Т а к и м образом,
ср ед н яя эф ф ек ти в н ая эк сп о зи ц и о н н ая доза в год за
счет естественного и техн огенн ого р ад и ац и о н н о го
ф она — 2,37 Зв.
П оглощ енная, экспозиционная и эф ф ективная
э к с п о зи ц и о н н а я дозы и сп о л ьзу ю тся д л я о п р ед ел е­
н и я и н д и в и д у а л ь н о й д о зы . П р и с у м м и р о в а н и и т а ­
к и х и н д и в и д у ал ьн ы х доз, п о л у ч ен н ы х к а ж д ы м члегруппы
и з м е р я е м а я в ч е л о в е к о -зи в е р т а х (ч е л .-З в ), П р и пеэксп ози ц ион н ом ресчете дозы и зави си м ости от вида
о б л у ч аем ы х орган ов и т к а н е й п о л у ч аю т э ф ф е к т и в ­
ную э к с п о з и ц и о н н у ю д о зу . Н е к о т о р ы е д а н н ы е о
р а д и о а к т и в н о с т и и д о зы и з л у ч е н и я п р и в е д е н ы в
табл. 16.
246
Радиоактивность строительных маткериалов
ф
о
о ф
U о
ж
m
о
о.
о о
о.
S
О
^ <о
о ^
'Й
L_.
X
V
Q. о;
>ч X
Ct
X
т
<0
о:
X
п
ю
о
со
к
S
S
m
ш
о
S
X
О)
X
с;
со
2
X
о
0) о
S X
S ф
(9 S
п
п
(Q
са
н
о
о
о
а>
Q.
II
S
ъс
C
t
гQ.о
>ч
о
о.
£
CD ш
ГО
ГГ
X
S
СС
ф
а;
го
X
л
ь
о
Л
ф
с:
S
ф о
X Q.I CL
S
Ф о S
Q.
ф
ш
Ф X 9
L0 Ю
го
ш
ш
5
S S
Ьй:
сэ
о
Ct
ct
го го I
о
с; с 5
о о Ф
S го Q.
Т Q. Ш
сз
о.
с;
О)
н
со
Г)
(D
О
S
о
о
X
ф ш
S
X £
ф
3 о
0
1 5
к го
О Q.
н
л и
о
СX
г
о
ф а
к
о
S
гГ)о 01
о
X
ас ш
00
ІЕ о.
m g
о ОS
ис
г
о
Ь
ш
с:
£5.
s
X
г
о
С
С
X
3 оS оф s т ё І
о
ф d
н
^ I >» о СС го
г о
г о
г о
г о
Q. ш X S
>
о.
г о
го
г о
гшо
го о
О
J0 X
X
ь
о0 о
1 =г
ш
S
о
ф
н
U
S
0
ф ф
Ct
1
Q.
Ш Q.
m
СС
X
X
СС ф
S Н
ш о
о
U. Е
0 о го
го
ф
3"
Ф
m
ю
Q
с
m
с: К о
о;
II
Q.
Ф
1 1
со =
СО S
гсоо
к
S
X
ф
т
>>
с;
со
о
Ct
а
X
X
ф
го
о
гсоо Е
о о
с:
о:
247
S
X
S
СС
ф
к
X
5
ф
н
о
S
о
ф
X
со
го
X
CI
ш
X
о
го
г о
О
U
ф
m
ао
о.
о:
Ф
ф
S
X
ф
с.
ф
ф
Q.
С
О
а ^
t
и
сп
а .‘ т-
м
СІ
0>
СП
о
X
а
S
н
Г)
ю
го
Ct
О
тз
М
Q.
С
С
гCоL
CL
о"
О
О
2с. ІІ
г^
со
О
с,
о
Q.
О
Г
О
Q.
X
ф
L.
»X
ф
о.
О
X
X
ф
3"
о
с;
о
с
ф
X
ф
3"
о.
S
о.
С
го
X
ф
ф
о.
ш
>ч
=т
S
X
S
CI
ф
ш
2
со
о
СС
5
J3 S о
X
о.
т- ^
о
^
X
со
>ч о О
о S ш
ф
X
гсоо
X
ф
о
m
СС
о:
Q.
со
Os
S
Ш Ф
X 5
го - й
S o
^
го
гсоо
о
ct
л о
(К
со ct
О к СС
X
S
ct
X
ш
о
X
S
X
ZT
ф
о З’
S
о о $ ф со
X
о
J3 т
с
с
1_
о
S
с
о
о
со
с
со
го
го
S^
а
X
ф
т
>4
с:
со
S
о
о
ш
0
1
ф
L»- S
X
ф
о.
гсоо
,І
З^
2
>»
ОS
со
X
о
S >. сС|
SSШ
ГО
го
I
5
Ф
S
X го
ф
у
со
со о
Основы общей и инженерной экологии
>5
ао
X
ее
S
Ё
Ф
•
2^
CQСХ
D.
а
С-ч
с
X
ас
о
I
I—.
а
ш
п
х>
SC
о
X
о
о
>оs
§а S
g
X
X
'х
й
о тао
о
о
с: «м ffi
о
*0
к
£ сSо оп
=
f
о;
Е- *
S
л
X
а> о о
S
X
§X gо . 3о
оеэ л S
О
X S
4
5
а
X
с
оо;
Е0«>
t; в;
03
03
о
ф
ва
н
S
о а
ф Ф
Е-* н
О C
Q
S
Ф X
S >Д
е;
X
т
ш
Xу
X
C
Q
cXd ф н
№
Л О
й
П
ф
г
э
о VO о X
4
S
Н
у 5 D.
X
о; о
кX Xо оX Ф
ф Sо •и
о
а о
к
Ф ф
Si
vо§
hQ X X
Е
С
ф ф
у
Ф
в
б
С
ф о X
п
н
а
и
о
ф
п
X
gф Й
^,
«S
U
S
248
со
Радиоактивность строительных маткериалов
5.3. Естественная радиоактивность
строительных материалов
Основной в к л а д ( 6 0 - 9 0 % ) в коллекти вн ую дозу
облучения Зем ли вносят природные источники и о н и ­
зирую щ его и зл у ч ен и я . П ри этом ведущ ее место з а ­
ним аю т ком понен ты радиационного ф она п о м ещ е­
н и й , зави сящ его от вида строительного м атер и ал а.
к о н стр у к ц и и зд ан и и , в ен ти л я ц и и п ом ещ ении, м ес­
та и х р асп о л о ж ен и я и т. д.
Р ад и оакти вн остью обладаю т многие горны е п о ­
роды, р ад и о акти вн ы е ком поненты которы х вош ли
в состав поверхности З ем л и с самого ее р о ж д ен и я.
Основные р ад и о ак ти в н ы е изотопы , встречаю щ иеся
в горн ы х породах, — это к а л и й -4 0 , рубидий-87 и
ч л ен ы двух р а д и о а к т и в н ы х семейств, берущ их н а ­
чало соответственно от уран а-268 и тория-232 (дол­
го ж и в у щ и х изотопов). Н ап ри м ер, при распаде у р а ­
н а-238 образую тся н у к л и д ы (табл. 17), х о тя су щ е­
ствует и много других цепочек сам опроизвольного
расп ада н укли дов по р азн ы м схем ам п р евр ащ ен и й .
Процесс расп ада у р ан а-2 3 8 сопровож дается и з л у ­
чением . П ри этом поток т я ж е л ы х части ц п р а к т и ­
ч еск и не способен п р о н и к н у ть через к о ж у ч ел о век а,
а -и зл у ч е н и е обладает больш ой п р о н и к аю щ ей сп о­
собностью через т к а н и ор ган и зм а на глубину до 2
см. Б о л ь ш а я до л я в облучении п риходи тся на радон-222 и его дочерние п родукты распада. Он в 7,5
р аза т я ж е л е е воздуха, без цвета и зап ах а. Н а к а п л и ­
вается в з а к р ы т ы х , особенно неп роветриваем ы х п о ­
м ещ ен и ях . Уровень ради ац и и от радона в так и х усло­
в и я х в 500 раз вы ш е, чем на откры том воздухе [4].
249
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 17
Цепочка самопроизвольного распада у р а н а -2 3 8
Нуклид
Уран-238
Период полураспада
Вид излучения
4,47 млрд лет
а
у
Торий-234
24.1 сут.
Протактиний-234
1,17 мин.
Гуран-234
1
245 тыс. лет
а
1
8 тыс. лет
а
I
1600 лет
а
1
3 823 сут.
а
I
1Полоний-218
3,05 мин.
а
1
1Свинец-214
26,8 МИК
|Торий-230
1Радий-226
I
Радон-222
[Висмут
1
1Полоний-214
19,7
МИН.
0,000164
Р
МИН.
1
Р_________
|Свинец-210
1
22,3 года
Р
Висмут-210
1
5,01 сут.
Р
Полоний-210
138,4 сут.
Свииец-206
Стабилен
1
а
1
источниках
Б к/сут
3; вода
4; наружный воздух — 10; строительные материа­
лы и грунт под зданиями
60.
Радиоактивность строительных материалов (табл.
18) зависит от места расположения горных пород и
глубины их залегания. В НЯСТОЯТТТРР ТІПРАДа гірттгкігтп-тл-т
окружающую сред\>
и человеческий организм разработки месторождений
природного нерудного сырья (карьеров) и применения
техногенных продуктов является не влияние многп—
250
-
•
^
Ж
'
*
V
Радиоактивность строительных маткериалов
Таблица 18
Радиоактивность строительных материалов
Материал
Страна
Радиоактивность» Бк/кг
Дерево
Финляндия
Природный гипс
Песок и фавий
Портландцемент
Великобритания
ФРГ
ФРГ
ФРГ
Великобритания
Кирпич
Гранит
Зольная пыль
Глинозем
(данные 1974—1979 гг.)
<34
126
170
ФРГ
Швеция
ФРГ
Фосфогипс
Кальцийсиликатный
шлак
2 140
США
Отходы урановых обога­
тительных фабрик
4 625
США
ш ум
ние л ан д ш аф та и геологической среды, почв флоры
и ф аун ы , разработка карьеров без последую щ ей ре­
к у л ь ти в ац и и , использование и х под х р а н и л и щ а или
свалки ), а воздействие горны х пород и строительны х
м атериалов, которы е из них получаю т, та к к а к облу­
чение ради ац и ей происходит при получении м атер и ­
алов, их переработке, транспортировке и хран ен и и ,
а т а к ж е при контакте с н и м и в производственны х и
непроизводственны х средах.
Б о л ьш и е исследования по определению содерж а­
н и я естествен н ы х р ад и о н у к л и д о в в стр о и тел ьн ы х
м атер и ал ах проведены под руководством Э.М. Крисю ка. И м определены эф ф ективны е удельны е активрадионуклидов
теризую т величи ну
251
Основы общей и инженерной экологии
риалами в помещениях, радиоактивность
ных материалов (по Ra-226, ТҺ-228. К-4(
залегания
и вида горной породы. Для горных пород вулкани­
ческого происхождения (гранит, пемза, туф) она наи­
более высокая, для карбонатных пород (известняки,
мрамор и др.) - более низкая. Удельная активность
ионуклиДов, содержащихся
как
'
ЛГ Г—\---показателям почвы, земной коры. Фоновые парамет­
ры состояния природной среды для щебня и песка в
карьерах Ленинградской области приведены в табл.
19 (по данным Геостроя). В красном (глиняном) ки р ­
пиче удельная активность радионуклидов выше, чем
в силикатном, в несколько раз: в цементном бетоне
она зависит от состава заполнителей (табл. 19).
Таблица 19
Уровень радиоактивности щебня и песка
карьеров Ленинградской области
Месторождение
Уровень радиации
цезий-137,
Ки/км^
I тип. Щебень из гранитов
(карьеры добычи пород на
щебень)
II тип. Известняк, щебень
(карьеры добычи карбонатных
пород на щебень
0,5-0.1
III тип. Песок (карьеры
0,25
добычи сыпучих материалов до
'ровня подземных вод
IV тип. Песок (карьеры добычи
ниже окружающей поверхности
0 ,1-0.5
252
активность,
mkd / ч
Радиоактивность строительных маткериалов
Если говорить о месте добычи сы р ья и производ­
стве из него зап олн и телей , то удельн ая активность
т а к ж е р азл и ч н а. Н ап ри м ер, у ш в ед ск и х материалов
м атериалов
она
Ш веции
сцовые слан ц ы (в этих ж и л ы х
ались
зд ан и я х п рож и вает до 10% н аселения). В связи с
вы сокой радиоактивностью сланцев и х прим енение
в строительстве было п рекращ ен о.
Во м ногих странах (Ф р ан ц и я, Г ер м ан и я, И т а л и я ,
Я п о н и я, США) 95% н аселен и я ж и в ет в местах со
средней дозой и зл у ч е н и я в пределах 0 , 3 - 0 , 6 м кЗ в.
О днако есть места земной р ад и ац и и , где уровень ее
вы ш е (до 175 м к З в н а п еск ах , богаты х торием). Г ам ­
м а -и з л у ч е н и е е с т е с т в е н н ы х с т р о и т е л ь н ы х м а т е ­
ри алов в бы вш ем СССР составляет 100, в В ел и к о ­
/го д , бета-и злучен и я — 350 и
британии
м к З в /го д .
По дан н ы м ком и сси и ООН, ср ед н яя эф ф екти вн ая
эк в и в ал ен тн ая доза внеш него облучен и я, которую
человек получает за год от зем н ы х источников есте­
ственной р ад и ац и и , составляет п рим ерно 350 м к З в ,
что ЧУТЬ больш е и н д и ви д у ал ьн о й дозы облучения
и з-за радиационного фона. Н а уровне м оря больш ую
долю внутреннего облучен и я ч ел о век получает от
ради он укли дов р я д а у р ан а-2 3 8 и в м еньш ей степе­
р яд а то р и я-2 3 2 .
ни
5
Ралон как оли
раАиоактивности строительных
материалов
По д ан н ы м ООН, радон вместе со своими дочер­
н и м и п р о д у к там и р ад и о ак ти в н о го расп ад а состав253
Основы общей и инженерной экологии
эф ф ек ти
л я е т 75%
облучения
де радон встречается в виде изотопов, которы е обрарадона
на-220. Р ад и о ак ти в н ы оба изотопа, х о тя активность
радона
облучения
продуктов распада радона. Радон поступает в атмос­
феру в результате д и ф ф у зи о н н ы х процессов земной
коры . О днако уровни и зл у ч е н и я распределены по
поверхности З ем л и неравном ерно и и зм ер яю тся в
до 0,02 Б к /м ^ п р и среднем уровне
Бк/
облучен и я от радо
на лю ди получаю т, н ах о д ясь в з а к р ы т ы х , непровет­
ри ваем ы х п ом ещ ен и ях (особенно н а п ервы х этаж ах).
Радон просачивается через ф ун д ам ен ты здан и й из
грунтов, а т а к ж е из м атер и ал о в, и сп о л ьзо ван н ы х в
к о н с т р у к ц и я х .Ч е м вы ш е со д ер ж ан и е р а д и о н у к л и ­
дов в грунте и в м а те р и ал ах , и сп о л ьзо ван н ы х при
строительстве, тем больш е поступает радон а в помеш;ения. В 1982 г. в помеш ;ениях (В ели коб ри тан и я,
США) бы ли обнаруж ены к о н ц ен тр ац и и радона, в 500
раз превыш аю ш ;ие к о н ц е н т р а ц и и в н ар у ж н о м воз­
духе. Дерево, к и р п и ч бетон в ы д е л я ю т относительно
небольш ие дозы радона.
5.5. Техногенная радиоактивность
строительных материалов
У становлено, что н екотор ы е тех н о ген н ы е п р о д у к­
ты п ерераб отки природного сы р ь я : бокситовы е ш ла254
Радиоактивность строительных маткериалов
мы, отходы переработки фосфорных руд, содержа­
щих силикаты кальция, фосфогипс, доменные ш л а­
ки и золы, образующиеся при сжигании каменного
угля — обладают высокой радиоактивностью.
Большинство разрабатываемых фосфатных место­
рождений имеет довольно высокие концентрации
урана. Некоторые виды каменных углей содержат до
1 кг урана на тонну, в других радионуклидов мень­
горании камен
ше, чем
радионуклидо]
ш лаках и золах, в том числе и зольной пыли. ПосШвеции)
использовалась
стве цементного бетона и предложена в качестве минерального порошка в асфальтобетонах. Высокораматериалом
рый длительное время применялся также в Швеция.
Позже использование глинозема в строительстве было
сокращено, а затем запрещено. Повышенной радио­
активностью по сравнению с природным гипсом об­
ладает фосфогипс, который широко распространен до
настоящего времени в производстве строительных
блоков, перегородок, сухой штукатурки, при получе­
нии вяж ущ их составов, предложен в качестве мине­
рального порошка в асфальтобетонах.
В связи с увеличением ресурсов материалов для
строительства и утилизацией фосфогипса к а к отхо­
да производства продукт был поддержан даж е за­
стало
облучение
гипса по сравнению с гипсом повышается на 30% .
Доза облучения фосфогипса, по данным комиссии
Основы общей и инженерной экологии
ООН, на конец 70-х гг. составляла 300 ООО чел.- Зв.,
а от всех электростанций, работающих на угле —
2 ООО чел.-Зв.
Средняя удельн ая радиоактивность некоторы х
техногенных продуктов приведена
табл. 20, а в
табл. 21
средняя удельная активность естествен­
ных радионуклидов в отечественных отходах про­
мышленности, используемых в производстве строй­
материалов. Из табл. 20 видно, что многие отходы
промышленности, применяемые при изготовлении
стройматериалов, имеют удельнуют активность ес­
тественных радионуклидов ниж е среднего значения,
тогда как активность зол и ш лаков ТЭЦ, доменных
и фосфорных ш лаков по сравнению с ними повы ш е­
на. Диапазон вариаций данных для регионов Рос­
сии шире, чем для других стран СНГ (3 1 -1 8 6 и 6 8 Б к /к Н
Таблица 2 0
Радиоактивность техногенных стройматериалов
Техногенный продукт
ФоссЬогипс
Шлаки (силикат
кальциевые)
Зольная пыль
Страна
США
Количество радия,
тория, Бк/кг
1 367
2 140
ФРГ
431
На основании исследований сделан вывод о том,
э материалы с эффективной удельной активно-стью
радионуклидов выше 185 Б к /к г встречаются доволь­
но часто, а значение 370 Б к /к г близко к верхней грани­
це частотного распределения и является, по современ­
ным требованиям, пределом применения таких мате256
Радиоактивность строительных маткериалов
г^
о
со
I
ел гсм
О
о
о
со
О
ш
о
С£
о
t9
СО
S
о
о.
с
ш
о
S
н
ж
га
о
со
со о
if)
1
4
гг со
С
Т
)
со
см
S2
см
со
о
со
I
О)
ю
см
см
о
CJ)
ю
О) со
со
со
со
t
C
t
>
(С£М
>
СМ
I
(О
Q.
ю
СМ
о
то
ю
см
со
со
со
со
со
со
1
1Л
см
I
05
СМ
Z
со Tt CM I
см
'о
с
0>
со
со т
<о см
X
S
О)
см
см со
см
г^
со
ю
05
со
о
см
со
со
аЬ
со
СТ)
I см
ю со
о
со
я
£
о
со
со
см
а>
см
I
см
со
СЧІ
см
см
Һ1
3со
со
со
I
со
со
со
см
I
см
см
со
"ЧГ
!
со
со
со
ш
К
<0
C
t
о
к
о
н
о
о
X
0Q
О)
CD
со
ю
со
о
C4J
СО
СО
Z
т
CQ
I
см
со о>
см см
см
J, I
со
о
СЧІ
1
3
со
ю
т—
см
со
см
см
о
ф
е;
ф
Есб
со
сз
ж
о
с:
со
i0.
со
3SS
со
см
сЗ
S
C
l
«3
о
см
см
О)
ес
в
о
I
VO со
о о
о
с; г»
о
S
Т
Ct
CQ
о
кк
Q.
d
О)
О.
гаа
п
сб
T
f
Һ-
к
Q.
о: >s
яз с;
S
С
С
ссо
а
ф
н
гг
о
к
I
9 А. П латонов
с
jr
гьо
и
ф
со Ш 0)
^ 5
к
со
о
О)
т
ІІ
ІІ
ІІ
О)
I
X
(D
с:
I
Іо
н
о
а. о
X с X
о
I
0)
S
о
CI
<D
с
о
со
?
3
I
(D
о
о
о
I-
I
X л
о I
а.
оI-
(О
с:
I
в
257
6 >S
я2
о.
Q. л
0) с о
ffi
3 •&
X
1
со
§ жо.:
Еш
:2
S
S
с
о
-&
о
§
||
с ^
о
X
О)
ф
S
с
X
«
X
ю
о
о
со
ф
0Q
с
х
О) М
ш
о
ю
о
о
X
о. и
о S о
U .
0
л
I
S
IQ
см см
см
со
м
S
Q.
о
со
со
с
<я
S
КС
о
о
ш
X
ев
3*
ф
S
S
а
с
Основы общей и инженерной экологии
риалов в строительстве ж и л ы х зданий. Наиболее вы ­
сокие удельные активности имеют глины , красны й
кирпич, керамзит, гранитный щебень и ш лак, низкие
— известняковы й щебень, известь. Н емецкие исследо­
ватели считают, что металлургические ш лаки в рад и ­
ационном отношении безопасны для окруж аю щ ей сре­
ды и по своим физическим и химическим свойствам
приравнены к тяж елы м супесям и легким суглинкам.
Д л я разн ы х стран и пром ы ш ленн ы х производств
активность радионуклидов
лична. Например, по удельной активности фосфогипса
(К-40) она составляет (Б к /к г): в Ф РГ — д л я ап ати то­
вого фосфогршса — 37; фосфоритового — 96; в В ели­
кобритании —41. Т аким образом, точное р азгран и ч е­
ние м атериалов с нормальной и л п повы ш енной опаспредставляется
уровня активности
радионуклидов
Эти вел и ч и н ы , к а к считаю т учены е, больш е эф ­
ф екти вн ой удельной активности д л я земной коры и
на 40% вы ш е, чем д л я почв. В результате исследо­
ван и й Э.М. К рисю ка и др. на больш ом количестве
образцов установлено, что э ф ф е к т и в н а я у д е л ь н а я
активность строительных материалов в бывш ем СССР
бли зка к среднему значению этой величи ны д л я почв
и п ри бли зи тельн о в 1,5 р аза н и ж е среднего зн а ч е ­
н и я д л я зем ной коры (к л ар к о в ). Это о б ъ ясн яется
тем, что строительны е м атер и ал ы получаю т из п о ­
род, р асп о л о ж ен н ы х на поверхности, а к л а р к и х а ­
рактеризую т удельную активность радионуклидов по
всей то лщ е земной коры . В этих ж е работах опреде­
лено, что ср ед н яя удельн ая акти вн о сть в строймате258
Радиоактивность строительных маткериалов
риалах бывшего СССР в 1,5 раза ниж е, чем в других
странах. Анализ частотного распределения строи­
тельных материалов по эффективной удельной а к ­
тивности показывает, что только 1% отечественных
материалов имеют эффективную удельную ак ти в ­
ность выше этого значения. В табл. 22 приведены
средневзвешенные значения (выборочно) эффективНОИ удельной активности строительных материалов
в Северо-Западном регионе России.
Ранее считалось, что нормированию подлежит из­
лучение источнико
организованных человеком, а
природные источники радиации не нормируются, и
дозы не зависят от человека. Позже были введены
ограничения при работе на рудниках, полетах на больурана
концентрированном
ны принципы ограничения оолучения населения при­
родными источниками ионизирующих излучений.
Таблица 22
Удельная активность строительных материалов
1
А d
>s
Область,
регион
•
ц
?
!
S
S т
о
S
т
I
2
>s
К
(0
®
^
о Ь
«
ь
о 5
о
о о
™
*\
5
CQ
<0
о.
S
^
“
1
о
S
1-
I " 2
£ (D J
Ш X н
-8 - -0 U
X ц о
2^
<*)
о
ч
I
І
І
А 1
о ^ у
ч 1 Н:
^
1
=
О S
§
О
Q. О
о
О
X с
Ленинфадская
6538
3,9
41
111
Коми
1227
31
24
Карелия
787
7J
5.5
92
73
Мурманская
1101
8,4
92
73
Калининфадская
848
3,4
88
70
259
ГЛАВА 6
ТОКСИЧНОСТЬ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
,
1
6.1. Токсичность материалов
естественного происхождения
Радиоактивности строительных материалов статоксично
материалов
исхождения — только в последнее время.
Наиоолее изученным является асбест-хризотил,
являю щ ийся водным силикатом магния. В природе
асбест находится в виде асбестовых волокон длиной
до 10 мм (50% к массе) и пылевидных частиц (до
70%). В мире добывается 4,73x106 млн тонн асбеста
(данные 1988 г.), запасы хризотила оцениваются в
10^10 млн тонн. Бы вш ий СССР по производству
асбеста занимал первое место, Канада ~ второе. Ас­
бест широко используется в производстве шифера,
стеновых панелей ж илы х, общественных и произ­
водственных зданий и сооружений, вентиляционных
труб и коробов, оконных сливов, обмазочных тепло­
изоляции ш тукатурных растворов, огнестойких к р а ­
сок. Исследована возможность применения мелко­
дисперсного асбеста в качестве минерального порош­
ка в асфальтобетоне.
А
260
Токсичность строительных маткериалов
Материалы на основе асбеста обладают высокой
механической прочностью, водостойкостью, на них
не действуют блуждающие токи. Однако в процессе
технологических переделов асбеста: распушки, состав­
ления смесей, приготовления суспензий, придания
плотности, хранения и т.д. —происходит загрязнение
природной среды. Оказалось, что асбест является
канцерогенным веществом, вызывает рак легких,
верхних дыхательных путей, желудочно-кишечного
тракта. И хотя до конца не выяснено, все ли волок­
нистые виды асбеста токсичны, за последние годы
добыча и применение асбестоподобных минералов
снизились, а ряд дорогостоящих, даже исторических
зданий, построенных с использованием асбеста, зак ­
рыты и подвергнуты реставрации (рейхстаг и здание
здание
НАТО
меняемое в качестве стабилизатора мастик, заменя­
ется экологически чистым материалом.
Оболочка Земли содержит большое количество
элементов, называемых рассеянными (около 1%).
Фоновые значения содержания тяж елы х металлов
в окружающ ей среде, установленные на станции в
Северном Казахстане, приведены в табл. 23, из них
видно, что содерж ание токси чн ы х м еталлов со­
ответствует санитарным нормам. Однако под в л и я­
нием деятельности человека оно постоянно увели­
чивается.
Под фоновым состоянием природной среды под­
разумеваются показатели уровней загрязн яю щ и х
261
Основы общей и инженерной экологии
поступающих
ников, эмиссии в природную среду (атмосферу, по­
чву, водоемы).
В экологическом паспорте атласа Санкт-Петербур­
га (1992) отмечено повышение фоновых содержаний
тяж елы х металлов на стенах домов, в пыльных отлож енйях квартир. При этом повышение фона на­
блюдается не на домах, которые находятся на боль­
ших магистралях, где осуществляется естественное
уров­
не третьих-четвертых этажей, а не первых.
Таблица 23
Фоновое содержание тяжелых металлов
в окружающей среде
Среда
Ед. из­
мерения
Наименование загрязняющих элементов
Свинец
Кадмий
Мышьяк
0,11-9
0,05-10,0
1,6-5,9
Поверхно­
стные воды
мкг/л
0 ,001- 0,1
0,3-4
Донные
отложения
мкг/г
0,01-0.7
2 035
Почва
мкг/г
0,02-0,15
6,3-13,3
0,1-0.9
Раститель­
ный мате-
мкг/г
0 ,0010,07
1-13
0,04-0,5
мкг/м
Примечание. ПДК для кобальта —1,0 мкг/м^; никеля — 10; меди —
20; хрома, цинка, железа — не установлены.
Ничтожное содержание примесей в воздушной,
водной средах, в почве и горных породах не значит,
что они не действуют на ж ивы е организмы, ибо в
262
Токсичность строительных маткериалов
биосфере, являю щ ейся саморегулируемои системой,
они являю тся геохимически активны ми элемента­
ми.
Элементы рассеяния, например, свинец, образу­
ют повышенные концентрации вокруг цементных
заводов, вдоль автомагистралей (за счет сгорания эти­
лированного бензина — тетраэтилсвинца). В нашей
стране и за рубежом проведены исследования заг­
рязнения придорожной полосы соединениями свин­
ца, благодаря которым стало известно влияние осо­
бенностей дорожных условий, параметров транспорт­
ных потоков, режима движения автомобилей на сте­
пень загрязнения придорожной полосы свинцом и
характер его распределения по придорожной поло­
се. Установлено, что на придорожной полосе оседа­
ет 73% обш;его количества свинца, поступаюпқего в
воздух с отработанными газами автомобильных дви­
гателей. Наибольшая концентрация свинца в почве
наблюдается вблизи земляного полотна и превы ш а­
ет его фоновое значение в 20—30 раз. Накапливаюш;иеся в верхних слоях почвы свинец и другие тяжелые металлы изменяют химическии состав почвы,
ухудшают условия ж изни в ней микроорганизмов и
проникают в растения, создавая опасность для здо­
ровья людей.
6.2. Токсичность материалов
техногенного происхождения
Тяжелые металлы содержатся в различны х ш л а­
ках, золах, продуктах сж игания бытовых отходов.
Особенно строго к проблеме токсичности материа­
263
Основы общей и инженерной экологии
лов техногенного происхождения (ш лаки, золы) от­
носятся в Германии. Н емецкими исследователями
была проведена проверка совместимости доменных
ш лаков с окружаю щ ей средой. М еталлургические
ш лаки анализировали на содержание тяж елы х ме­
таллов в ПСМО «Ленгидроэнергоспецстрой» (данные
В Н .Ш ем якина) эмиссионным, спектральным, рентгёнорадиометрическим методами.
При исследовании ш лаков на содержание токсич­
ных элементов (в связи с их использованием в стро­
ительстве кольцевой дороги вокруг Санкт-Петербурга) определяли: pH, содержание химических элемен­
тов, азотистые соединения, сульфаты и другие со­
ставляю щ ие (табл. 24). Золы, образую щ иеся при
сж игании бытовых отходов, имеют следующий х и ­
мический состав (%): зола
30—80; стекло
10
70; металлы — 0—20; несгоревший остаток — 0—30;
8—12. Они содержат тяж елы е металлы в виде
pH
сульфатов и хлоридов, которые могут влиять на ка%
Таблица 24
Содержание тяжелых металлов
в промышленных и бытовых отходах
Элемент
Чувствительность, %
Содержание, %
Бериллий
Ртуть
0,0006
0,0010
Нет
Нет
Сурьма
0,0030
0,05-0,04
Свинец
Никель
Кадмий
Стронций
0,0001
0,0001
0,0005
0,08-0,20
0,0008-0,002
0.0050
264
0,003-0,02
0,1-0,15
Токсичность строительных маткериалов
чество воды. В св язи с тем, что п о к азател ь pH вод­
ны х растворов зол л е ж и т в щ елочной (основной) об­
л а с т и , р а с т в о р и м о с т ь т я ж е л ы х м е т а л л о в в воде
у м ен ьш ается. Т ак к а к состав зол р азл и ч ен , то и со­
став и количество вредны х т я ж е л ы х м еталлов и д р у ­
гих х и м и ч е с к и х вещ еств сильн о колеблю тся. П оэто­
му в к а ж д о м к о н к р етн о м случае необходим к о н т ­
роль со д ер ж ан и я вредны х вещ еств в золе.
Т р еб о ван и я к золе: со д ер ж ан и е м етал л о в — не
более 50% весовы х, несгораемого о статка — 0 ,5 %
золы не д о л ж н ы содерж ать ком п он ен тов, которы е
ск л о н н ы к н абухан и ю , растворению в воде и р а з л о ­
ж ен и ю .
З о л о ш л а к о в ы е смеси реком ен дую тся д л я о т с ы п ­
к и зем л ян о го полотна. В С ою здорН И И (С ан к т-П е­
тер б у р гски й ф и л и а л , 1992) п р о а н а л и зи р о в а н а в о з­
м ож ность п р и м ен ен и я м етал л у р ги ч еск и х ш л а к о в го ­
р ел ы х ф орм овочн ы х зем ель и зо л о ш л а к о в ы х о т х о ­
дов ги д р о у д а л е н и я — п р о д у кто в с го р а н и я н а ТЭС
твердого то п л и ва (кам енного у г л я , торфа) в д о р о ж ­
ном строи тельстве. У стан овлен а степень с н и ж е н и я
ИХ эк о л о ги ч еско й опасности д л я п ри родн ой среды ,
св язан н о й с и сп о л ьзо ван и ем в к о н с т р у к т и в н ы х с л о ­
я х д о р о ж н ы х о деж д при строи тельстве к о л ь ц ев о й
дороги в о к р у г С ан кт-П егерб урга. О днако сделан в ы ­
вод о том , что в у с л о в и я х п о вы ш ен н о й д р е н и р у ю ­
щ ей способности грунтов опасность в ы м ы в а н и я т о к ­
с и ч н ы х вещ еств возрастает, поэтом у в т а к и х у с л о ­
в и я х и х п р и м е н я т ь не р еко м ен д у ется.
Д л я о ц е н к и в ы м ы в а е м о с т и т о к с и ч н ы х вещ еств
оп ределен ы о р и ен ти р о во ч н ы е к о эф ф и ц и ен ты пони265
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 25
Химический состав зол бытовых отходов
1
Алюмийий
Величина показателя, мг/л
Результат
Нормативное
Пределы
значение
11.5
6.0-12,0
5,5-12,0
0.77
5^10
Мышьяк
0,037
0,05-4). 1
Барий
0.15
0.5-1.0
Кадмий
0,004
0,01-0.5
Хром
0,007
0.1-Ч).5
Железо (растворимое)
Калий
0,071
1.0-2,0
45,04
Нет сведений
0,1-1,0
Натрий
0,005
30,53
Никель
0,116
Ртуть
0,001
Селен
Сер>е6ро
0,0078
0,007
Таллий
0,004
Ванадий
0.005
Цинк
0,012
Бор
0,585
Нитриты-ионы
0,01
Ни граты-ионы
2,0
Хлор-ионы
Фтор
200,0
Сульфат-ионы
174
300-400
Углеводорюды
0.1
0,1-0.5
Показатель
Водородный показатель
1
I
1
Медь
1
1
1
150-300
2,0
0 ,0 5 -0 ,5
0,01-0,005
0,01-0,05
0,01-0,1
0,01-0,05
Нет сведений
0.5-1.0
0,5^1,0
І 0,1-0,5
; Нет сведений
20-200
5.0
1
1
1
1
1
ж ен и я их вы м ы вания по количеству влаги, прохо­
дящ ей через дорожную одежду, с конструктивны ми
слоями из отходов производства (основание земляо) при соблюдении условия, что весь объем
266
*
Токсичность строительных маткериалов
атмосферных осадков проходит через дорожную
одежду. При этом получены противоречивые дан­
ные. Разными исследователями установлено, что в
асфальтобетон впитывается 2, до 12% атмосферных
осадков, остальные осадки стекают и уходят в гео­
сферу в экологически чистом виде.
В процессе исследований подтверждено, что в ус­
ловиях длительного влагопоглощения (до 30 суток)
плотного стандартного асфальтобетона впитывание
превышает 2% . В связи с противоречивостью резуль­
татов исследований приняты данные ВСН 46—83 для
II дорожно-климатической зоны при 2-м типе мест­
ности (для Ленинградской области). Объем воды,
поступающей в основание, составляет 50—80 л /м (SO­
SO мм), т.е. через основание к земляному полотну
поступает 0,1 часть атмосферных осадков (осталь­
ное стекает в боковые канавы).
При использовании в дорожных конструкциях
укрепленных вяж ущ им и слоев основания и обочин,
в том числе из отходов производства, приток воды
уменьшается до 20 раз по сравнению с отходами без
защ иты от атмосферных осадков. Таким образом,
для традиционных дорожных конструкций экологиутилизации
укреп­
ства снижается в 10
ления, в 20 —при укреплении). В связи с этим реко­
мендуется следующая конструкция дорожной одеж ­
ды: н и ж н яя часть земляного полотна —из местного
грунта, основание — из отходов, укрепленных в я ­
жущ им составом (40—50 см) с традиционным асфаль­
тобетонным покрытием.
I
267
Основы общей и инженерной экологии
Металлургические ш лаки в дорожном строитель­
стве могут применяться для устройства слоев осно­
ваний; торфяные, золошлаковые смеси и горелые
формовочные земли — в земляном полотне, вклю ­
чая его рабочий слой взамен привозных дисперсных
материалов и грунтов, при учете условий увлаж не­
ния земляного полотна. При обработке материалов
цементом их можно использовать в несущих и до­
полнительных слоях оснований дорожных одежд,
что исключает экологическую опасность. Воздей­
ствие пыли при применении отходов исключается,
если укладываются смеси с оптимальной влаж нос­
тью. Капиллярное увлажнение золошлаковых мате­
риалов от грунтовых вод с экологической точки зре­
ния не представляет опасности благодаря зам кну­
тости системы «грунтовые воды —капилляры мате­
риала - атмосфера», предопределяющей исклю че­
ние поступления токсичных веществ в грунтовые
воды.
металлов в ш лаках
дс выбывает тревоги, многие из тяж елы х металлов
прочно связаны в хим ические соединения и в ы ­
свобождаются в результате физико-химических про­
цессов медленно. Поэтому считается, что практики
завышают экологические требова
материалам. И, тем не менее, необходимо учитывать
возможное накопление таких материалов в природ­
ной среде, ибо поведение их различно. В связи с этим
применение техногенных материалов предполагает
определенные меры предосторожности. Так в проек­
те кольцевой дороги вокруг Санкт-Петербурга при ис268
I
Транспорт и окружающая среда
пользовании в строительстве металлургических ш ла­
ков Германии предусматривалось исключение попа­
дания тяж елы х металлов, обладающих раствори­
мостью в воде, в грунтовые воды. С этой целью пред­
полагалось устройство водоупоров, изоляция основания насыпи полиэтиленовой пленкой, отсыпка мате­
риалов по основанию кембрийской глиной и т. д.
Следует подчеркнуть, что токсичными являются
и некоторые органические материалы, применяемые
в дорожном строительстве. Так,
неф тяны х до­
рожных битумах содержится канцерогенное вещ е­
ство 3, 4-бензопирен. Фоновая среднемесячная концентргщия его в холодные периоды года в западных и
центральных районах бывшего СССР (данные 1988 г.)
составляет 2,3—4,2 мг/м^, т. е. 1- 2 ПДК, а в повер­
хностных водах
2,1
кель, входящие
состав комплексных соединении
нефти такж е токсичны.
Строительстве автомобильных дорог с асфальто­
бетонным покрытием в районах пчеловодства зап ­
рещено. Токсичными являю тся дегти (побочные про­
дукты переработки каменного угля, торфа, древеси­
ны и др.), которые содержат фенольные соединения.
Их применение в строительстве автомобильных до­
рог в населенных пунктах не разрешается.
6.3. Токсичность искусственных
строительных материалов
В г. Чернове в 1988 г. при производстве кирпича
были использованы глиноподобные ш лаки: аргил269
Основы общей и инженерной экологии
Оказалось
смеси содержался фторид бора, который при гидро­
лизе давал фторид водорода, вызывающ ий выпаде­
ние волос, поражение верхних дыхательных путей,
центральной нервной системы.
Даусонит получаемый
карбоната
ставляющий собой кристаллические волокна (диа­
метром 1 мкм, длиной 15—20 мм, объемной массой
2,44 см^), используемый как наполнитель в произ­
водстве огнестойких промышленных пластиков, обладает канцерогенным действием, что поставило под
сомнение его широкое применение.
I
Глава 7
ТРЕБОВАНИЯ
К СТРОИТЕЛЬНЫМ МАТЕРИАЛАМ
ПО РАДИОАКТИВНОСТИ.
ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ
7.1. Ралиоактивность
строительных материалов
Требования по радиоактивности строительных
материалов определяются,
исходя из концентрации естественных радионук­
лидов в материале. Эти материалы делятся на 5 клас­
сов (табл. 26).
Установлены критерии для принятия решений по
использованию строительных материалов естествен­
ного и техногенного происхождения (табл 27).
При удельной эффективной активности более 1350
Б к /к г вопрос об использовании материалов реш ает­
ся по согласованию с органами Минздрава России в
каждом отдельном случае.
Согласно Н РБ -76/87 удельная активность есте­
ственных радионуклидов в строительных материа­
лах, используемых во вновь строящ ихся ж илы х и
обш;ественных зданиях, не должна превышать К и /кг
д л я н у к л и д а р а д и я -2 2 6 — 1 x 1 0 “®, то р и я -2 3 2 —
7х 10~®, калия-40 — 1,3x10'®.
271
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 26
Классификация строительных материалов
по радиационной опасности
Класс
мате­
риала
1
1Г
И1
IV
V
требования к материалам
по концентрации радия (Сра),
технеция (Ст.) и калия (С«)
Сра.Ств/0.7 + С Л 2 .б < 1 0
Возможные области
применения
в строительстве
Без офаничения во всех
областях строитель>ства
10 .<Сра . Сте/0,7 + С Л 2 3 < 20
Промышленное (при усло­
вии 3-кратного часового
воздухообмена в помеще­
ниях) и дорожное строи­
тельство
20 <Сра.Сте/0,7 + CJ^2,6 < 60
Строительство подземных
сооружений (канализаци­
онных коллекторов, трубо­
проводов и пр.) при усло­
вии покрытия их низко
радиоактивным материа­
лом или слоем фунта
толщиной не менее 0,5 м.
Дорожное строительство
за пределами населенных
пунктов, сооружение же­
лезнодорожных насыпей,
использование в конструк­
циях мостов и пр.
60 <Сра>Сте/0,7 + С Л 2 .6 < 100
Только для целей подзем­
ного строительства за
пределами населенных
пунктов и при покрытии
низко радиоактивным ма­
териалом слоем не менее
0,5 м
Сра. Сте/0,7 + С«/12,6 > 100
Для применения не реко­
1 мендуется
1
1
Д ля этих нуклидов долж но вы полн яться усло­
вие:
а / 1 X10 - 8 + С ^у 7 х 1 0 -» + C jj/l,3 x l0 -« .
272
Требования к строительным материалам...
Таблица 27
Критерии использования строительных материалов
1
Удельная эффективность,
Ар. 1,31 А* + 0,085 А*, Бк/кг
Менее 370
II
Менее 740
III
Менее 1350
Класс
Цели использования
Вновь строящиеся жилые и
общественные здания
В дорожном строительстве в
пределах территорий насе­
ленных пунктов и зон пер­
спективной застройки.
При возведении производст­
венных сооружений
В дорожном строительстве
вне населенных пунктов
Эти нормы не применяют к цельным горным по­
родам, и удельная активность естественных радио­
нуклидов не является основанием для ограничения
разработки с целью изготовления из них строитель­
ных материалов (цемента) и отдельных видов стро­
ительных конструкции.
Работающие с ионизирующими излучениями раз­
делены на две категории (табл. 28), для каж дой из
которых определены предельные величины за год —
для категории А —предельно допустимая доза (ПДД),
для категории Б — предельные дозы (ПД).
Критерии для принятия решения (КПР) опреде­
лены по удельной эффективной активности есте­
ственных радионуклидов в строительных материа­
лах, добываемых на их месторождениях (щебень
гравий, песок, бутовый и пиленый камень, цемент­
ное и карьерное сырье, побочные продукты и отхо­
ды промышленного производства
золы, ш лаки и
т. д.
см. табл. 28.
273
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 2 8
Дозы облучения
для различных групп органов и тканей
Группа
органов
*
1
11
III
Органы и ткани организма
человека
1
Все тело, красный костный
мозг '
Любой отдельный орган,
кроме гонад, красного
костного мозга, костной ткани,
щитовидной железы, кожи,
костей
Костная ткань, щитовидная
железа, кожный покров, кисти,
предплечья, лодыжки, стопы
пд для
ПДД для
категории
А
0,05
категории
Б
0,005
0,15
0,015
0,30
0,03
7.2. Организация контроля ралиоактивности
и отбор проб дисперсных каменных
материалов
Целью контроля радиоактивности строительных
материалов является определение средних значений
радионуклидов
О
уровня облучения
ных радионук
лидов, по отношению к которым необходима регла­
ментация.
Д ля оценки средних значений необходимо опре­
деление средних объемов использования материалов
в год, а для оценки уровня дополнительного облучения населения — определение доли материалов с
ентрацией естественных радионукобщем
274
Требования к строительным материалам...
Контроль проводится в два этапа. Первый —опреде­
ление источников получения строительных м атери­
алов (карьеры отвалы и пр.) и годовых объемов (т/г)
разли чн ы х материалов (щебень песок и т.д.). Па
втором этапе устанавливаю тся пользователи м ате­
риалов, цели (дорожное, промышленное граж данс­
кое строительство) и объемы их использования.
Р азл и ч аю т следую щ ие виды проб дисперсны х
кам енны х материалов: первичная, взятая из опре­
деленного объема (упаковки) испытуемого м атериа­
ла; вторичная — проба из нескольких первичны х
проб; общая — проба из всех первичных и вторич­
ны х проб, для чего осуществляют смешение после­
дних в м еханических смесителях.
По способу отбора пробы могут быть точные, взятые по определенной схеме с поверхности или на
заданной глубине, и систематические — по схеме
непрерывной или циклической переработки м ате­
риала. Последний способ сложен, и его применение
возможно лиш ь в стационарных условиях, так к а к
при этом предполагается наличие к а к исследуемо­
го, так и контрольного образца с известной концент­
рацией изотопа без примесей других.
7.3. Измерение кониентраиии
ралионуклиАОв
К о н ц ен тр ац и я ради он укли дов в стро и тельн ы х
материалах (радия-226, тория-228, калия-40) изм еря­
ется двумя методами: хим ическим (радиохим иче­
ский анализ) и гамма-спектрометрическим. Д ля пос­
275
Основы общей и инженерной экологии
леднего необходимы высокочувствительные гаммаспектры (наприм ер, ОПС-200) с использованием
кристаллов йодистого натрия размерами не менее
63x63 мм. Кристалл помещают в контейнер с про­
бой материала объемом 1—2 л (точность определе­
ния составляет 10% время измерения —10 минЛ- При
этрм возможно определение как суммг,
единичной активности радионуклидов.
Для оценки средних концентраций радионукли­
дов исследуют материалы из расчета 15—20 образцов
на 1 млн жителей. Контроль радиоактивности строи­
тельных материалов осуществляют по радию-226, а
кон ц ен трац и ю радона в зд а н и я х и п о м ещ ен и ях
(объемную активность) — по активности радон
В соответствии с рекомендациями Национальной
защите
ная удельная активность (Ani) естественных радио­
активны х веществ (Ка-226, ТҺ-232, К-40) в любых
строительных материалах не должна превышать 370
Б к /к г . Она определяется по формуле:
А т = А т Ra + І З І А т Тһ + 0,085AmK < 370 Б к /
где AmRa, АпіТҺ и AmK - удельные активности
радия, тория и кали я соответственно.
При контроле строительных материалов и зм еря­
ют низкие уровни удельной активности. Д ля обес­
печения точности измерений при градуировке при­
боров используют эталонные образцы (ураноториевой руды и хлорида калия).
276
Требования к строительным материалам...
7.4. Удельная активность
строительных материалов
Удельная активность естественных радионуклидов
в строительных материалах используемых во всех
вновь строящ ихся ж и л ы х и общественных зданиях,
определяется для каждого нуклида отдельно.
Д ля смеси этих радионуклидов с и н д и ви д у ал ь­
ной удельной активностью (с К и /к г ) долж но вы п ол­
няться следующее условие:
CдУlxlO■^ + C^y7xlO-^ + С^/10-9.
Это условие неприменимо к цельным горным по­
родам. Удельная активность естественных радионук­
лидов не является основанием для ограничения разра­
ботки в ц ел я х изготовления из них строительных
материалов и отдельных строительных конструкций.
Определение удельной активности естественных
радионуклидов в строительны х м атериалах, в соотО
ветствии с и н с т р у к ц и е й , о су щ ествл яется гам м аспект-рометрическими способами по следую щ им по­
казателям :
• мощности экспозиционнои дозы внешнего гам ­
м а-излучения с помощью дозиметров (детектор-газоразрядны е счетчики ти п а ДРГ-ОГТ);
• гамма-излучению горны х пород — СПП-88;
• ориентировочной оценке мощ ности эксп озиц и ­
онной дозы (используют индикаторны е приборы —
н априм ер, С РП -68, С РП -г98Н , групповой прибор
гамма-, бета-излучения А Н РИ -01-02).
О риентировочная оценка м ож ет быть получена
уменьш ением показаний на коэф ф ициент 0 ,6 —0,8
277
Основы общей и инженерной экологии
(различающийся для каждого экземпляра прибора
и устанавливаемый путем сопоставления с дозимет­
рами типа ДРГ-ОГТ).
Контроль индивидуальных доз облучения прово­
дят с помощью карманных фотопленочных дозиметров «Белла» и др. Результаты контроля оформляют
актом в двух экземплярах, один из которых переда­
ется организации-производителю (потребителю), а
второй хранится в контролирующей организации (с
указанием типа применяемых дозиметрических при­
боров). Раз в год осуществляют обобщение и анализ
результатов контроля радиационного качества строи­
тельных материалов. Отчеты направляю т в вы ш е­
стоящую ведомственную организацию, территориаль­
ную СЭС, СПбНИИРГ (для г. Санкт-Петербурга).
7.4. Методы контроля и приборы
АЛЯ измерения уровней ралиаиии
Методы определения удельной активности есте­
ственных радионуклидов в строительных м атериа­
лах делятся на радиохимические, радиометрические
и гамма-спектрометрические. Наибольшее распрост­
ранение получили последние как высокочувствитель­
ные, точные и менее трудоемкие. В зависимости от
состояния радиоактивного вещества использ^тот р аз­
личные приборы и оборудование - рентгенометры
градуированные в Р /ч и м Р / ч, и дозиметры, граду­
ированные в рентгенах или радах.
Контроль осущ ествляется на трех уровнях: госу­
дарственный, ведомственный и особый контроль.
278
I
Требования к строительным материалам...
Государственный кон троль выборочно проводит р а ­
диологический отдел территориального Санэпиднадзора. П ри этом в ы я сн я ю т общую радиац и он ную об­
становку (если контроль проводится впервые) п у ­
тем ан ал и за всех видов сы рья и м атери алов, и с­
пользую щ ихся
данном регионе, от всех п остав­
щ иков (на каж д о м объекте отбирается 3—5 проб для
первичной оценки радиационного кач ества строи­
тельны х м атериалов региона). П ри ведомственном
контроле осущ ествляю т систем атическое наблю де­
ние за содерж анием радионуклидов в исходном м и ­
неральном сырье и строи тельн ы х м атер и ал ах , и з ­
дели ях и к о н с т р у к ц и я х (при необходимости прово­
д я т ко н тр о л ь м ощ н ости эк сп о зи ц и о н н о й дозы и
объемной акти вн ости радона и дочерних п р о д у к­
тов его распада). П ри особом контроле ведом ствен­
ные орган и зац и и осущ ествляю т разовы е проверки
совместно со сп ец и альн ы м и тер р и то р и ал ьн ы м и от­
делами Санэпиднадзора.
При работе с прибором необходимо строго соблю­
дать инструкцию по его эксплуатации. Например, при
использовании индикаторного прибора СРП-68 (СРП88Н) (детектор — сцинтиляционны й кристалл
да натрия) ориентировочная оценка мощности экс­
п ози ц ионной дозы м ож ет бы ть п о л у ч ен а у м е н ь ­
шением показателей прибора на коэффициент (0,6—
0,8 для СРП-68), различны й для каж дого экзем п л я­
ра прибора и уточняем ы й путем сопоставления с
л аналогичны х замеров с помощью
ДРТ-ОПТ (детекторные газоразоз
счетчики)
отличаются друг
279
Основы общей и инженерной экологии
от друга более чем на 33 м кР /ч, измерения необхо­
димо повторить прибором типа ДРГ-ОГТ. Измерения
мощности дозы излучения на открытой местности
производят на высоте в 1 м от последней.
Дозиметром ДРТ-ОГТ измеряют мощность экспоЗИЦИОҢНОИ дозы на рабочих местах в смежных по­
мещ ениях и на территории предприятр
зующих радиоактивные вещества и другие источни­
ки ионизирующих излучений, в санитарно-защ ит­
ной зоне. Он предназначен для работы в диапазоне
температур +10...+40 °С, влажности воздуха до 90%
(при +30°С) и атмосферном давлении 8 4 -1 0 6 7 кП а
в постоянных магнитных полях напряженностью не
более 318,31 А /м , при измерении мощности экспо­
зиционной дозы в диапазоне от 0 ,0 1 0 - 9,999 м Р /ч
до 0 ,0 1 0 - 9 ,999Р/ч.
Доверительный интервал замеров 95% дополни­
тельная погрешность прибора в зависимости от к л и ­
матических факторов + 15% . Дозиметр обеспечива­
ет измерение мощности экспозиционной дозы в и н ­
тервале энергий фонов от 0,05 до 3,0 МэВ. Типы и
назначение дозиметрических приборов приведены в
табл. 29.
В протоколе дозиметрического контроля сообща­
ются следующие сведения: состав комиссии, отби­
рающей пробы, дата, место взятия пробы, эскиз мест­
ности, размер и характеристика партии материала,
размер пробы и ее краткое описание, вид упаковки,
наименование и адрес предприятия по производству
материала, наименование и адрес получателя м ате­
риала, распоряжение на испытания.
280
I
От авторов и об авторах
Таблица 2 9
Типы и назначение дозиметрических приборов
Тил прибора
Сцинтилляционный альфасчетчик радиометр типа
САС-Р-2, САС-Р-2М,
«Альфа-1», РИЛ и др.
Измерители типа РВ-4, РГА-0,1,
ИЗВ-Зм. РАС-04
Радиометры СПР-2, СПР-68,
СПР-88Н. СПП-688,
АНРИ-01-02, СГС-200
Газоразрядный сметчикдозиметр д р г-О ГТ
СПП-881
Индивидуальный прибор
« Белла »
Назначение
Определение радиоактивности по
радону, коэффициента
эманирования
I
|
«
Определение радиоактивности по
радону в закрытых помещениях,
оценка мгновенного значения
объемной активности
Определение мощности
эквивалентной дозы в массиве
материала
Радиоактивность радионуклидов в
строительных материалах
Определение гамма-излучений
горных пород
Определение гамма-излучения
I
I
1
I
I
I
|
1
1
I
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.
НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ
ДОКУМЕНТАЦИЯ
8.1. Приниипы ралиаиионной безопасности
в основе концепции радиационной защ иты человека и живых организмов леж ит решение Междузащите
обеспечен уровень защиты всех людей этого достаорганизмов. К основным
радиационной
соблюдение установленных пределов доз, исключеоблучения
излучения
ученых
материалов широко
используется за рубежом (Польша, Германия, КоОрганизации
ческого сотрудничества и развития и т.д.). Нормиоблучения
облучение
людей на основе обш;их принципов радиационной
защ иты при наличии
9
9
технических докумен
тов и подготовленных кадров. П ри этом следует
282
►
Основные принципы радиационной безопасности...
иметь в виду разнообразие сырья и материалов, чет­
кость организации контроля, определение мест, ра­
диоактивности, вид горных пород, глубину их за­
легания.
Каковы же пути обеспечения защ иты людей от
радиации естественных радионуклидо к строитель­
ных материалах? Снижением активности материа­
ла, его «разбавлением» (смешением) проблемы не
решить. Она может быть решена путем применения
материалов в зависимости от радиоактивности и от
функционального назначения. Как уже было у каза­
но, в дорожном строительстве допустима эффектив­
Бк/
ная удельная активность
спективной застройки < 740 Б к /к г , для облицовоч­
ных материалов (доля которых в строительных м а­
териалах невелика)
Известно, что в дорожном строительстве исполь­
зуется около 40% строительного щ ебня. Поэтому
следует идти по пути применения низко активных
материалов в ж илищ ном строительстве, что способ­
ствует снижению дозы облучения людей и повыше­
нию эффективности организационных мероприятий
с незначительным увеличением экономических зат­
рат.
Наиболее важным фактором, оценивающим радиа­
ционную безопасность строительных материалов,
является величина ионизирующего излучения. Она
определяется концентрацией радиоактивных веществ
в различных материалах. Концентрация естествен­
ных радионуклидов в них зависит от типа материа­
ла, места расположения и глубины. На основании
283
Основы общей и инженерной экологии
выборочных исследований установлено, что средняя
их концентрация в строительных материалах близка
(даже несколько меньше) к средней концентрации
активных веществ в земной коре. Около 3% матери­
алов имеют концентрацию естественных радионук­
лидов, превышающую предельно допустимую величину. Предполагается, что это превышение возможно для горных пород асфальтобетона, на щебне, из
горных пород с повышенной концентрацией радио­
нуклидов, отходов горнорудной, металлургической,
химической промышленности. Такие дорожно-стро­
ительные материалы, как известь, цемент, гипс со­
держат радионуклиды в концентрациях ниж е сред­
них, а их превышение в песках и глинах маловеро­
ятно.
Считается, что симптомы лучевой болезни наблю­
даются при облучении в дозах свыше 1 Гр (100 рад).
При дозах, меньше 025 Гр (25 рад), современные
методы обследования не позволяют обнаружить и з­
менения в состоянии здоровья, которые обусловле­
ны облучением, однако воздействие ионизирующего излучении на живои организм может проявиться
и через 1 0 -2 5 лет.
В настоящее время принята средняя доза облуче
ния населения, обусловленная природным радиаци
онным фоном и медицинскими процедурами в 0,10,2 Зв за 50 лет. Предельно допустимая доза облуче­
ния для работающих с источниками ионизирую щ их
излучений — 50 мЗв/год.
После появления случаев высоких уровней облу­
чения природными источниками (США, Ш веция)
1
284
Основные принципы радиационной безопасности...
стала очевидной необходимость изучения вида и с­
точников, определения дозы, нормирования мер за ­
щ иты и т. д. Впервые эти вопросы стали исследовать
в Ф РГ в начале 70-х гг. В 1971 г. Комиссия по атом­
ной энергии Организации экономического сотрудни­
чества и развития (ОЭСР) приняла программу иссле­
утвердил
довании
грамму санитарно-гигиенических обследований
активности внешней среды за счет источников ее ес­
тественного происхождения с оценкой доз внешнего
и внутреннего облучения населения РСФСР». В Гер­
м ан и и , Ш вец и и , Н и д ер л ан д ах , В ел и к о б р и тан и и ,
Италии исследовательские работы проводятся на уров­
не правительственных и других программ.
К концу 90-х гг. М инздравом СССР были уста­
новлены (в зонах загрязн ен и я н уклидам и из ава­
ри йн ы х блоков АЭС) индивидуальны е дозы облуче­
случаях
ния
У становлен предел п ож и зн ен н ой дозы облучения
населения в 35 бэр при плотности загр язн ен и я мест­
ности радионуклидам и по цезию -137 до 15 Ки/км^.
Т ак ая норма не требует прохож дени я каки х-ли бо
защ и тн ы х или ограничительны х мер (при внутрен­
ней или внешней дозе)
8.2. Нормативно-техническая Аокуллентаиия.
Область применения
Существующие нормы радиационной безопаснос­
ти распространяю тся на все без исклю чения орган и ­
зации
285
Основы общей и инженерной экологии
батывают, применяют, хранят транспортируют, ск л а­
дируют, производят захоронение радиоактивны х и
других веш;еств с ионизирующ им излучением. В них
определены дозы облучения, основанные на п ри н ­
ципах радиационной безопасности (см. выше).
По допустимым основным дозовым пределам установлены следующие категории облучаемых лиц:
• к а т е го р и я А —персонал: лица, постоянно или
временно работающие непосредственно с источ­
никам и ионизирую щ их излучении;
• к а т е г о р и я Б —ограниченная часть населения:
лица, которые не работают непосредственно с
источниками излучения, но по условиям про­
ж ивания или размещения, рабочих мест могут
подвергаться воздействию радиоактивны х ве­
ществ и других источников излучения, прим е­
няем ы х в учреж дениях и (или) удаляем ы х во
внешнюю среду с отходами;
• к а т е го р и я В — население области, к р ая, рес­
публики, страны;
• к р и т и ч е с к а я гр у п п а — лица, которые по п р и ­
надлежности к возрастной группе, по услови­
ям ж изн и или другим факторам подвергаются
наибольшему радиоактивному воздействию сре­
ди данного контингента людей.
В качестве основных дозовых пределов в зависи­
мости от группы критических органов для катего­
рии А устанавливается предельно допустимая доза
за год (ПДД), а для категории Б — предел дозы за
год (ПД), который такж е называют предельной э к ­
вивалентной дозой. Критический орган, орган ткань,
Ч
286
г
Основные принципы радиационной безопасности...
облучение
причиняет
здоровью данного лица или его потомству. К рити­
ческие органы разделены на группы, различаю щ ие­
ся по радиочувствительности.
Д — наибольш ее значение индивидуальной
дозы за год, которое при равномерном воздействии
в течение 50 лет вызовет в состоянии здоровья пер­
сонала (категории А) неблагоприятные изменения,
обнаруживаемые современными методами диагнос­
тики.
П Д —предельная эквивалентная доза за год огра­
ниченной части населения (категории Б). Величина
ее устанавливается меньше ПДД для предотвращ,ения
необоснованного облучения этой группы лиц. П ре­
дел дозы контролируется по усредненной для к р и ­
тической группы дозе внешнего облучения и уров­
ню радиоактивного загрязнения объектов внешней
среды. Д ля категории А (за исключением женш;ин
до 40 лет) распределение дозы внешнего излучения
в течение года не регламентируется.
Д ля населения категории В осуществляется конт­
роль радиоактивности объектов окружаю щ ей среды
(воды, воздуха пищ евых продуктов), а такж е техно­
логических процессов, которые могут привести к
загрязнению радионуклидами, созданию повыш ен­
ного фона техногенного происхождения, по-лученного в результате использования строительных м а­
териалов, сж игания органического топлива.
О
287
t
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 30
Некоторые дозы облучения (низкие уровни)
и фоновое облучение
Доза облучения
5 бэр
Характер облучения, последствия
Доаустимое облучение работающих в
нормальных условиях за год
Рблучёние при рентгенографии зубов
Допустимое облучение населения в
нормальных условиях за год
Фоновое облучение за год
3 бэр
500 мбэр (0,06 мбэр/ч)
100 мбэр (0,011 мбэр)
Примечание. Просмотр одного хоккейного матча — 1 мбэр.
Таблица 31
Дозы облучения радиоактивностью
в зависимости от времени пребывания
в поле облучения
Мощность
дозы, мбэр/ч
1ч
1 сут.
0,01
0,01
0,05
Время пребывания
0,24
1 над.
1.7
1 мес.
7,2
1 год
87,6
0,05
1,20
8,4
438
0,20
0,20
4,80
33,6
36,0
144
1750
0,60
0,60
14,4
101
432
5260
1,00
1,00
24,0
168
720
8700
Примечания:
1. 1000 мбэр = 1 бэр.
2. Дозы облучения увеличиваются в закрытых помещениях, осо­
бенно в подвалах.
288
Основные принципы радиационной безопасности
см
со
в
S
X
S
S
ф
S >s
X
о
X
2
о
Z и
нS
ф
3
в
и
я*
ф 1
>s
о о
X
X
о о 2 со
о ф ? ю
о
X U
СВ
OJ
II
Q.
I
О.
L.
О
о'
II
Ct
га
о.
о
т
о
Ъ
eg
0
X
со
ю
II
01
о
о‘
и
Һ-
со
0
1
II
S
Q.
л
т
с;
0)
а
0)
о
о;
т
о
о
Gt
(О
а
0)
2
со
о
Z
о
к
г а
>ч
X
CZ
ф S
S
X
о
ф
т S
(О о
ф
X
го
о
ю
о
X
ш
ф'
S
X
I
о.
□
с
I
к_
ф
к
I
ф
Q.
ч
(U
Q.
-о‘
СО
Q.
о.
о
ю
Е
ф
ф
о
ш
а.
о
X
>ч
з“
ф
о я
“■ О
СП СП S
V)
т
о.
я
о. ^ ъс
г а
<
9
ш
р>
CD
г а
X
я3"
S
X
X
ш
о
г а
S
ф
о
о
(О
2
о. (Л
г а
ео
с; ^
о.
|_
Зк
ез
о О) >s
ф
Q.
L.
S
m
со
>
СО
»а.
ф
ш
со
о О)
Sо
га ^
х |
°
^
^
о
л
о
сф;
Q.
it:
Ф Ш
Ф
O'
ш®
сSх
§>ч
X
0г
01
г а
т а
со
г а
X
S
т
S
сф
f f l
0Ct
о(О:
1
I
о
г а
л
п
о
п
0
о
§
к
>0s
X
г а
г а
Z
к
1
1
о
кS ^ І ф S л
;
S о
н
S
с;
U
S X
Z
I
S
Г) ф
0
ф
ф
ф
п
со
о
1
О
о 5,
с 5.
S
ш с;
о
I 5
5
<
*
>
о 11 о X
т S
S
г а
10. А. П латонов
289
о. ш
S
н ё
81
CD
ф
S
== о?
оG
ffi S
I
Основы общей и инженерной экологии
Таблица 33
Удельная радиоактивность техногенных отходов
Жидкие
Слабоак­
тивные
Средне­
активные
Высокоак­
тивные
Удельная
радиоактив
ность, Ки/л
< 1x10
1x10
>
1,0
-1,0
Твердые
Удельная
радиоактив­
ность, Ки/кг
С а-излучением
2x10
С 3-излучением
2x10
С ү-излучением
1x10
ия/кг
Примечание. Жидкие отходы считаются радиоактивными, если со­
держание в них отдельных радионуклидов (или их смесей) превышает
допустимые концентрации, установленные для воды.
гу\эвд 9
V
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
9.1. Стандарты качества природной среды
При оценке экологического качества природной
среды (и любой продукции) рассматриваются следу­
ющие вопросы:
1) применение стандартной продукции; использова­
ние методов и устройств для уменьш ения образо­
вания токсичных веществ в цилиндрах и уста­
новках, использование аппаратов по очистке от­
работанных газов;
2) определение суммарного выброса токсичных ве­
ществ транспортными средствами;
3) особенности эксплуатации транспортных средств
в конкретных условиях и воздействие загрязне­
ний на организм человека.
Показатели качества определяются нормативны­
ми законодательными документами, которыми уста­
навливаются оптимальные характеристики природ­
ной среды, достигаемые при существующем уровне
технического прогресса и обеспечивающие сохране­
ние здоровья населения, развитие животного и рас­
тительного мира. Такими документами являю тся
экологические стандарты, которые устанавливают
предельно допустимые нормы антропогенного воз291
Основы общей и инженерной экологии
действия на природную среду, превышение которых
угрожает здоровью человека, пагубно отражается на
растениях и животных. Такими нормами являю тся
предельно допустимые концентрации загрязняю щ их
веществ (ПДК), уровни вредного физического воздействия (ПДУ) и предельно допустимые выбросы
(ПДВ). Стандарты качества природной среды регла­
ментируют экологически безопасный реж им работы
любого объекта. При нормировании концентрации
веществ используется принцип лимитирующего по­
казателя, согласно которому нормирование произво­
дится по наиболее чувствительному для человека или
природной среды показателю. Например, если вещ е­
ство оказывает на окружающую среду вредное воз­
действие в меньших концентрациях, чем на организм
человека, то при нормировании исходят из порога
действия этого вещества на природную среду.
Д ля правильного выбора природоохранных меро­
приятии важно установление величин предельных
уровней антропогенных наруш ений, которые не дол­
ж ны быть превышены. К ним относятся ПДК и ПДВ.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) заг­
рязняю щ их веществ —это концентрация, ограничи­
ваю щ ая содержание загрязняю щ его вещества в п р и ­
родной среде (табл. 34).
ПДК —это такая концентрация вещества, при воз­
действии которой на организм человека периодиче­
ски или в течение длительного времени, прямо или
непосредственно через экологические системы не воз­
никает заболеваний или изменений состояния здоро­
вья, обнаруживаемых современными методами.
292
Экологическое качество окружающей среды
Таблица 34
Наименование ПДК
Обозначение
ПДК, мг/м
Предельно допустимая концентрация загрязнителя
в воздухе рабочей среды
ПДК (р. 3.)
Предельно допустимая среднесуточная
концентрация загрязнителя в воздухе населенных
пунктов
ПДК (с. с.)
Предельно допустимая максимальная разовая
концентрация загрязнителя в воздухе населенных
пунктов
ПДК (м. р.)
Предельно допустимый
атмосферу
выброс зафязнителей
в
ПДВ
П Д К (р. 3.) — ко н ц ен тр ац и я вещ ества в воздухе,
которая не вы зы вает у работаю щ их людей при е ж е д ­
невном вды хан и и в пределах 8 часов н а п р о т я ж е ­
нии всего рабочего стаж а заболеваний и л и о тк л о н е­
ний в состоянии здоровья, обн аруж и ваем ы х совре­
м енны м и методами исследования, непосредственно
в процессе работы и л и в перспективе.
Р а б о ч а я з о н а — пространство высотой 2 м над
уровнем пола (площ адки), на котором постоянно и ли
временно пребываю т работаю щ ие.
П Д К с. с. — к о н ц ен тр ац и я в воздухе населенного
п ун кта, кото рая не оказы вает на человека прям ого
и л и косвенного вредного возд ей стви я в у с л о в и я х
еопределенно долгого круглосуточного д ы х а н и я .
пдв м акси м альн о допустимое к выбросу а т ­
мосферный воздух количество загрязнителей данны м
источником в единицу времени. ПДВ р ассч и ты в ает­
ся по формуле:
ПДВ
КрхП ДК,
293
Основы общей и инженерной экологии
где Кр — коэффициент разбавления загрязн и те­
ля, м®/с.
ПДК — предельно доп>'стимая концентрация, г/м^.
Д ля источников неорганизованных выбросов ПДВ
(г/с) у с т ^ а в л и в а е т с я для каж дого объекта, н ап ри ­
мер, транспортного средства, и суммируется. Такие
определения позволяют определить мероприятия по
снижению загрязнений. При расчете ПДВ учитывает­
ся рассеивание загрязнителя от источника. Оно з а ­
висит, например, для асфальто-бетонного завода, от
высоты трубы, скорости оседания загрязнителей и
многих других факторов. По вычисленному ПДВ
устанавливают допустимый суточный выброс (г/сут.;
кг/сут.) и максимально допустимую концентрацию
загрязнителя в устье трубы завода См.т, г/см^:
См.т
ПДВ
V
ПДВ = (ПДВ - Сф) X
X ^ V хлт
А XF Xm Xп
где
Сд — фоновая концентрация загрязнителя,
создаваемая другими источниками загр яз­
нения;
V — объем выбрасываемого газа, мЭ/с;
Н — высота трубы, м;
Т —разность температур выбрасываемой смеси
и воздуха;
А —коэффициент температурной стратификации
атмосферы;
F, т , п — безразмерные коэффициенты.
294
Экологическое качество окружающей среды
Для
выброса за гр я зн и те ­
лей разли чн ы и м етодики расчета. Д л я установле­
н и я загр язн ен и я атмосферы р азли ч н ы м и и сточн и ­
кам и проводят их инвентаризацию — сбор сведений
о располож ении источников выброса, коли чествен ­
ном и качественном составах выбросов. П ри этом
и н в е н т а р и за ц и и п одвергаю тся о р га н и зо в а н н ы е и
неорганизованны е выбросы.
По результатам и н вен тари зац и и определяю т рас­
сеивание выбросов, концентрации которы х сравн и ­
вают с П ДК. П ДК для воды (в м г/л ) — это т а к а я
ко н ц ен тр ац и я хим ического вещ ества в водоеме (в
воде), которая не оказы вает вредного воздействия
на организм человека при разн ы х ви дах употребле­
н и я воды (для п и тья, приготовления п и щ и , ги ги е­
нических целей, к у п ан ья и т. д.).
Кроме того, вода характери зуется биологической
потребностью в кислороде (БП К , количество к и сл о ­
рода, исп ользуем ого в б и о х и м и ч еск и х процессах
оки слен и я орган и чески х веществ за определенное
врем я (MrOg/v^ вещества)) и другим и п о к азател ям и ,
характери зую щ и м и воду к а к среду обитания. Уро­
вень оценки экологического состояния природной
среды по отнош ению к заданны м П Д К приведен на
рис. 16
П р и м ер ы П Д К д л я в а ж н е й ш и х то к си ч н ы х ве­
щ еств, х ар ак тер н ы х д л я транспорта, приведены в
таблице 36.
В соответствии с П Д К разработаны требования к
качеству воздуха, воды, продуктов п и тан и я, опре­
деляем ы е ГОСТами и СН иП ами.
295
Основы общей и инженерной экологии
литосфера
атмосфера
гидросфера
биосфера
Компоненты
природной
среды
Уровень
экологического
состояния
ПДК<1
ПДК=2
Максимум
экологической
стабильности
Минимум
экологической
стабильности
Среда в пределах
самовосстановления
Среда
воздействия
Необратимые
последствия
человек
животные
растения
почва
вода
воздух
Рис. 16. Уровень оценки экологического состояния
заданным
Упорядочение деятельности по охране природной
среды осуществляется с помощью единых стандар­
тов по экологии. Стандартизация экологической де­
ятельности обеспечивает применение единых и обя­
зательных методов и правил охраны природной сре­
ды, терминологии. Все экологические стандарты
выделены в специальную группу под номером 17.
Они подразделяются на комплексы.
296
Экологическое качество окружающей среды
Таблица 35
ПДК, иг/м’
Вредные вещества
Класс
опасности
Максималь­
но-разовая
С редне­
суточная
Оксид азота
0.6
0.06
П
А-бен-тирен
0,15
о.ю
I
То же, в воде
—
0,000005
мг/л
I
Сажа
—
0,05
III
Свинец
—
0,0003
I
Никель (соли, в воздухе
рабочей зоны)
—
0,005
1
Извести (в рабочей зоне)
—
6,00
IV
Бензин (в рабочей зоне)
—
1,00
IV
Нефть (в воде)
—
0,10
IV
Водородный показатель
для питьевой воды, pH
—
6 ,5 -8 ,5
Таблица 36
Номер
комплекса
стандартов
0
1
2
Наименование комплекса
Организационно-методические
стандарты регламентирования
управленческой деятельности)
Номер ГОСТа,
входящего
в комплекс
17.0.0.01-76
17.1.1.02-77
Гидросфера:
основные определения
17.1.01.-77
классификация водных объектов
17.1.1.02-77
классификация водопользования
17.1.1.03-86
правила оценки качества воды и
охраны вод, вопросы контроля
17.1.3.07-86
1
Атмосфера:
терминология и определения
17.2.1.02-76
классификация выбросов по составу
17.2.1.01-76
методы определения выбросов
загрязняющих веществ
17.2.2.04-86
297
Основы общей и инженерной экологии
Окончание табл. 36
Номер
комплекса
стандартов
Наименование комплекса
Номер ГОСТа,
входящего
в комплекс
правила контроля качества воздуха
17.2.3.01-86
правила установления допустимых
выбросов вредных веществ______
17.2.3.02-78
требования к методам определения
загрязняющих веществ___________
17.2.4.02-81
Биологические ресурсы
Стандартов нет
Почвы:
классификация химических
загрязнений почвы
17.4.1.02-85
номенклатура показателей
санитарного состояния почв
17.4.1.01-81
требования к охране плодородного
слоя почв
17.4.3.02-85
Земля
нормы вьщеления земель
17.5.3.02-79
классификация земель
17.5.1.04-80
екультивация земель
17.5.3.05-845
Флора, охрана лесов
17.6.1.01-83
Фауна
Стандартов нет
Ландшафты, термины и определения
17.8.1.01 -86
В задачи системы стандартов в области охраны
окружающей среды входят:
сохранности
[л ек сов.
рациональному
использованию природных ресурсов
сохранению равновесия между разви
тием производства и устойчивостью природной сре.
4. Совершенствование управления качеством при­
родной среды в интересах человека.
298
Экологическое качество окружающей среды
Состав
следую щ им
17 — ш иф р в государственной системе стандартов;
2 — ш иф р ком плекса в системе охраны природы ,
данном случае — атмосфера, приборы д л я отбор
проб воздуха населенны х пунктов;
6 — порядковы й номер группы в ком плексе;
01 - порядковы й номер стандарта;
86 —год п о и н я ти я стандаота, в данном случае
9.2. Экологическая экспертиза
Э к о л о г и ч е с к а я э к с п е р т и з а —определение эколо­
го-, социально-эконом ической эфф ективности пред­
полагаемого строительства и технологии в сравне­
нии с выработанной нормативной базой. Э кологи­
ческая экспертиза объекта (п редп ри яти я, агрегата,
устройства) представляет собой оценку воздействия
объекта на природную среду. Ее задачей я в л я е тс я
предотвращ ение возм ож н ы х вредны х последствий
деятельности людей, о тр аж аю щ и х ся на состоянии
природной среды и здоровья человека. Э кологиче­
ской экспертизе долж н ы подвергаться вновь созда­
ваемы е и реконструируем ы е объекты и их части,
технические условия и проекты стандартов на тран с­
портные средства, разрабаты ваем ы е и п ер еи зд ава­
емые описания и и н струкц и и по эксп лу атац и и со­
оруж ений, реглам енты по их техническом у обслуж и ванию .
В последних определяю тся порядок и сод ерж а­
ние м ероприятий по предотвращ ению загр язн ен и й
4
299
Основы общей и инженерной экологии
окружающей среды. Различают государственную, ве­
домственную и общественную экспертизы.
Цель экологической экспертизы — предотвращ е­
ние отрицательных воздействий на среду. Конечная
задача экспертизы —составление заклю чения о вли­
янии проекта на окружающую среду с выводом о
его экологической безопасности и целесообразности
реализаций. При этом природоохранные вопросы
вы деляю тся в сам остоятельны й раздел, которы й
является предпосылкой проект (экологизация про­
ектирования). В состав экологического раздела вхо­
дят характеристики мероприятий по охране водных
ресурсов, атмосферного воздуха и земель, требова­
ния по охране флоры, фауны, ландш афта, недр с
м етодическим и реком ен дац и ям и по их осущ ест­
влению. Согласно существующей методике экологоэкономичес-кой оценки проектов экологическая э к ­
спертиза имеет следующие этапы:
1. Оценка экологической допустимости строитель­
ства новых и реконструкции действующих пред­
приятий и сооружений.
2. Экономическое обоснование проектов.
3. М инимизация воздействия проектируемого объек­
та на окружающую среду.
4. Определение сравнительного эколого-экономического эффекта капитальны х влож ений в строи­
тельство новых и реконструкцию действующих
объектов.
Необходимо законодательное закрепление ю риди­
ческой ответственности начала строительства без
экологической экспертизы , ответственности лиц,
300
Экологическое качество окружающей среды
производящих экологическую экспертизу, влияние
производства на окружающую среду.
Основой для разработки проекта служат следую­
щие показатели производства и документы:
— проекты расчетов предельно допустимых выб­
росов;
— разрешение на природопользование;
— паспорта очистных сооружений и устройств;
— инвентаризация источников загрязнений;
—отраслевые нормативно-технические документы.
Таким образом, прежде чем «заработает» тот или
иной проект любого инженерного объекта, осуще­
ствляется государственная экологическая эксперти­
за, решение которой обязательно для выпотнения.
В этом состоит отличие ее от общественных, науч­
ных, ведомственных и других экспертиз.
Например, в 1993 году Государственной экспер­
тизой России было проверено 66 тысяч различных
проектов, из которых 4% было отклонено, 23% от­
правлено на доработку.
По соображениям безопасности на доработку была
отправлена целая комплексная программа развития
атомной энергии до 2010 года, проект Нововоронеж­
ской АЭС.
Государственная экспертиза осуществляется для
особо важных объектов Госкомприродой, ведомствен­
ная экологическая экспертиза — ведомством и м и­
нистерством.
При этом под загрязнениями следует понимать
не только выход во внешнюю среду токсичных ве­
ществ, но и поступление других веществ и энергий,
301
Основы общей и инженерной экологии
н ан осящ и х вред природной среде. Поэтому в насто­
ящ ее врем я при реш ении задач охраны природной
среды в любой отрасли строительства необходима
экспертиза объектов.
Обследование долж но вклю чать следую щ ие воп­
росы:
1.
Вид воздействия: загрязнение атмосферы, воды,
почвы; ш ум, вибрация в местах прохож дения тр ас­
сы по территориям населенны х пунктов и п р и л ега­
ю щ их к ним землям ; возможное поступление сто­
ков с проезжей части, стоянок автомобильного транс­
порта, эстакад в процессе производства работ.
2. Осадка грунта при н али чи и грунтовы х вод в
зоне сж ати я фунта в основании насы пи.
3. И зменение рельефа, геологии, воздействие на
ландш аф т, растительность, ж ивотны й мир. В резуль­
тате обследований получаю т данные:
— о требованиях для кон кретн ы х условий;
— уровне состояния природной среды;
— фоновых загрязн ен и ях.
Затем осущ ествляю т прогноз по всем перечислен­
ным вы ш е позициям . В случае повы ш ения уровня
воздействия на природную среду разрабаты ваю тся
меры по уменьш ению или исклю чению этого воз­
действия вплоть до установления ш ирин ы буферных
ЗОН, устройств отраж ении и т. д.
Э кологическая экспертиза проекта п редп ри яти я
—определение вероятных экологических последствий
строительства данного п р ед п р и яти я, сооруж ения в
сравнении с ж елательны м и и допустимы ми состоя­
302
Экологическое качество окружающей среды
н и ям и среды ж и зн и людей и условиям и ф ункционирования данного и сметных п редприятии .
Экспертиза вклю чает оценку долговременны х воз­
действий п р ед п р и яти я на природные ресурсы, п р и ­
родные условия, ф акторы дальнейш его ф у н к ц и о н и ­
рования объекта, условия ж и зн и лю дей. Обычно она
производится в р ам к ах конкретного у ч астк а мест­
ности. О ценка долж н а базироваться на совокупно­
сти экологических нормативов.
Э кологическая экспертиза проекта — обязательобщей
общ ественная
региональное
суж дение проекта, в частности, когда речь я дет о
строительстве объекта, ведущего к изм енению эко­
логической ситуации (генпланы городов, строитель­
ство атом ны х стан ц и й , путей сообщ ения и т. д.).
считаю т, что т а к а я
анная
а п редотвратить экологи чески опасны е и экон о­
м ически разорительны е ситуации, т. е. она в ы я в л я ­
ет социально ущ ербны е проекты.
В зарубеж ны х странах, наприм ер, в Ф РГ, осущ е­
ствляется система учета мнений о п р и н я ты х реш е­
н и ях; последние считаю тся окон чательн ы м и , если
они с ним согласованы и одобрены. Общественное
мнение учи ты вается на любом этапе п роекти рова­
н и я реали зац и и объекта.
Э к о л о г и ч е с к а я э к с п е р т и з а т е х н о л о ги й (тех н и ­
ки) — это определение их экологической совмести­
мости и степени ресурсоемкости для технологии, ма303
Основы общей и инженерной экологии
вы р аб о тан н ы м и
ми или л у ч ш и м и образц ам и . Н ап р и м ер , гусен и чн ы й
тр ан сп о р т н еп р и го д ен д л я и с п о л ь з о в а н и я в зоне
тундр, т а к к а к н ар у ш ает п очвен н ы й п о кр о в, к о т о ­
ры й способен к д л и тел ьн о м у сам овосстановлению .
П ракти чески все виды деятельности на терри то­
рии России, а именно все виды производства и строп родукц и и
требуют
тора тщ ательной проработки вопросов экологиче-ской
безопасности, их согласования и эксп ер ти зы в соот­
ветствую щ их ф едеральн ы х и р еги о н ал ьн ы х органах.
По эк о л о ги ч еск и м п асп ортам о су щ еств л я ется н а ­
числение п л аты и ш траф ов за вы бросы . С о став л я ­
ю тся к а к дей ствую щ и е эк о л о ги ч еск и е п асп орта, т а к
и паспорта п р о ек ти р у е м ы х п р е д п р и я т и й . И зм е н е ­
н и я техн ологи и , оборудования, ви да п р о д у к ц и и вво­
д я т с я в течен и е м ес я ц а. О сновны е п о л о ж е н и я со­
става и с о д е р ж а н и я эко л о ги ч еско го п асп о р та и з л о ­
ж ен ы в ГОСТе 1 7 .0 .0 .0 4 -9 0 . Э к о л о ги ч еск и й пасп орт
дорожного п р ед п р и яти я с асф альтобетонны м заводом
вклю чает:
1. О б щ и е с в е д е н и я о п р е д п р и я т и и . И н ф о р м а ц и я о
вы раб аты ваем ой п р о д у к ц и и , о б алан совой схем е
м а тер и а л ь н ы х п отоков, п лан овом и ф а к т и ч е с к о м
вы п уске п р о д у к ц и и , перечень п р о и зв о д ств ен н ы х
объектов треста (у п р авл ен и я) —асф альтобетон н ы е
заводы , м астер ск и е и г а р а ж и .
2. П р и р о д н о - к л и м а т и ч е с к а я х а р а к т е р и с т и к а р а й ­
о н а р а с п о л о ж е н и я п р е д п р и я т и я : к л и м а т , ф о н о­
вы е к о н ц е н т р а ц и и з а г р я з н и т е л е й , х а р а к т е р и с т и 304
Экологическое качество окружающей среды
ка источников водозабора, приемников сточных
вод, фоновый состав водных объектов. Х аракте­
ристики составляются по данным соответствую­
щих органов охраны природной среды,
3. И спользование зем ел ьн ы х ресурсов: данные об
отводе земель под здания и сооружения, админи­
стративно-бытовые здания и пр., площади с твер­
дым покрытием, хранилищ а, открытые склады,
отвалы отходов, накопители, санитарно-защитные
зоны и озеленение. Здесь ж е приводятся земли,
временно отведенные под склады, трубопроводы
и др. сооружения; количество отторгнутых и ре­
культивируемых земель —пашни, лесные посадки,
водоемы. В табличной форме перечисляются;
— виды сырья, вспомогательные ресурсы, их х и ­
мический состав;
—наименование выпускаемой продукции, расход
сырья по плану и факту за один год;
— расход энергоресурсов (электроэнергии, топли­
ва —газа, мазута, каменного угля и т. д.); рас­
ход тепловой энергии, поступающей и от соб­
ственного источника.
4.
Д ан н ы е о за гр я зн е н и и природной среды: х а ­
рактеристика источников выброса в атмосферу, на­
пример, труба, ее высота, диаметр; вид и количе­
ство выбросов токсичных веществ (т/год); объем га­
зовоздушной смеси (mV c), ее температура. За превы­
шение выбросов начисляются платежи, штрафы.
анные о водопотреблении, лимиты забора вс II
и их фактическое использование, места сброса ст
ных вод, концентрация загрязнений, pH, цвет и т
305
Основы общей и инженерной экологии
6.
Р а с ч е т в ы п л а т з а в ы б р о с ы , сбросы, р а з м е щ е ­
ние отходов; эк о л о ги ч еск и -эк о н о м и ч еск и й# п асп о р т.
которы й разрабаты вается с целью ком плексного
у ч ета всех видов тех н о ген н ы х воздей стви й н а п р и ­
родную среду.
I
9 3 . Контроль за состоянием окружающей
срелы. Антропогенный мониторинг
К о н т р о л ь окруж аю пдей ч ел о в ек а п ри род н ой с р е ­
ды есть наблю дение за соответствием ее ф изиь:о-хим и ч е с к и х п ар ам етр о в и н а с ы щ е н н о с т и о р г а н и з м а
п отребн остям ч ел о века.
С овременное состояние о к р у ж а ю щ е й среды с т а ­
в и т н ео тл о ж н ы е зад ач и по обеспечению н е п р е р ы в ­
ного к о н т р о л я за и с т о ч н и к а м и з а ф я з н е н и я а т м о ­
сф еры , гидросф еры , почв и биосф еры .
С тепень и х з а г р я з н е н и я за в и с и т от к о л и ч е с т в а
вы бросов вр ед н ы х вещ еств, и х х и м и ч еск о го со ста­
ва, от вы соты (д л я атм осф еры ), н а к о то р о й о с у щ е ­
с т в л я ю т с я вы бросы , от к л и м а т и ч е с к и х у сл о в и й , о п ­
р ед ел яю щ и х перенос, рассеивание и превргіщение в ы ­
б р асы в аем ы х вещ еств. К о н тр о л ь со сто я н и я п р и р о д ­
н ой ср ед ы , в ы я в л е н и е и с т о ч н и к о в з а г р я з н е н и я —
в а ж н е й ш и е зад ач и эф ф ек ти вн о сти и со в ер ш ен ств о ­
в а н и я о х р ан ы п р и р о д ы . Р е ш е н и е эти х за д а ч с к л а ­
д ы в а е т с я и з двух этапов.
П е р в ы й э т а п . П о л у ч ен и е
н ау ч н о е
щ е н и е сведении
загрязненности.
306
(
Экологическое качество окружающей среды
Второй этап. Выработка рекомендаций по улуч­
шению состояния природной среды.
Количественное определение загрязнителей в воз­
духе, воде, почве представляет собой трудную и слож­
ную проблему, что определяется следующими ф ак­
торами;
— многокомпонентностью загрязнителей природ­
ной среды;
— разным их агрегатным состоянием и строени­
ем;
еобходимостью измерения ультрамикроконцент­
рации загрязнителей.
Сказанное предопределяет применение различной
аппаратуры высокой чувствительности и избиратель­
ности.
При проведении контроля применяются различные
методы: физические, химические и физико-химические (электрохимические, фотоколориметрические,
эмиссионные, лазерные, термохимические и пламен­
но-ионизационные). Методы определения за гр я з­
няющих природную среду веществ изложены в соот­
ветствующих ГОСТах, методических
и других нормативно-технических документах.
На основе существующих методов контроля выб­
росов выпускаются различные приборы, оборудова­
ние, передвижные лаборатории. Так, для определе­
ния токсичных выбросов автомобилей применяется
экологическая диагностическая лаборатория ГАИ, в
состав которой входят газоанализаторы, дымомеры.
А нтропогенны й мониторинг — система наблю­
дений и контроля за всеми изменениями природной
307
Основы общей и инженерной экологии
среды , в ы зв а н н ы м и х о зяй ств ен н о й деятелцзностью
человека. Мониторинг^ необходим к а к и сточн и к р а з ­
носторонней и н ф о р м ац и и о соврем енном состоянии
природной среды , п о зво л яю щ и й в ы я в л я т ь наиболее
н еб л аго п р и ятн ы е р ай о н ы , п р ед у п р еж д ать в о зм о ж ­
ны е о тр и ц ател ьн ы е и зм ен ен и я о к р у ж а ю щ е й среды ,
осущ ествлять р азр аб о тк и н а у ч н ы х прогнозов, а т а к ­
ж е состоян и я в будущ ем . В систем е м о н и то р и н га
р азл и ч аю т три уровн я.
Б и о л о г и ч е с к и й (санитарны й) обеспечивает наблю ­
дение и к о н тр о л ь за состоянием п ри родн ой среды с
то ч к и зр ен и я ее в л и я н и я н а здоровье и ж и з н е д е я ­
тельность ч ел о века.
Геоэкодогический уровень (природохозяйственный)
— наблюдение и контроль за изм енением геосистем, в
том числе природны х и природно-технических экоси­
стем, из которы х состоит о к р у ж аю щ ая среда.
Б и о с ф е р н ы й м о н и т о р и н г обеспечивает наблю де­
ние и ко н тр о л ь над гл о б ал ьн ы м и ф он овы м и и зм е н е ­
н и я м и биосф еры и дает эко л о ги ч еску ю о ц ен к у этих
О
и зм ен ен и и .
Зад ача м ониторинга —устранение и л и м а к с и м а л ь ­
ное ослабление н еблагоп ри ятн ы х воздействий н а окружаюндую среду п ред п ри яти й , сооруж ен и й , тр ан с­
порта, воспроизводство п риродны х ресурсов и т. д.
Р азл и ч аю т м ониторинг л о к а л ь н ы й , реги он альн ы й
и ф оновы й.
* М ониторинг — от лат. m o n ito r — п р едуп р еж даю щ и й
стерегающ ий. Термин «мониторинг* впервые был введен i
гольмской конф еренции ООН по о к р у ж а ю щ ей среде.
308
Экологическое качество окружающей среды
Л о к а л ь н ы й м о н и то р и н г — контроль за содерж а­
нием токсичны х хим ических веществ в атмосфере,
воде и почве, растительности, подверженных воз­
действию загрязнений; поиск путей, обеспечиваю­
щ их кардинальное изменение существующих тенден­
ций роста загрязнений в природной среде, форми­
рование активного к ней подхода в усповиях ее д и ­
намического равновесия, достижение экологической
стабильности. Н априм ер, для и зучени я особенно­
стей загрязнения воздуха выбросами автомобильно­
го транспорта организуют специальные наблюдения,
в результате которых определяют:
1. М аксимальные значения концентраций основных
примесей, вы брасы ваемы х автомобильным транс­
портом в районах автомагистралей при р азл и ч ­
ны х метеоусловиях и интенсивности дви ж ен и я
транспорта.
2. Границы зон и характер распределения примесей
по мере удаления от автомагистралей.
3. Особенности распространения примесей в ж и л ы х
кварталах различного ти п а застройки и в зеле­
ных зонах, прилегаю щ их к автом агистралям .
Наблюдения проводят во все дни рабочей недели
ежечасно, с 6 до 13 часов или с 14 до 21 часа, чере­
дуя дни с утренними и вечерними сроками.
Точки наблюдения выбираю тся на городских у л и ­
цах, в районах с интенсивны м движ ением автомо­
бильного транспорта и располагаю тся на участках
ули ц и в местах, где часто проводится тормож ение
автомобилей и вы брасы вается наибольш ее к о л и ч е­
ство вредных веществ; а т а к ж е в местах слабого рас309
Основы общей и инженерной экологии
сеяния, таких, как участки под мостами, путепро­
водами, в тоннелях, узких участках улиц и дорог с
многоэтажными зданиями; в местах пересечения
двух и более улиц с интенсивным движением авто­
мобильного транспорта. Интенсивность движ ения и
организация контроля определяются в соответствии
с «Руководством по контролю загрязнений атмосфе­
ры» (РД 52.04.186-89 / Руководящие документы.
М., Минздрав СССР, Госкомитет по Гидрометеоро­
логии. 1991. 683 с.).
Отбор проб атмосферного воздуха осуществляет­
ся на стационарных или передвижных постах, уком­
плектованных оборудованием для отбора проб и ав­
томатическими газоанализаторами для непрерывного
определения концентрации вредлых веществ.
Каждый пост имеет техническое дело. В нем со­
держатся: данные о постах, программа работы, све­
дения о замене приборов, оборудования, об инспек­
циях поста.
уровня загрязнения воздуха
ного выбросами автомобильного
уровня загрязнений
росами промышленных источников, но может произ­
водиться и самостоятельно. Оценка состояния атмо­
сферного воздуха на автомагистралях и в прилегаю­
щей жилой застройке может быть проведена на ос­
новании определения в воздухе компонентов выхлоп­
ных газов (оксида углерода, углеводородов, оксидов
азота, формальдегида, соединений свинца, акролеина).
На рис. 17 приведена схема проведения обследо­
вания объекта для выявления воздействия на о к ­
ружающую среду.
310
Экологическое качество окружающей среды
I
<тз
CD
ф
3
X
Q.
VO
03
о:
о
X
X
03
CD
О
C
t
ф
t=:
о;
S
X
(Q
Ш
О
сС
0с;)
о
о
0S)
ж
о
О
)
т
о
о
О)
2X
J0
§ҺX
О)
S
Q.
О
)
с
о
о
о
ф
X
о
с;
0
о
со
1
о
со
X
о.
ф
X
ф
S
ь.
о
о
01
о
X
Q.
0X)
о
Ф
S
X
03
ш
ф
о.
X
о
03
X
о.
ф
g
Ct
о
о
X
ф
о
X
CD
I
0^
ф
о
О)
3"
о
X
о
о
о
ф
X
о
с:
о
§о
ф
S
о.
311
г лава 10
ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО, УПРАВЛЕНИЕ,
ПРАВО И Э КО Н О М И КА
10.1. Законодательство
в области охраны окружающей срелы
П риродоохранное законодательство регули рует
общ ественные отнош ения, действия долж н остн ы х
лиц и отдельных граж дан, н ап р авл яя эти действия
в интересах государства и общества.
Оно состоит из законов и п одзакон н ы х акто в, со­
д ер ж ащ и х правовы е нормы . П равовы е нормы оп ­
р ед ел яю т п р а в а , о б язан н о сти и о тв етств ен н о сть
п ред п ри яти й , учреж ден и й , о р ган и зац и й и гр аж д ан
по и с п о л ь з о в а н и ю и о х р а н е п р и р о д ы . В а ж н о е
охране природной среды
практическое значение
имеют подзаконны е правовы е норм ы , у ста н а в л и в а ­
емые п остан овлени ям и , п р и к а за м и , д и р ек ти в ам и ,
п олож ен и ям и и и н стр у к ц и ям и м инистерств и в е ­
домств. Ю ридическая сила и сфера действий п од­
закон н ы х правовы х норм определяю тся рангом и
ком петенцией м инистерств и ли ведомств, п ри н явПІИХ их. К правовы м нормам относятся стандарты
и р а зл и ч н ы е н орм ы и п р а в и л а п р о е к т и р о в а н и я ,
строительства, эк сп л у атац и и и т. д., у тверж д аем ы е
м инистерствам и и ведом ствам и. Эти норм ы имею т
312
Законодательство, управление, право и экономика
правовое значение, так к а к несоблюдение их сопря­
жено с ответственностью наруш аю щ их их орган и ­
заций и лиц.
Высшей юридической силой обладает Конститу­
ция России, в которой излож ены и обоснованы по­
лож ения по охране окруж аю щ ей среды. В настоя­
щее время действует ряд законов, определяю щ их
содержание, порядок использования и охраны от­
дельны х видов природных ресурсов атмосферного
воздуха, животного мира, земли, вод, леса, недр.
Закон РСФСР «Об охране окруж аю щ ей среды»
Н астоящ ий Закон призван способствовать форми­
рованию и укреплению экологического правопоряд­
к а и обеспечению экологической безопасности на
республик
Федерации
Ст. 1 Закона установлены задачи природоохрани­
тельного законодательства Российской Ф едерации,
каковы м и являю тся: регулирование отнош ений в
сфере взаимодействия общества и природы с целью
сохранения природных богатств и естественной сре­
ды обитания человека, предотвращ ение экологичес­
ки вредного воздействия хозяйственной и иной д ея­
тельности, оздоровление и улучш ение качества о к ­
руж аю щ ей природной среды, укрепления законнос­
ти и правопорядка в интересах настоящ его и буду­
щ их поколений людей».
В статье 11 говорится, что к аж д ы й граж данин
имеет право на охрану здоровья от неблагоприятно­
го воздействия окруж аю щ ей природной среды, выз313
Основы общей и инженерной экологии
ванного хозяйственной или иной деятельностью,
авариями, катастрофами, стихийными бедствиями.
Ст. 73. «В целях повышения экологической к у л ь­
туры общества и профессиональной подготовки спе­
циалистов устанавливается система всеобщего, ком ­
плексного и непрерывного экологического воспита­
ния и образования, охватывающая весь процесс до­
школьного, школьного воспитания и образования,
профессиональной подготовки специалистов в сред­
них и высших учебных заведениях, повышения их
квалификации с использованием при этом средств
массовой информации».
Ст. 74. «Обязательность преподавания экологи­
ческих знаний в учебных заведениях.
1. Овладение минимумом экологических знаний,
необходимых для формирования экологической
культуры граждан, во всех дошкольных, сред­
них и высших учебных заведениях, независи­
мо от их профиля, обеспечивается обязатель­
ным преподаванием экологических знаний.
2. В соответствии с профилем в специальных сред­
них и высших учебных заведениях предусмат­
ривается преподавание специальных курсов по
охране окружающей природной среды и рац и ­
онального природопользования».
Ст. 81. «За экологические правонарушения, т.е.
виновные, противоправные деян и я, наруш аю щ ие
природоохранительное законодательство и причиня­
ющие вред окружающей природной среде и здоро­
вью человека, должностные лица и граждане несут
дисциплинарную, административную либо уголов314
Законодательство, управление, право и экономика
ную, гражданско-правовую , материальную , а пред­
приятия, учреж дения, организации — администра­
тивную и гражданско-правовую ответственность».
Ст. 86. «П редприятия, учреж дения, организации
и граж дане, причинивш ие вред окруж аю щ ей приXJ
имуществу
родному хозяйству загрязнением окруж аю щ ей п ри ­
родной среды, порчей, уничтож ением, повреж дени­
ем, н ерац и он альн ы м использованием природны х
ресурсов, разруш ением естественной экологической
системы и другими экологическими правонаруш е­
ниям и, обязаны возместить его в полном объеме в
соответствии с действующим законодательством.
З а к о н РСФ СР
«Об о х р ан е атм осф ерн ого воздуха»
Н аучно-техническая револю ция, затрагиваю щ ая
все стороны ж и зн и общества, высокие темпы разви­
ти я производства, рост городов, р асш и ряю щ ееся
использование атмосферы и возрастающие м асш та­
бы воздействия человека на окруж аю щ ую природ­
ную среду требуют повыш ения вним ания к охране
атмосферного воздуха.
Задачами законодательства РСФСР об охране ат­
мосферного воздуха являю тся регулирование общ е­
ственных отношений в этой области в ц ел ях сохра­
нения в чистоте и улучш ения состояния атмосфер­
ного воздуха, предотвращ ения и сниж ения вредных
хи м и чески х, ф и зи чески х, биологических и ины х
воздействий на атмосферу, вы зы ваю щ их неблаго­
приятны е последствия для населения, народного хо315
Основы общей и инженерной экологии
зяиства, растительного и животного мира, а такж е
укрепления законности в области охраны атмосфер­
ного воздуха.
Закон Российской Ф едерации «О н едр ах♦
Настоящий Закон регулирует отношения, возни­
кающие в связи с геологическим изучением, использрванйем и охраной недр территории Российской
Федерации.
Федеральный Закон «О животном мире»
Ж ивотный мир является достоянием народов Рос­
сийской Федерации, неотъемлемым элементом при­
родной среды и биологического разнообразия Зем­
ли, возобновляющимся природным ресурсом, в а ж ­
ным регулирующим и стабилизирующим компонен­
том биосферы, всемерно охраняемым и рациональ­
но используемым для удовлетворения духовных и
м атериальны х потребностей граж дан Российской
Федерации.
Закон регулирует
такж е
сфере сохранения и восстановления среды его оби­
тания в целях обеспечения биологического разнооб­
разия, устойчивого использования всех его компо­
нентов, создания условий для устойчивого существо­
вания животного мира, сохранения генетического
фонда диких животных и иной защ иты живот
мира как неотъемлемого элемента природной сре­
ды.
316
Закоиодательство, управление, право и экономика
Ф ед ер ал ь н ы й З ак о н
«Об особо о х р а н я е м ы х п р и р о д н ы х тер р и то р и ях *
Особо о х р а н я е м ы м и п р и р о д н ы м и т е р р и т о р и я ­
ми являю тся участки земли, водной поверхности и
воздушного пространства над ними, где располага­
ются природные комплексы и объекты, которые име­
ют особое природоохранное, научное, культурное,
эстетическое, рекреационное и оздоровительное зн а­
чение, которые изъяты реш ениям и органов государ­
ственной власти полностью или частично из х о зяй ­
ственного использования и для которых установлен
реж им особой охраны.
Д анны й Ф едеральный закон регулирует отнош е­
ния в области организации, охраны и испопъзования особо охраняемых природных территорий в це­
л ях сохранения уникальны х и типичны х природ­
ных комплексов и объектов, достопримечательных
природных образований, объектов растительного и
животного мира, их генетического фонда, изучения
естественных процессов в биосфере и контроля за
изменением ее состояния, экологического воспита­
ния населения.
Ф едеральны й Закон
«Об экологи ческой эксп ерти зе»
Э кологи ческая эк сп ер ти за —это установление со­
ответствия намечаемой хозяйственной и иной д ея­
тельности экологическим требованиям и определе­
ние допустимости реали зац и и объекта экологиче­
ской экспертизы в целях предупреж дения возм ож ­
ны х неблагоприятных воздействий этой деятельно317
Основы общей и инженерной экологии
сти на окруж аю щ ую природную среду и связан н ы х
с ним и социальны х, эконом ических и и н ы х послед­
ствий реализаци и объекта экологической эксперти­
зы .
Н астоящ ий Закон регулирует отнош ения в облас­
ти экологической эксп ерти зы , н ап равлен на регілизацию конституционны х прав гр аж д ан Российской
Ф едерации на благоприятную окруж аю щ ую среду,
посредством п р ед у п р еж д ен и я н егати в н ы х воздей­
ствий хозяйственной и иной деятельности на окру­
ж аю щ ую природную среду.
Л есн о й к о д ек с
Этот кодекс устанавливает основы рац и он альн о­
го использования, охраны и воспроизводства лесов,
повы піения их экологического и ресурсного потен­
ц и ала.
Регулирование лесны х отнош ений осущ ествляет­
ся с учетом представлений о лесе к а к о совокупно­
сти лесной растительности, зем ли, ж ивотного м ира
и других компонентов о кр у ж аю щ ей среды , им ею ­
щ и х важ ное экономическое и социальное значение.
Ст. 2. «Лесное законодательство Р Ф направлено
на обеспечение рационального и неистощ им ого и с­
пользован ия лесов, и х охрану, защ и ту и воспроиз­
водство, исходя из принципов устойчивого у п р авл е­
н и я лесам и и сохран ен и я биологического разнооб­
р а зи я лесны х экосистем, п овы ш ен и я экологи ческо­
го и ресурсного п отен ц и ала лесов».
Ст. 18. «Владение, пользование и расп оряж ен и е
лесны м фондом и не вх о д ящ и м и в лесной фонд ле318
Законодательство, управление, право и экономика
сами осуществляются с учетом глобального эколо­
гического значения лесов, их воспроизводства, дливы ращ ивания
леса».
Ст. 65. «Места строительства объектов, влияющих
на состояние и воспроизводство лесов, согласовыва­
ют с органом государственной власти субъекта Рос­
сийской Федерации и соответствующим территори­
альным органом федерального органа управления
лесным хозяйством с обязательны м проведением
государственной экологической экспертизы.
Ст. 90. «Лесопроизводители обязаны применять
при этих работах технику и технологии, в отноше­
нии которых в установленном порядке проведена го­
сударственная экологическая экспертиза и которые
обеспечивают надежное сохранение и воспроизвод­
ство лесов».
Водный кодекс
Водное законодательство Российской Федерации
регулирует
целях обеспечения пра
охраны во^
чистую
оптимальных
зования
в состоянии, отвечающем санитарным и экологиче­
ским требованиям защиты водных объектов от за­
грязнения, засорения и истощения; предотвращения
или ликвидации вредного воздействия вод, а такж е
сохранения биологического разнообразия водных
экосистем.
319
Основы общей и инженерной экологии
Воздуш ный кодекс
Государственное регулирование воздушного про­
странства России и деятельности в области авиации
направлено на обеспечение потребностей граждан и
экономики в воздушных перевозках, ... и экологи­
ческой безопасности.
I
Зем ельн ы й кодекс
Задачами земельного законодательства РСФСР
являю тся регулирование земельных отношений в
целях обеспечения рационального использования и
охраны земель, создание условий для равноправно­
го развития различных форм хозяйствования на зем­
ле, воспроизводства плодородия почв, сохранения и
улучшения природной соеды.
В новом У головном кодексе Р оссийской Ф еде­
р ац и и , принятом 13.06.96 г., появились статьи,
предусматриваюш;ие уголовное и административное
наказания за экологические правонаруш ения.
Статья 246 главы 26 «Экологические преступле­
ния» гласит: «Нарушение правил охраны окруж аю ­
щей среды при проектировании,... строительстве...
если это повлекло суш;ественные изменения радио­
активного фона, причинение вреда здоровью чело­
века... наказывается лишением свободы на срок до
пяти лет».
Появился такж е термин «экоцид» (ст. 358);
«Массовое уничтожение растительного или ж и ­
вотного мира, отравление атмосферы или водных
ресурсов, а такж е совершение ины х действии, спо­
320
Законодательство, управление, право и экономика
собных вызвать экологическую катастрофу, н ак азы ­
вается лиш ением свободы на срок от двенадцати до
двадцати лет».
Эффективность действия природоохранного зако­
нодательного документа достигается обеспечением
О
следующих положении:
1, Знание и понимание долж ностны ми лицам и
законов и других нормативных документов по
охране природы. Знание экологических пред­
ставлений о компонентах природной среды, их
взаимной обусловленности и закономерностей
ИХ взаимодеиствия в природе.
2. М атериально-техническая обеспеченность ис­
полнения природоохранных нормативных до­
кументов: планирование, материальное обеспе­
чение затрат на проектирование, строительство
и эксплуатацию природоохранительных объек­
тов и техники, экологическое совершенствование всей деятельности предприятии и органи­
заций.
3. О рганизация работы управленческих органов
по разъяснению требований по охране приро­
ды.
4. Контроль государственный, ведомственный и
общественный за использованием природоох­
ранны х нормативных документов, выполнение
планов и мероприятий по охране природы.
5. Привлечение к ответственности за наруш ение
и невыполнение природоохранны х предписа­
ний.
11 А. Платомов
321
Основы общей и инженерной экологии
Основные положения об охране природы опреде­
лены Конституцией Российской Федерации: «К аж ­
дый обязан сохранять природу и окружающую сре­
ду, бережно относиться к природным богатствам».
Природоохранная деятельность должна осуществ­
ляться в следующих направлениях:
1. Развитие системы контроля, мониторинга, про­
гнозирования качества окружающей среды и
принятие решений по снижению или исклю че­
нию влияния антропогенных факторов на о к ­
ружающую среду и человека.
2. Совершенствование системы стандартов на к а ­
чество окружающей среды.
3. Развитие природоохранного законодательства.
4. Совершенствование управления и организации
охраны окружающей среды.
5. Развитие научных исследований в области мо­
делирования, прогнозирования, управления к а ­
чеством окружающ ей среды, разработка безот­
ходны х и ресурсосберегаю щ их техн ологи й ,
рационального использования ресурсов и энер­
гии.
’ 6. Разработка и внедрение экономических аспек­
тов в охрану окружаю щ ей среды.
ч
10.2. Права и ответственность за нарушение
природоохранного законодательства
в соответствии с Конституцией Российской Ф е­
дерации
право на благоприятную
322
Законодательство, управление, право и экономика
окруж аю щ ую среду, достоверную информацию о ее
состоянии и на возмещение ущерба, причиненного
его зд о р о вью и л и и м у щ е с т в у э к о л о г и ч е с к и м и
правонаруш ениями ».
Ущерб, наносимый природе, принято подраздеKJ
лять на экологическии и экономическии.
Э кологи чески й ущ ерб — это вред, причиненный
не конкретному природопользователю (организацріи,
предприятию), а природной среде, которы й отраж а­
ется на качественном состоянии природы и на здо­
ровье человека. Этот вид ущерба возникает в результате антропогенного воздействия на природную
среду. Вид ущерба состоит из двух частей — потерь
в результате вы клю чения из природного процесса
отдельных элементов. Потери не поддаются точной
экономической (денежной) оценке, и ущерб носит
не компенсационный характер, а карательны й, то
есть это наруш ения в области противозаконных дей­
ствий или бездействия должностных л и ц в вы пол­
нении природоохранных мероприятии, невыполне­
ние запретов, которые установлены с целью охраны
природы.
Э кон ом и чески й ущ ерб - имущ ественный вред,
причиненны й природопользователю, — гибель уро­
ж а я , лесов, ж ивотны х вследствие загрязн ен и я при­
родной среды. Ущерб возмещ ается в виде денежной
компенсации. Существует несколько групп природо­
охранных наруш ений:
— загрязнение атмосферы опасны ми для здоро­
вья людей и внеш ней среды, вредными для них
вещ ествами;
323
Основы общей и инженерной экологии
загрязнение земель отходами, стоками, токсич­
ными веществами и неосуществление рекуль­
тивации;
незаконная вырубка леса, повреждение деревь­
ев, загрязнение лесных площадей;
загрязнение среды обитания животных, нару­
шение правил охоты и рыболовства,
д:, щная для всех обязанность —не совершать дейнаносящих вред природной среде, и обяза­
тельная ответственность. Существует три вида от­
ветственности за несоблюдение природо-охранительного законодательства.
Адтушнистративная ответственность связана с не­
исполнением должностным лицом обязанностей при
охране природной среды: нарушение правил охра­
ны, санитарно-гигиенических норм, причинение
ущерба природе лицами, за деятельность которых
оно несет ответственность. При этом основной зада­
чей является пресечение наруш ения природоохран­
ных мероприятий, норм и правил. Виды админист­
ративной ответственности: дисциплинарное взыскаС»
олжности
тановка
II траф
тственность устанавливается тогпричиняется существенный вред
неочищенными
отходами
коммунальных
Н аказание —исправительные работы на срок до
одного года.
324
Законодательство, управление, право и экономика
К уголовной и административной ответственнос­
ти привлекаю тся исполнители, не только наруш и в­
шие правила охраны природы, но и отдавшие под­
чиненным распоряж ения, выполнение которых п ри ­
вело к причинению вреда природной среде.
М а т е р и а л ь н а я ответственность — это возмещ е­
ние уш;ерба, который взы скивается по специальным
таксам, например: за срубленное дерево —в зависи­
мости от диаметра пня, за уш;ерб животному миру —
за единицу и т. д. Предупреждение правонаруш е­
ний в области охраны природной среды достигается
совокупностью восп и тательн ы х, орган и зац и он н о­
плановых, материально-технических, научно-техни­
ческих, эксплуатационных и правовых мероприятий.
В осущ ествлении м ероприятий, которые могут
наруш ить экологическое равновесие в природе, и н ­
женер должен испы ты вать самую высокую степень
ответственности, стараться предвидеть последствия
преобразований. Грандиозно —еще не значит безуп­
речно, а потому оно долж но быть предварительно
подвергнуто всестороннему осмыслению с участием
специалистов и общественности.
10.3. Экономические аспекты охраны
окружающей среды
Императив экологических ограничений стал н а­
столько серьезным, что требует коренного пересмотра
р яд а подходов к современной эконом ике, новы х
принципов экономических отношении, использова­
ния ры ночны х отнош ений в реш ении экологиче­
ских проблем.
Основы общей и инженерной экологии
Выше было показано, что экология —это наука о
взаимодействии организмов и окружающей среды,
она как бы является научной визой природопользо­
вания. Экономика как наука о законах управления
хозяйством бесспорно претендует на эту роль. Пре­
небрегать законами экологии опасно, ибо заговори­
ли об экологическом кризисе, вырождении челове­
чества й угрозе его скоротечной гибели. Пренебре­
жение законами экономики зачастую ведет к н и з­
кому жизненному уровню населения, нищете, эконо­
мическому краху. Экономика и экология, их диалектичность проявляются через инженерную эколо­
гию и санитарную охрану окружающ ей среды.
В настоящее время многие ученые считают, что
собственно экологических проблем не существует, а
существуют эколого-эко-номические проблемы.
Только совершенствование экономических отно­
шений, которое может привести к совершенствова­
нию технологий, позволит в будущем вкладывать
достаточные средства в охрану окружающ ей среды
загрязнений
ствия, отходы производств).
заклю чается
природу экономически
загрязнять
іержания загрязн яю щ и х
веществ в окружающ ей среде разреш ает загряз
(ПДК, ПДВ и другие
экологических
вызвана хозяйственной и экономиче
грубых опта
А
326
к
Законодательство, управление, право и экономика
бок, незнания законов природы. П римерами грубей­
шего незнания являю тся отсечение К ара-Богаза от
К асп и я, Б а й к а л и целлю лозо-перерабаты ваю щ ие
комбинаты, проекты переброски рек с севера на юг
и т. д., которые привели не только к экологическо­
му ущербу, но и к колоссальным экономическим по­
терям. Таким образом, задача заклю чается в том,
что надо не реш ать экологические проблемы, а не
создавать их. Это говорит о том, что необходимо от­
вечать на вопрос «Что делать?», а не ставить вопрос
«Что наделать?».
Так, Санкт-Петербург является крупнейш им про­
мы ш ленны м центром с наиболее напряж енной эко­
логической обстановкой. Город снабж ает пром ы ш ­
ленной продукцией практически всю Россию. Мно­
гие государства мира оставляют себе отходы про­
изводства. Происходит урбанизация, возникают про­
блемы ресурсоснабжения, энергоснабж ения, п и та­
ния. К онцентрация населения в городах ведет к ос­
кудению природы, разрушению сельского хозяйства
и т. д. Заработанные крупны м городом денежные
средства изы маю тся для компенсации.
Средств на это не хватает, продукты питания и
элементарный ширпотреб приобретаются за рубежом,
за что приходится расплачиваться сырьем. В М оск­
ве запрещ ено строительство промы ш ленны х пред­
п ри яти й , производится вывод многих за пределы
Москвы. Однако мало что сделано в области оппепереальнои
От­
сутствует
водств, что способствует чрезмерной эксплуатации
327
Основы общей и инженерной экологии
экоресурсоБ и росту накопления отходов на планенанесенныи
стоимости реальных экологических нарушений.
Важнейшим условием повышения эффективно­
сти управления процессом природопользования я в ­
ляется глубокая проработка технико-экономических
обоснований при формировании экологических программ и в процессе их реализации. Ибо экономичеанализ
рационального
ных ресурсов, эффективности планируемых к ап и ­
тальны х вложений и осуш;ествления намеченных
мероприятий.
Важнейшей составляюш;ей экономической оцен­
ки программ является определение социально-эко­
номической эффективности капитальных вложений
— объемов, структуры природоохранных и средозапдитных мероприятий, обоснование уш;ерба, нано­
симого здоровью населения, хозяйству и природной
среде.
Финансирование территориальных мероприятий
по охране окружаюш;ей среды производится за счет
платежей предприятий - плановой платы предпри­
ятия за допустимый выброс; определен размер ф а к ­
тической
(лимитирующего)
разменов
ния; за допустимые (лимитируем]
сбросы загрязняюшіих веществ пре
мещение отходов; ш трафных пла'
ные выбросы или сбросы; за свеі
328
Законодательство, управление, право и экономика
некомплексные использования и потери природных
ресурсов и получаемого из них сырья; средств, взысных за наруш ение лесного и земельного законо­
дательства по охране окруж аю щ ей среды; штрафов
за наруш ение законодательства об охране природ­
ной среды; поступлений от реализации конф иско­
ванны х орудий труда и рыболовства, от продаж и
незаконно добытой продукции; добровольных взно­
сов п редприятий, кооперативов, обш;ественных и
коммерческих организаций, фирм и граж дан; по­
ступлений в валюте от исков и ш трафов, взы скан­
ны х за н ар у ш ен и е п ри родоохран н ого за к о н о д а ­
тельства, и возмеш;ение ущерба из других источни­
ков.
Средства местных фондов охраны природы исполь­
зуются на финансирование проектно-изы скательс­
ки х и проектно-конструкторских работ по созданию
новых видов природоохранной техники и техноло­
гий; строительство и реконструкцию природоохран­
ных объектов; осуществление м ероприятий по сни­
жению ш ума вибрации; системы мониторинга; на­
учно-исследовательских работ по обеспечению и про­
ведению мероприятий по охране окруж аю щ ей и при­
родной среды, в частности мероприятий по озелене­
нию, борьбе с различны м и ф изическим и, хим ичес­
ким и и биологическими воздействиями; для прове­
дения работ по развитию и сохранению заповедни­
ков, парков и пам ятников природы; для проведе­
ния экологических экспертиз, а та к ж е работ по со­
зданию предприятий по использованию отходов.
329
Основы общей и инженерной экологии
До lU 7 o средств местного фонда могут использо­
ваться на строительство объектов здравоохранения,
восстановление здоровья людей, заболевания кото­
рых связаны с загрязнением природной среды, до
5% средств —на поощрение работников и коллекти­
вов, добившихся положительных результатов в при­
родоохранной деятельности.
Считается, что если выделить 3% национального
дохода на сохранение природной среды, то можно
добиться ее стабильного состояния, а при 5% — ее
улучш ения.
Н иж е рассматривается пример экономического
подхода к рекультивации земель.
Одним из факторов научного подхода к расходо­
ванию земельных ресурсов являізтся своевременная
и методически правильная экономическая оценка
рекульти вац и и . Основная задача экономической
оценки восстановленных земель — показать целе­
сообразность вовлечения в промыш ленный оборот
конкретного участка в суш;ествующих экономиче­
ских, технологических, социальных и экологиче­
с к и х у с л о в и я х . И менно э к о н о м и ч е с к а я о ц ен к а
восстановленных плош;адей должна концентрировать
в количественном и качественном вы раж ениях все
факторы, характеризуюш;ие рекультивацию .
Становится объективно необходимо рассматривать
восстановленную земельную площ;адь: во-первых,
как источник получения продукции, во-вторых, к ак
составной элемент природы с многочисленными свя­
зями. Данные факторы отражены в экономической
оценке: первый — через определение рентабельноI
330
Законодательство, управление, право и экономика
сти получения
дукции, второй
возрастающие
окруж аю щ ей
Следовательно, основной целью экономической
оценки рекультивации является решение задачи, зак ­
лючающ ейся в получении народно-хозяйственного
эффекта к ак в настоящ ее время, так и в долгосроч­
ной перспективе.
Экономическая оценка вариантов рекультивации
долж на склады ваться из учета класса и зъ яти я о к ­
руж аю щ их земель, технологии производства работ,
социально-экономических и природоохранных усло­
вий района.
Экономическая оценка долж на отражать ценность
каж дого вида рекультивации, одновременнс. х а р а к ­
теризовать целесообразное освоение данного участ­
к а и использование его продукции.
Экономическая оценка рекультивации наруш ен­
ных земель является слож ной проблемой. До насто­
ящ его времени нет окончательно отработанных, про­
веренных практикой и рекомендованных для расче­
та экономической эффективности разработок, в то
вре м я к а к потребность в них очевидна. Общие зат­
раты на восстанов ление земель, наруш енны х при
строительстве дорог, можно вы разить в виде суммы
з а т р а т н а п р о в ед ен и е т е х н и ч е с к о й (Ст) и б и о ­
логической (Сб) рекультивации:
Ср= Ст + Сб = Ст^ + Ст^^ + Ст^° + Сб^ + Сб° +
+ Сб™ + Сб^,
где Ст^
стоимость планировочных работ;
331
Основы общей и инженерной экологии
Ст“ - стоимость снятия и последующего нанесе­
ния на спланированную поверхность почвенно-рас­
тительного слоя;
Ст™ — стоимость противоэрозионных и инж енер­
но-мелиоративных мероприятий;
Сб^ —стоимость обработки нанесенного почвенно­
растительного слоя;
СбП ^ стоимость покупки и внесения в почву органических и минеральных удобрений;
Сб“^ - стоимость покупки семян и посева сель­
скохозяйственных культур;
Сб^'^ — стоимость работ по сохранению влаги на
рекультивированных площадях и т. д.
После рекультивационных работ восстановленные
земли будут давать сельскохозяйственную или иную
продукцию. Прибыль государству от реализации этой
:укции
продукции
готовой к реализации в ц /
ое на суще
/ц
на производство продукции
портировку и реализацию.
t
I
•
Эр= ЦВ - ПВ = В
X
(Ц
-
п),
где: Э
'мма чистого дохода, руб./га;
В
получен­
ной на рекультивированных зем лях и готовой
к реализации, ц/га;
Ц - средняя цена реализации продукции, руб./ц
П — затраты по производству, переработке,
транспортировке и р еал и зац и и п р о д у к ц и и .
/
332
Законодательство, управление, право и экономика
По величине чистого дохода и затратам на рекуль­
тивацию можно определить экономический эффект
рекультивационны х работ:
Э = ^ >
Ср
Ен,
где Е — нормативный коэффициент эффективности
затрат
расчетах
Е н=0,12, что соответствует сроку окупаемости зат­
рат Тн=8 лет. Однако при Е н=0,12 рекультивация
получается выгодной лиш ь в исклю чительно благо­
приятны х условиях, при значительном доходе и не­
больших затратах на рекультивацию. Поскольку тру­
доемкость рекультивационны х работ достаточно ве­
ли ка, а разры в во времени меж ду периодом затрат
на р еку л ьти вац и ю и получением эф ф екта от р е­
культивационны х работ большой, некоторые иссле­
дователи рекомендуют снизить Ен до 0,06, а Тн уве­
личить до 17 лет.
При переходе от коэф ф ициента эффективности
затрат к сроку их окупаемости Т, формула для опре­
деления эффективности рекультивации примет вид:
Т =^
< Тн,
Эр
Сроки окупаемости затрат на восстановление ре­
культивированных земель под сельскохозяйственные
культуры , по данны м разли чн ы х исследователей,
колеблю тся в очень ш ироких пределах — от 1 до
100 лет.
333
Основы общей и инженерной экологии
Исходя из этого ясна необходимость дальнейших
исследований по изучению экономической эффек­
тивности рекультивационных работ. Однако мораль­
ный эффект от рекультивации земель, нарушенных
при строительстве автомобильных дорог, абсолютно
известен. Нарушенным землям возвраш,ается пло­
дородие, они включаются в лесохозяйственное и сельскохозяйственное
использование.
Биологическое
.^
облагороживание восстановленных земель исключает
эрозию почвогрунтов, заболочивание местности,
зарастание ее сорняками и приводит в целом к оздо­
ровлению ландшафтной и экологической обстановки в при дорожной полосе.
Создание экологически безопасного автомобиля
требует затрат на его производство. От этого будет
зависеть экологическии уровень эксплуатации под­
вижного состава, что предопределяет наличие мате­
риальных, финансовых и трудовых ресурсов. Поэто­
му необходима оценка влияния изменения экологи­
ческих последствий эксплуатации автомобильного
природную
механизма
стимулирования сниж ения загрязнения окруж аю ­
щей среды выбросами вредных вепцеств при эксплу­
атации автотранспорта. Такж е особое внимание уде­
ляется выпуску экологически безопасных автомо­
билей, эксплуатации при минимальны х отрицательприродную
установлению
загрязняю щ их веществ
ную среду, когда источником платеж ей является
334
Законодательство, управление, право и экономика
прибыль предприятия, и последнее будет заинтере­
совано в сниж ении массы выбросов вредных веществ
двигателями в атмосферу.
Ущерб от загрязнения воздушной среды опреде­
ляется к а к сумма локальны х ущербов, характери­
зующ их отрицательное воздействие загрязнения ат­
мосферы на отдельные объекты — население, про­
мышленность, коммунальное, сельское и лесное хо­
зяйство.
ельныи
повышением заоолеваемости населения, что увели­
чивает затраты на лечение, оплату бюллетеней, в
результате чего идет снижение национального до­
хода.
Расчет ущ ерба в денежном вы раж ении сложен,
что объясняется увеличением заболеваемости насе­
л ен и я, сокращ ен и ем п родолж и тельн ости ж и зн и ,
преж деврем енной смертью . Трудно учи ты ваю тся
ф акторы , п ри водящ и е к сн и ж ен и ю урожг
сельскохозяйственных культур, ухудшению качества
продукции, гибели ж ивотны х и т. д.
Существуют определенные зависимости, по кото­
рым можно рассчитать локальн ы е ущ ербы от з а ­
грязнения атмосферы в заданном интервале уровня
загрязнения.
И нтегральная оценка экономического ущерба от
окруж аю щ ую среду рассчиты
формуле
С = Слитосферы
^ -Ь Сатмосферы + С
_
+
С
гидросферы
+ С животных + с
микроорганизмов
растительности
-I-
Основы общей и инженерной экологии
п
Собщ. = Х“ С
п=1
m
инженерн.
к
+ 5 ^ 0 эколог. 4- У^С социал.’
т “ 1
к=1
где: п, т , к — число последствий одного вида.
В настоящее время необходимо совершенствова­
ние механизма платы за выбросы и сбросы загряз­
няющих веществ, разработка и внедрение нормати­
вов платы на компенсацию ущерба от различных
видов вредного воздействия на окружающую среду
— шумового, теплового, электромагнитного, радиа­
ционного и т. д. Также необходима разработка сис­
темы экономического м еханизм а рационального
природопользования.
Система экономического регулирования природо­
пользования должна содержать три составляющие:
—нормативы ресурсосбережения, чистоты продук­
ции и загрязнения окружающей среды;
—систему платежей, санкций и льгот за соблюде­
ние нормативов и отклонение от них;
— систему контроля за соблюдением экономиче­
ских условий природопользования.
10.4. Управление охраной окружающей срелы
Ч еловек —самое могущественное существо в био­
сфере, способное изменить нормальное функциони­
рование экологических систем.
Человеческое мышление до настоящего времени
опиралось, да и опирается, на положительную об­
ратную связь, управляя и властвуя над природой,
что привело к эффективной индустриализации, ав336
Законодательство, управление, право и экономика
томатизации технологических процессов и нерацио­
нальному использованию природных ресурсов, раз­
рушению природной среды, что, в свою очередь, ве­
дет к снижению качества человеческой жизни. Все
это предполагает осуществление охраны окружаю­
щей среды. Но мероприятия по охране окружаю­
щей среды немыслимы без управления.
У правление - элемент, функция систем различ­
ной природы — биологических, технологических,
социальных, обеспечивающих сохранение их опре­
деленной структуры, поддержание режима деятель­
ности, реализацию их программ и целей. Сложив­
ш аяся на сегодняшний день система управления
экологической деятельностью и контроля за приро­
допользованием сложна и имеет много звеньев.
Ведущая роль в этой системе принадлежит Ми­
нистерству охраны окружающей среды и природных
ресурсов. Оно отвечает за формирование и реализа­
цию экологической политики, выработку стандар­
тов и нормативов качества окружающей среды.
Управление и контроль за отдельными видами
природных ресурсов, к которым относятся земель­
ные, водные, лесные и пр. ресурсы, осуществляют
специализированные ведомства и надзоры. Монито­
ринг за гр я зн е н и й , в том числе рад и ац и о н н ы х ,
осуществляет федеральный комитет по гидрометео­
рологии и мониторингу окружающей среды.
Содержание управления охраной приро Л
приятии определено стандартом ГОСТ 24525.4-80
«Управление охраной окружающей среды».
337
Основы общей и инженерной экологии
Управление охраной окружающей среды на пред­
приятии включает решение следующих вопросов,
направленных на предотвращение социальных по­
следствий вредного воздействия предприятия на
окружающую среду и здоровье человека:
1.
Планирование мероприятий по охране окру­
жающей среды, определение заданий подразделения
предприятия по выполнению требований охраны
природной среды, использование попутных и побоч­
ных продуктов производства, выбросов и сбросов.
охране
родной среды, состоящее в экологической экспертизе
технической документации на продукцию и техноло
гические процессы, а также приведении их в соответ
нормами
соот
охраны
уменьшения и полной ликвидации вредного воздей­
ствия побочных продуктов на природную среду.
4. Метрологическое обеспечение контроля загряз­
нения окружающей среды (обеспечение методов и
средств контроля качества среды).
5. Материально-техническое обеспечение пооводимых мероприятии по охране окружаю щ ей среды.
6. Обеспечение нормального функционирования
средств охраны природы (техническое обследование
устройств и установок по улавливанию, очистке и
обезвреживанию выбросов и отходов).
7. Повышение квалификации руководящих работ­
ников, специалистов
окружающей среды.
338
Законодательство, управление, право и экономика
8.
Контроль и регулирование выполні
приятий по охране окружающей среды, вкл
роль уровней выбросов и сбросов веществ
предуп­
реждению и ликвидации аварийных ситуаций.
9.
Учет и отчетность по охране окруж аю щ ей сре­
ды, анализ результатов контроля состояния окру­
жаю щ ей среды и использование их при планироваНИИ природоохранной деятельности.
10. Финансовое обеспечение работ по охране о к ­
ружаю щ ей среды.
11. Оценка эффективности управления охраной
окружающей среды по техническим, экономическим,
экологическим и социальным показателям.
Согласно информационной модели системы «ав­
томобильный транспорт —воздуш ная среда» осуще­
ствляется управление выбросами отработанных га­
зов на автомобильном транспорте:
—оперативное управление, подразумевающее осу­
ществление мероприятий по улучш ению конструк­
ций и технологий в целях обеспечения м иним аль­
ных выбросов токсичных веществ;
— тактическое управление, к которому относят­
ся м ероприятия по использованию потенциальных
возможностей транспортных средств и аппаратов,
преобразующих химическую энергию топлива в м е­
ханическую работу, а такж е м ероприятия, проводи­
мые в м асш табе реги он а, — градострои тельн ы е,
организационные, технические. П ри этом осуществданны х
состоянии атмосферы в регионе;
О
339
Основы общей и инженерной экологии
— стратегическое управление, при котором ме­
роприятия осуществляются в масштабе отрасли, го­
сударства, на основании региональных банков дан­
ных о состоянии воздушной среды в регионах; при
этом осуш;ествляется национальный мониторинг. З а­
грязнение окружаюш;ей среды транспортными средствами формируется при движении их в по’гоке, поэтому на уровне потока и определяется эффектив­
ность мероприятий, проводимых в транспортной
системе, по охране окружаю щ ей среды. Одновре­
менно экологические характеристики транспортно­
го потока являю тся исходными для использования
их в градостроении.
В управлении охраной окружающей среды на пред­
приятии принимают участие ведущие службы и от­
делы; главный технолог, главный конструктор, энер­
гетик, механик, отделы материально-технического
снабжения, капитального строительства, производ­
ственно-техническая центральная лаборатория.
Возглавляет управление охраной природной сре­
ды на предприятии главный инженер совместно с
отделом охраны окружающ ей среды.
Д ля решения задач управления антропогенным
воздействием человека па природную среду исполь­
зуются оптимизационные модели.
Основной принцип охраны природной среды при
строительстве и эксплуатации автомобильных дорог
сводится к минимизации обпщх экологических потерь;
Ш П
R
m
in,
ijk
i=l j“l k=l
I
I
%
340
Законодательство, управление, право и экономика
где: г — абсолютно невосполнимые потери, связан­
ные с изменением биогеоценозов за пределами гра­
ниц самовосстановления, когда отдельные биологи­
ческие популяции полностью уничтожены;
г.— качественный ущерб, наносимый абиотиче­
ским экологическим элементам, то есть нарушение
рельефа и ландшафта местности, ухудшение струк­
туры почвы, изменение гидрологического режима,
микроклимата прилегающей к дороге местности;
г,^ —обратимые потери биотипа (живой природы)
в пределах самовосстановления или восстановления
с помощью человека. Абсолютные потери при стро­
ительстве дорог являются функцией интенсивности
воздействия дороги на природную среду за срок ее
эксплуатации. Обратимые потери могут изменяться
в режиме естественного природного восстановления
(самовосстановления) и в режиме принудительного
восстановления человеком.
Д ля правильного выбора мероприятий по охране
природной среды при строительстве, содержании и
эксплуатации автомобильных дорог необходимо ус­
тановление предельных уровней антропогенных на­
рушений, которые не должны превышать предель­
но допустимые экологические нагрузки. Управле­
ние охраной природы для системы «автомобиль дорога — природная среда* в настоящее время не
разработано.
Необходимы срочная разработка методик состав­
ления экологических паспортов проведения экспер­
тизы проектно-техническои документации транспорт­
ных и дорожных организаций; методик инвентари341
Основы общей и инженерной экологии
зации загрязнений и паспортизации источников
выбросов, утилизации отходов; внедрение автома­
тизированной системы анализа нормативно-технической документации по экологической безопасно­
сти автомобильного транспорта и дорожного ком п­
лекса; осуществление подготовки научно-педагоги­
ческих кадров —экологов —через аспирантуру; внедреіние-мониторинга.
На рис. 18 приведена схема управления охраной
окружающей среды
экологического менеджмента.
«
Объеісты загрязнения
Водные источники
Причины загрязнения
Технические,
смазочные
материалы
Рычаги воздействия
Общественное
мнение
—»1 Органы управления
J Законодателы:тво,
право
Рис. 18. Схема управления охраной окружающей среды
342
I
ВМЕСТО ЗАКЛЮЧЕНИЯ
«Природа не признает шуток. Она всегда се­
рьезна, всегда права. Ошибки и заблуждения ис­
ходят от людей».
И оганн Вольфган Гете
(нем ецкий писатель, натуралист,
естествоиспытатель).
Пусть XXI век будет веком экологии, веком ох­
раны природы для нынешних и будущих поколе­
ний.
Для этого необходимо помнить слова русского по­
эта Михаила Дудина:
«Не насыщ ая пищей чрева.
Жует себя двадцатый век,
И рубит, рубит ж изни древо.
Как беспощадный дровосек....
Великий разум!
Запрети ты
Рубить хотя б последний сук».
343
ОБ АВТОРАХ
Анатолий П авлович Платонов — заслуж енны й
деятель науки и техники РФ, академик академии
транспорта РФ, доктор технических наук, профес­
сор, почетный профессор Московского автомобиль­
но-дорожного университета, изобретатель СССР, под­
полковник-инженер; автор 250 научных трудов, из
них 29 авторских свидетельств на изобретения, 13
монографий в области материаловедения и эколо­
гии.
Анатольевич
государственспециалист
нтроля Департамента государственного
Ю жному Федеральному округу.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арский Ю .А , Захаров Ю.Ф. Каплуцков В.А. и др. Экоинформатика.
М., Знание, 1 9 8 8 /
2. Банников А.Г., Сб., Изв. «Знание», 1 9 8 0 /
3. Брсдский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб, СПб ГУ, 1 9 9 2 /
4. Богдановский Г.А. М., МГУ, 1994
5. Бусел А.В. Инженерная экология дорожно-строительных материа­
лов. Минск, Университет, 1997.
6. Валова В.Д. Основы экологии. М., Издательский дом «Дашков и Ко»,
2001
7. Воронцов А И ., Харитонова Н.З. Охрана природы. М., Лесная про­
мышленность, 1979.
8. Данилов А.Д., Король И.Л. Атмосферный озон. Сенсации и регільность. М.: изд-во«Химия», 1992.
9. Демина Т.А. Экология, природопользование. М., Аспект Пресс 1996.
10. Евееньев И.Е., Савин В.В, Защита природной среды при строитель­
стве, ремонте и содержании автомобильных дорог. М., Транспорт,
1989.
11. Ж уравлев В.П., Серпокрылов Н.С., Пушенко С.П. Охрана окружа­
ющей среды в строительстве. — М., изд. АСВ, 1995
12. Зайков Г.Е., Маслов С .А , Рубайло В.Л. Кислотные дожди и окру­
жающая среда. М., изд-во«Химия», 1991.
13. Колбасов О.С. Правовая охрана природы. М., Знание, 1984.
14. Карелькина Л.П. Экологические аспекты оптимизации техноген­
ных ландшафтов. СПб, Наука Пропо, 1993.
15. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охра­
на биосферы при химическом загрязнении. М., Высшая школа, 1998.
16. Маслов Н,Н., Коробов Ю.Н. Охрана окружающей среды на желез­
нодорожном транспорте. М., Транспорт, 1996.
17. Мазур И.И., Молдованов О.И. Курс инженерной экологии. М., Выс­
шая школа, 1999.
18. Путилов А.В., Кокреев А А , Пет рухин Н,В. Охрана окружающей
среды. М., Химия, 1991.
19. Плотников В.В. На перекрестках экологии. М., Мысль, 1985.
20. Платонов А П Радиоактивность и токсичность материалов. СПб.,
ГАСУ, 1993.
345
Основы общей и инженерной экологии
Z I. Платонов А Л ., Федоров В.Л. Охрана окружающей среды в строи­
тельстве. СПб, СПб ГАСУ, 2002.
22. Плотонов А.П., Панибратов Ю.П. Экология и экономика СПб СПб
ГАСУ, 2002.
23. Платонов А.П., Моисеев И.В. Основы общей экологии. Иваново
ИСИ, 1995.
24. Платонов А.П., Першин М.Н. Охрана окружающей среды в дорож­
ном строительстве. СПб, СПб ГАСУ, 1973 (книга хранится в библио­
теке конгресса США).
25. Першин М.Н., Платонов А.П., Горелов В.М. Автомобильные дороги
и охрана природы. Ленинград, ЛИСИ, 1981.
26. Ш илова Е.И., Банкина ТА. Основы учения о биосфере. Спб СПб ГУ
1994 ,.
И.В. Экологически опасные факторы. —
28. Сконнер Б. Хватит ли человечеству земных ресурсов? М., Мир, 1989.
29. Цветкова Л.О., Алексеев М.И., Усанов Б.П. и др. Экология. М., издво «АСВ», Химиздат, 1999.
30. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды.
Словарь-справочник. М., Просвещение, 1992.
31. Яницкий 0,Н. Экологическая перспектива города. М., Мысль,1987
32. Соболев И .А , Коренков И .П , Х ом чикЛ .М . и др. Охрана окружаю­
щей среды при обезвреживании радиоактивных отходов. М Энергоатомиздат, 1989.
33. Ш евцов К.К. Охрана окружающей среды в строительстве. М., Выс­
шая школа, 1994.
34. Парниковый эффект, изменение климата и экосистемы. / / Под
ред. Б. Болина, Б.Р. Дееса и др. Перевод с английского. Ленинград
Гидрометеоиздат, 1989.
35. Сборник нормативных актов по охране природы. Юридическая
литература. М., 1978.
36. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52 04 1 8 6 89. М., 1991.
37. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология. СПб, Химия, 1995.
38. Экоинформатика. Теория. Практика. Методы и системы. Санкт-Пе­
тербург, Гидрометеоиздат, 1992.
ОГЛАВЛЕНИЕ
От авторов.................................................................................... 3
Глава
1.1.
1.2.
1.3.
1. Основы общей экологии......................................5
Основные термины, понятия и определения.......5
Из истории экологии................................................ 11
Древо экологии. Взаимосвязь с другими науками.
Задачи экологии.........................................................23
Глава 2. Природная среда. Состав, структура,
роль в ж и зн и .......................................................... 34
2.1. Литосфера. Почвы .................................................... 35
2.2. Атмосфера ....................................................................43
2.3. Гидросфера .................................................................. 74
2.4. Биосфера ...................................................................... 99
2.5. Уровни организованности ж и зн и ...................... 111
2.6. Техносфера ................................................................ 133
Глава 3. Проблемы цивилизации в области
сохранения качества окружающей
природной с р е д ы ................................................135
3.1. Экологическая ситуация в области состояния
качества окружающей природной среды ....... 135
3.2. Энергетические проблемы.................................... 138
3.3. Демографическая и продовольственная
проблемы.................................................................... 141
3.4. Парниковый эффект............................................... 143
3.5. Озоновые дыры ........................................................ 145
347
3.6. Кислотные дожди ................................................... 147
3.7. Деградация наземных экосистем...................... 151
3.8. Противогололедные материалы и окружающая
среда............................................................................ 157
3.9. Окружающая среда и коррозионные
процессы .................................................................... 164
3.10. Особенности системы «город — окружающая
ср еда............................................................................ 171
Глава 4. Транспорт и окружающая ср ед а .................176
4.1. Виды транспорта. Характеристика
транспортной системы........................................... 176
4.2., Железнодорожный транспорт............................ 178
'4.3. Автомобильный транспорт................................... 182
4.4. Демография и автомобилизация........................ 192
4.5. Морской транспорт................................................. 1 9 5
4.6. Космический транспорт......................................... 200
4.7. Потребление источников энергии
человечеством ........................................................... 204
4.8. Пути экономии энергетических ресурсов....... 213
4.9. Дорожные инженерные устройства
и окружающая среда.............................................. 224
Глава 5. Радиоактивность строительных
материалов...........................................................238
5.1. Радиационная экология......................................... 241
5.2. Ионизирующее излучение. Виды, термины
и определения........................................................... 241
5.3. Естественная радиоактивность
строительных материалов..................................... 249
5.4. Радон как один из источников
радиоактивности строительных материалов .. 253
5.5. Техногенная радиоактивность
строительных материалов..................................... 254
Глава 6. Токсичность строительных материалов ... 260
6.1. Токсичность материалов естественного
происхождения ........................................................ 260
348
6.2. Токсичность материалов техногенного
происхождения .......................................................... 263
6 .3 . Токсичность искусственных
строительных материалов..................................... 269
Глава 7. Требования к строительным м атериалам
по радиоактивности.
О рганизация к о н т р о л я ....................................271
7.1. Радиоактивность строительных материалов .. 271
7.2. Организация контроля радиоактивности
и отбор проб дисперсных каменных
материалов .................................................................. 274
7.3. Измерение концентрации радионуклидов ...... 275
7.4. Удельная активность строительных
материалов .................................................................. 277
7.4. Методы контроля и приборы для измерения
уровней радиации..................................................... 278
Глава 8. Основные принципы
радиационной безопасности.
Н ормативно-техническая документация ... 282
8.1. Принципы радиационной безопасности .......... 282
8.2. Нормативно-техническая документация.
Область применения ................................................ 285
Глава 9. Экологическое качество окруж аю щ ей
среды .......................................................................
9 .1 . Стандарты качества природной с р е д ы .............
9.2. Экологическая экспертиза ....................................
9.3. Контроль за состоянием окружающей среды.
Антропогенный мониторинг.................................
291
291
299
306
Глава 10. Законодателы ;тво, управление,
право и эк о н о м и к а ............................................312
10.1. Законодательство в области охраны
окружающей среды ................................................... 312
10.2. Права и ответственность за нарушение
природоохранного законодательства ............. 322
349
10.3. Экономические аспекты охраны
окружающей среды ................................................. 325
10.4. Управление охраной окружающей ср еды ...... 336
Вместо за к л ю ч ен и я ...............................................................343
Об а в т о р а х ................................................................................. 344
Л и тер атур а................................................................................345
\
I
I
Издательство
еникс
г. Ростов-на-Дону
сообщает об открытии и
В г. Москве
своего представительства
для работы с покупателями
в г. Москве и Московской области.
Тел ./ф акс: 196-08-43
Адрес: ул. Маршала Новикова, д. 1,
вход со двора
(М «Октябрьское поле»)
e-maii: fenikc-m@mtu-net.ru
Моисеенко Сергей Николаевич
ч
4'
•>
1%
:
-
.
Серия
«Учебники и учебные пособия»
Анатолий Павлович Платонов,
Виталий Анатольевич Платонов
ОСНОВЫ
ОБШЕЙ И ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ
Ответственный
за выпуск:
Редактор:
Корректор;
Художник:
Верстка:
Баранчикова Е.
Федоров И.
Тарасенко Н.
Лойкова И.
Пат'/лова А.
Лицензия ЛР № 06 5 1 9 4 от 2 июня 1997 г.
Сдано в набор 2 1 .0 9 .2 0 0 2 г. Подписано в печать 2 5 .1 0 .2 0 0 2 г
Ф орм ат 84x108 '/зг- Бумага типографская.
Гарнитура Школьная.
Тираж 10 ООО. Заказ N» 2894.
Издательство «Феникс»
344007, г. Ростов-на-Аону,
пер. Соборный, 1 7
Отпечатано с готовых диапозитивов в ФГУИПП «Курск»
305007, г. Курск, ул. Энгельса, 109.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
16 530 Кб
Теги
obshey, osnovy, ekologia, platonoval, 4080, injenernoy
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа