Учебное пособие для самостоятельной работы студентов высших учебных заведений
реклама
Учебное пособие для самостоятельной работы студентов высших учебных заведений МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО НИЖЕГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ И.Е. Постнов, Г.Б. Ионова ЭКОЛОГИЯ Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по агрономическим специальностям Н.Новгород, 2009 УДК 502 ББК 28.08 Постнов И.Е., Ионова Г.Б. Экология: Учебное пособие/Под общей редакцией И.Е.Постнова.- Н.Новгород: Нижегородская гос. с.-х. академия, 2009. - 148 с. В учебном пособии изложены основные теоретические положения экологии, вопросы взаимоотношений человека с окружающей природной средой в эпоху научнотехнического прогресса, современного состояния и охраны объектов биосферы. В специальных разделах рассмотрены вопросы сельскохозяйственной экологии, связанные с химизацией сельскохозяйственного производства. Приведены новые данные по состоянию биоразнообразия территорий Нижегородской области, видам животных, включенным в Красную книгу. Акцентировано внимание на перспективных направлениях использования в системе агропромышленного комплекса малоотходных и безотходных технологий. Учебное пособие предназначено для студентов агрономического факультета, может быть полезным при изучении экологии студентами, обучающимся по другим сельскохозяйственным направлениям. Ил. 3. Приложений 1. Библ. 61. Печатается по решению редакционно-издательского совета Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии. Рецензенты: зав. кафедрой экологии Нижегородского государственного университета, д. б. н., профессор Д.Б. Гелашвили, зав. кафедрой общего земледелия НГСХА, д. с.-х. н., профессор В.В. Ивенин. © Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 2004 © Постнов И.Е., Ионова Г.Б., 2004 ПРЕДИСЛОВИЕ Издание настоящего пособия продиктовано необходимостью помочь студентам агрономических и других специальностей сельскохозяйственного вуза в изучении вопросов общей и сельскохозяйственной экологии, вытекающих из особенностей ведения сельскохозяйственного производства, в частности, экологических сельскохозяйственного вопросов, производства: связанных применением с в химизацией земледелии и растениеводстве минеральных удобрений и средств защиты растений; экологических проблем, связанных с ведением промышленного животноводства, а также экологизацией сельскохозяйственного производства путем создания малоотходных технологий в системе агропромышленного комплекса на основе использования современных биотехнологий переработки отходов производства. Цель настоящего экологических учебного проблем пособия – сельскохозяйственной раскрыть особенности экологии, современных экологических проблем сельскохозяйственного производства, вопросов рационального использования природных ресурсов: водных бассейнов, почв, растительного и животного мира, а также охраны атмосферного воздуха. В пособии делается акцент на важнейших экологических вопросах и проблемах, которые необходимо знать и представлять их масштаб и остроту каждому будущему специалисту сельского хозяйства независимо от профиля его предстоящей работы. В пособии приведены данные по состоянию биоразнообразия (растительного и животного мира) территорий Нижегородской области: площади лесов, видам животных, включенных в Красную книгу (том "Животные") Нижегородской области, а также данные по списку редких и исчезающих животных, включенных в новое издание Красной книги РФ; данные по масштабам применения минеральных удобрений, состоянию экологической обстановки в РФ и Нижегородской области; загрязненности объектов окружающей природной среды и методам контроля их состояния, особенно получившим в последние годы значительное развитие - биологическим методам. Задачами данного пособия являются следующие: - сфоpмиpовать у студентов принципы экологического подхода к явлениям пpиpоды и общества, - помочь понять смысл совpеменных пpоблем взаимодействия пpиpоды и общества; - научить студентов pазбиpаться в пpичинной обусловленности возможных негативных воздействий тех или иных пpоизводств на окpужающую пpиpодную сpеду и в связи с этим квалифициpованно оценивать напpавленность и последствия конкpетной хозяйственной деятельности на пpиpодную среду; - увязывать pешения пpоизводственных задач с соблюдением пpиpодоохpанных тpебований; - выpабатывать и пpинимать научно обоснованные pешения по вопpосам охpаны природы. 1. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА, ЕЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Экология - это часть биологии, изучающая взаимоотношения живых организмов между собой и средой их обитания. Экология изучает взаимоотношения всех живых организмов (растений, животных, грибов, микроорганизмов) во всей их совокупности факторов окружающей среды, в которых они живут при данных физических, химических, климатических, космических и других условиях. Экология рассматривает не только то, как складываются взаимоотношения между живыми организмами, с одной стороны, но и, с другой стороны, как факторы неживой природы оказывают влияние на живые организмы. В связи с этим при изучении экологии уделяется большое внимание влиянию на биосистемы температуры, влажности, химического состава среды, солнечной радиации и др. Понятие «экология» в последние годы существенно расширилось. Это связано с тем, что экология - наука системная, она рассматривает явления окружающего нас мира во всей совокупности взаимосвязей и во всей совокупности разнообразных факторов природной среды и использует в методологическом подходе к явлениям окружающего мира не только чисто биологические методы исследования, но и методы других наук: физических, химических, технических, социальных, философских и др. Системный подход к явлениям природы в современной экологии и широта самого понятия "экология" нисколько не означают вольного и, тем более, порой вульгарного использования этого термина, подобно тому как он используется в словосочетании "плохая экология". Экология является системной наукой и не только потому, что в ее научном арсенале широко используются методы других научных дисциплин, но и потому, что предметом ее исследования являются различные биологические системы: популяция, биоценоз, биотоп, экосистема, биогеоценоз, биосфера, требующие системного подхода при их изучении. Основной метод исследования в экологии - многофактоpный анализ. Это означает, что любое явление в экологии рассматривается c позиций действия целого ряда факторов как биотической, так и абиотической природы. Предметом исследования экологии являются как отдельные биологические виды, так и биологические макросистемы (популяции, биоценозы, экосистемы) и их динамика во времени и пространстве. В экологии объективно выделяют подразделения, изучающие органический мир на уровне особи (организма), вида, популяции, биоценоза, экосистемы и биосферы. В связи с этим можно четко выделить аутэкологию (экологию особей), демэкологию (экологию популяций), эйдэкологию (экологию видов) и синэкологию (экологию сообществ). Говоря о живых организмах и их отношениях со средой обитания, следует иметь в виду всю совокупность живых организмов, куда входит и человек, поскольку он такая же часть живой природы, как и другие биологические виды на Земле. Основополагающим понятием биологической системы в экологии является "биосфера". Биосфера - это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены деятельностью живых организмов. Более простое, но менее точное определение биосферы - это целостная оболочка Земли, населенная живыми организмами. Биосфера – это самая большая экологическая система (экосистема). Кроме живых организмов, в нее входят атмосфера, гидросфера и верхний слой каменной оболочки Земли литосферы, представляющие части жизненной среды этих организмов, и являющиеся в значительной степени продуктом их жизнедеятельности как в настоящее время, так и в прошлые геологические эпохи. В составе биосферы различают: живое вещество, биогенное вещество, биокосное вещество, радиоактивные вещества и рассеянные атомы. Живое вещество - это живые организмы все вместе взятые (растения, животные, микроорганизмы); биогенное вещество - органические и органо-минеральные вещества, созданные живыми организмами на протяжении всего существования Земли (каменный уголь, торф, нефть и др.); биокосное вещество – продукт синтеза живого и неживого (осадочные породы органического водоемов); происхождения, почва, донный косное вещество – осадочные ил, вода обитаемых породы магматического происхождения, вода, информация. Функциями живого вещества являются: 1. газовая - которая заключается в поглощении и выделении газов; 2. концентрационная – связана с накоплением в живых организмах химических элементов; 3. окислительновосстановительная – проявляется в химическом превращении веществ, содержащих атомы с переменной степенью окисления; 4. биохимическая – лежит в основе питания, дыхания, выделения. Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают возможным или невозможным существование живых организмов. В атмосфере живые организмы встречаются до высоты 25 - 28 км, в литосфере - на глубину 6 - 7 км, гидросфера заселена полностью, включая 0, 5 км дна, то есть около 12, 5 км. На все живы организмы в биосфере действуют факторы окружающей среды. Различают три группы факторов окружающей среды: абиотические, биотические, антропогенные. Абиотические факторы играют основную роль в жизни и эволюции живых организмов, обеспечивая их приспособление к условиям среды. У каждого организма по отношению к абиотическим факторам есть оптимальные потребности и крайние значения, за которыми невозможно их существование (рис.1). Рис.1 Действие абиотического фактора на живые организмы Если количественное действие фактора выходит за крайние значения, происходит ограничение жизнедеятельности организма, а сам фактор называют лимитирующим (ограничивающим). Абиотические факторы подразделяют на физические (температура, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление и иные факторы, определяющие климатические и погодные условия, а также различные виды излучений) и химические (газовый состав воздуха, химические состав воды, почвы, пищи и др.). Биотические факторы взаимоотношений подразумевают живых организмов друг все с возможные другом. Они формы бывают внутривидовые (демографические и экологические) и межвидовые (симбиоз, антибиоз, конкуренция, нейтрализм, паразитизм, хищничество). Антропогенные факторы - это формы деятельности человека и человеческого общества. Антропогенные изменения могут быть преднамеренными и попутными. Они приводят к изменению ландшафтов (распашка степей, вырубка лесов, строительство водохранилищ), к изменению состава биосферы и сложившегося круговорота веществ в ней, включению в него новых, ранее неизвестных в природе веществ, к изменению энергетического и теплового баланса, широкомасштабным изменениям в биоте (сокращение видового разнообразия, интродукция отдельных видов, выведение новых сортов растений и пород животных). Под влиянием экологических факторов живые организмы приспосабливаются (адаптируются) к изменяющимся условиям внешней среды. Способность к адаптации – одно из основных свойств живого, так как она обеспечивает возможность выживания и размножения живых организмов. Структура биосферы. В упрощенном виде уровни организации биосферы выглядят следующим образом: популяция биогеоценоз экосистема биоценоз биосфера. Популяция – это совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство. Характеристиками популяции являются численность и плотность, смертность, возрастная и половая структура, полиморфизм, эффект группы, рост и развитие. Численность – это общее число особей на данной территории или в данном объеме. Поддержание оптимальной в данных условиях численности называют гомеостазом популяции. Плотность – это число особей, отнесенное к единице площади или объема. Рождаемость – это способность популяции к увеличению численности. Смертность характеризует гибель особей в популяции и выражается числом особей, погибших за данный период. Возрастная структура популяции характеризует соотношение различных особей по возрастам и фазам развития. Она влияет на рождаемость и смертность, определяет способность к размножению в данный момент и дает возможность оценить перспективы развития популяции. Половая структура популяции, особенно доля размножающихся особей женского пола, имеет большое значение для дальнейшего роста численности. «Эффектом группы» называют улучшение физиологических процессов, ведущее к повышению устойчивости и жизнеспособности особей при объединении их в различные группы. На протяжении существования популяции меняется численность, возрастная и генетическая структуры, физиологические и другие свойства особей, то есть происходит рост и развитие популяции. Биоценоз - сообщество взаимосвязанных организмов, живущих на каком либо участке суши или водоема. Биоценоз состоит из отдельных популяций организмов. Структура биоценоза представлена продуцентами, консументами и редуцентами. Различают микробо -, мико -, фито - и зооценозы. Биотоп - относительно однородное по абиотическим факторам пространство, занятое биоценозом (биотоп - заливной луг, широколиственный лес, песчаная пустыня). Биоценоз является продуктом естественного отбора. Его выживание, устойчивое существование в пространстве и во времени зависит от характера взаимодействия составляющих популяций и возможно лишь при обязательном поступлении солнечной энергии. Как биоценоз, так и биотоп понятия безразмерные, поскольку по своему объему (биоценоз) и пространству (биотоп) они могут быть различные. Различают естественные и культурные биоценозы. Естественные биоценозы возникли естественным путем и систему, находящуюся в состоянии представляют устойчивую экологического равновесия. Искусственные, или культурные биоценозы получили название агроценозов, создаются и поддерживаются человеком с целью получения сельскохозяйственной продукции. Различают три вида агроценозов: полевой (поле, теплица, оранжерея), пастбищный, ферменный (коровник, свинарник, птичник, зоопарк, виварий). Экосистема – это любое сообщество живых организмов и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое, возникающее между отдельными экологическими компонентами. Автор термина «экосистема» А. Тенсли определял ее как сочетание биотопа и биоценоза. Экосистема представляет собой комплекс, в котором между биотическими и абиотическими компонентами происходит обмен веществом, энергией и информацией. В качестве экосистемы можно рассматривать и грядку в теплице, и пруд, и луг, и лес, и космический корабль, и биосферу в целом. Выделяют экосистемы различного ранга: микроэкосистемы (небольшой водоем, труп животного), мезоэкосистемы (лес, пруд, река), макроэкосистемы (океан, континент), глобальные экосистемы (биосфера). Основными взаимоотношениями живых организмов в экологической системе являются трофические (пищевые) связи. Первый трофический уровень занимают автотрофные организмы. Это зеленые растения, фото - и хемосинтезирующие бактерии. Остальные организмы, входящие в состав биоценоза, прямо или косвенно зависят от снабжения энергией, аккумулированной растениями в процессе фотосинтеза. Второй трофический уровень образуют травоядные животные, которых называют консументы 1 порядка. Плотоядных животных, питающихся травоядными, называют консументами 2 порядка (первичные хищники). Они находятся на третьем трофическом уровне. Четвертый трофический уровень занимают вторичные хищники – консументы 3 порядка. Уровней потребления может быть от двух до пяти, редко больше шести. Важным компонентом биоценоза являются редуценты (деструкторы), обеспечивающие минерализацию органических остатков. В основном, это бактерии и грибы. На основе трофических связей в экосистемах складываются потоки энергии от продуцентов через различные уровни консументов к редуцентам, определяющие, в определенной закономерности, численность и биомассу организмов в биоценозах. Благодаря трофическим связям происходит трансформация биогенных веществ и аккумуляция энергии с последующим распределением между видами и популяциями. Трофические цепи основываются на втором законе термодинамики, согласно которому часть энергии всегда рассеивается в виде тепловой. Трофические цепи, начинающиеся с фотосинтезирующих организмов, называют пастбищными цепями (цепями выедания, цепями потребления). Цепи, начинающиеся с трупов и экскрементов животных, называют детритными цепями разложения. Трофические цепи переплетаются и образуют трофические сети. Графическое изображение пищевых взаимоотношений получило название экологической пирамиды. Различают пирамиды чисел,биомасс,энергии(рис.2). в Рис.2. Виды экологических пирамид: а – пирамида чисел; б – пирамида биомасс; в – пирамида энергии. Заштрихованные прямоугольники и цифры в скобках обозначают чистую продукцию Высота пирамиды пропорциональна длине пищевой цепи, то есть числу содержащихся в ней трофических уровней. Пирамида чисел – это первое приближение к изучению трофической структуры экосистемы. Она строится путем подсчета количества особей на каждом трофическом уровне. Пирамида биомасс более полно отображает пищевые взаимоотношения, так как она показывает биомассу в пересчете на сухое вещество в данный момент на каждом уровне пищевой цепи. Пирамида энергии показывает эффективность преобразования энергии, продуктивность пищевых цепей. Она строится путем подсчета количества энергии, аккумулированной единицей поверхности за единицу времени и используемой организмами на каждом трофическом уровне. Близким к экосистеме понятием является биогеоценоз. По В.Н. Сукачеву, биогеоценоз – это однородная природная система функционально взаимосвязанных организмов и их среды обитания, характеризующаяся определенным энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена вещества и информации. Биогеоценоз – понятие территориальное и относится к таким участкам суши, которые заняты фитоценозами. В норме, наземные экосистемы (биогеоценозы) представляют собой устойчивые системы, в которых существует экологическое равновесие. Устойчивость зависит от рождаемости и смертности, обеспеченности пищевыми ресурсами, от динамики поступления энергии. Динамические изменения в экосистемах возможны в форме флуктуаций, когда колебание численности происходит около средних величин, и в форме обратимых сукцессий (закономерных сезонных, годовых, многолетних изменений), связанных с климатическими циклами, и поступательных необратимых сукцессий, чаще всего, связанных с последствиями антропогенной деятельности. Сукцессии бывают первичные, когда происходит заселение материнской породы, и вторичные, когда наблюдается восстановление сообщества после нанесенных повреждений. Круговорот веществ в биосфере предполагает многократное их участие в процессах, протекающих в атмосфере, литосфере, и биологических организмах. Он подразделяется на геологический круговорот между океаном и сушей и биологический круговорот, составленный из отдельных биогеохимических круговоротов веществ и химических элементов (С, N, P, O, S ,H и др.) между живыми организмами и почвой в наземных экосистемах, между живыми организмами и водой в водных экосистемах. Биологический круговорот основан на двух взаимно противоположных процессах: аккумуляции химических элементов в живых организмах и высвобождении их в процессе разложения и минерализации через экскременты или после отмирания растений, животных и других организмов. Литература: 1. Агpоэкология/Под pед. д.с.-х.н. В.А.Чеpникова и к.геогp.н. А.И.Чекеpеса.- М.: "Колос", 2000.- 536 с. 2. Небел Б. Наука об охpане окpужающей сpеды: Как устpоен миp/Пеp. с англ.: В 2 томах.- М.: Миp, 1993. 3. Одум Ю. Основы экологии/Пеp. с англ. - М.: Миp, 1987. 4. Реймеpс Н.Ф. Пpиpодопользование: Словаpь-спpавочник. М.: Мысль, 1990. - 639 с. 5. Телитченко М.М., Остpоумов С.А. Введение в пpоблемы биохимической экологии: Биотехнология, сельское хозяйство, охpана сpеды.М.: Наука, 1990. - 288 с. Вопросы для самостоятельного контроля: 1.Биосфера и место в ней человека. Человек как часть экологической системы. 2. Понятия экосистемы, биогеоценоза, биоценоза, агроценоза, биотопа, популяции. 3. Структура биоценоза (продуценты, консументы, редуценты). Трофические взаимоотношения организмов в биоценозе, пищевые цепи и экологические пирамиды. Энергетическая закономерность Линдермана. 4. Учение об окружающей среде. Значение работ В.И. Вернадского в развитии учения об окружающей среде. Живое, биогенное и биокостное вещество биосфеpы. 5. Компоненты биологические. окружающей среды: физические, химические, 6. Факторы окружающей среды: биотические, абиотические, антропогенные. 7. Экологическое равновесие, причины вызывающие его нарушение. 8. Биологический и геологический круговороты веществ и энергии в биосфере. 9. Природные ресурсы. Возобновимые и невозобновимые. Исчерпаемые и неисчерпаемые. 10. Основные задачи экологической науки. 2. ЧЕЛОВЕК И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА. УСЛОЖНЕНИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДОЙ В ЭПОХУ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА Взаимоотношения человека, человеческого общества с окружающей природной средой условно можно подразделить на период его приспособления к окружающей среде без серьезных последствий для своей жизни и период, когда происходят как целенаправленные, так и непредвиденные изменения, связанные с возрастанием численности людей на планете, значительным развитием промышленного производства, сельского хозяйства, транспорта, увеличением эксплуатации природных ресурсов. На сегодняшний день человек использует более 50 % суши, извлекает из недр Земли ежегодно 100 млрд т рудных ископаемых, сжигает 7 млрд т условного топлива, выплавляет более 800 млн т металлов, вносит более 500 млн т удобрений, более 4 млн т пестицидов, использует от 2 до 5 миллионов химических соединений, вырубает 30 млн га лесов, из которых 17-19 млн га тропические леса. Следствием указанной деятельности является загрязнение атмосферного воздуха, поверхностных и грунтовых вод, почвы, накопление различных отходов производства. В границах биосферы формируется новое состояние природы, определяемое как биотехносфера. Загрязнение окружающей природной среды Загрязнение биосферы можно подразделить на ингредиентное (отходы добывающей и перерабатывающей промышленности, остатки удобрений и пестицидов, выхлопные газы автотранспорта, бытовые отходы и др.), параметрическое (тепловое, световое, электромагнитное, шумовое, радиоактивное), биоценотическое (нарушение баланса и численности популяций), деструкционное (изменение структуры земной поверхности в результате эрозии, осушения, строительства, пожаров, зарегулирования стока рек и пр.). Большое воздействие на окружающую природную среду оказывает интенсификация промышленного производства, развитие транспорта и энергетики, химизация земледелия и быта. Эти сферы хозяйственной деятельности вовлекают в биологический круговорот большое количество веществ, из которых огромное большинство не природного происхождения, а поэтому чуждо природе. Из них значительное количество является токсичными для живых организмов. Вещества не природного происхождения в экологической литературе получили название ксенобиотиков (от греческого xenos - чужой и bios - жизнь - чужеродные для живых организмов - промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т. д.). Количество поступающих ксенобиотиков в ОПС ныне измеряется величиной 20-30 млрд. тонн в год, видов таких веществ насчитывается от 5 до 10 миллионов, из них только 100 тыс. естественного происхождения, остальные являются ксенобиотиками. Поступление ксенобиотиков в окружающую среду привело к загрязнению водоисточников, почв, воздуха, кормов и пищевых продуктов. Постоянное поступление токсичных веществ в ОПС приводит к отрицательным воздействиям на биоценозы, нарушает сбалансированность экологических систем и часто ведет к их полной деградации. Загрязнение окружающей природной среды проявляется: 1. В накоплении большого количества промышленных, бытовых и животноводческих отходов локально в одном месте. 2. В образовании и поступлении в природные водоемы и почвенные горизонты сточных вод. 3. В загрязнении атмосферы твердыми и газообразными веществами. 4. В загрязнении природных компонентов радионуклидами (радиоактивными веществами), 5. В наше время появились и особые виды загрязнения среды, например, электромагнитное загрязнение, связанное с передачей электроэнергии по ЛЭП, с работой радио и телепередающих станций, а также тепловое загрязнение атмосферы, вызванное сжиганием большого количества минерального и органического топлива, акустическое (шумовое) «загрязнение» среды, вибрация. Актуальнейшая на сегодняшний день - проблема загрязнения природных водоемов. Возрастающее с каждым днем загрязнение их разнообразными веществами сопровождается деградацией экологических систем водоемов и катастрофическим уменьшением ресурсов чистой пресной воды. Одной их важнейших проблем человечества ныне является проблема качества природных вод, она стала ныне глобальной. Источниками загрязнения водоемов являются промышленные предприятия химической, нефтехимической, металлургической, пищевой и других отраслей проиводства, а также сельское хозяйство (в частности сточные воды предприятий по промышленному выращиванию животных), автотранспорт (отходы и утечка ГСМ), строительная индустрия, бытовые стоки населенных пунктов и особенно крупных городов. По физическому состоянию загрязнения окружающей среды подразделяют на - твердые, жидкие, аэрозольные. Приоритетные компоненты загрязнений в атмосферном воздухе - сернистые газы (SO2, SO3), оксиды азота, угарный газ, бенз(а)пирен, пыль, сажа; в водоемах - нефть и нефтепродукты, фенолы, металлоорганические соединения, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), соли тяжелых металлов: свинца, меди, никеля, кадмия, цинка и др., а также органические вещества и микроорганизмы в коммунальных и животноводческих сточных водах. В результате усложнения взаимоотношений между человеческим обществом и окружающей средой возникают экологически проблемные ситуации: экологические проблемы, кризисы и катастрофы. Экологические проблемы - любые явления, связанные с заметным воздействием человека на природу, или обратным воздействие природы на человека, его экономику и хозяйственную деятельность в виде стихийных бедствий, климатических возмущений и т.п. По масштабам воздействия на природную среду подразделяются на глобальные (загрязнение Мирового океана, потепление климата, разрушение озонового экрана планеты), региональные (загрязнение европейских рек Дуная и Рейна, выпадение кислотных осадков над странами Скандинавии, опустынивание в некоторых районах Африки), национальные (загрязнение реки Волги, озера Байкал), локальные (загрязнение окружающей территории вокруг промышленных предприятий, крупных автострад. Экологические кризисы - явления, состоянием взаимоотношений характеризующиеся напряженным человека с природой. Экологическая катастрофа - быстрое, как правило, катастрофическое изменение элементов биосферы, приводящее к коренной перестройке экосистемы в целом или ее компонентов, необратимое природное явление. Для оценки состояния окружающей среды выделяют следующие градации: 1) естественное состояние, при котором в экосистемах наблюдается антропогенное воздействие, не изменяющее фоновый уровень; 2) равновесное состояние, при котором скорость восстановительных процессов выше или равна темпу нарушений; 3) кризисное состояние, когда антропогенные нарушения превышают по скорости естественно-восстановительные процессы, но сохраняется естественный характер экосистем; 4) критическое состояние, при котором происходит обратимая замена прежде существовавших экосистем под антропогенным воздействием на менее продуктивные; 5) катастрофическое закрепления состояние - трудно обратимый процесс малопродуктивных экосистем; 6) состояние коллапса, при котором наблюдается необратимая потеря биологической продуктивности, биомасса экосистемы стремится к нулю. По медико-социальной шкале выделяют регионы: - благополучной экологической ситуации (наблюдается устойчивый рост продолжительности жизни, снижение уровня заболеваемости, детской смертности); - напряженной экологической ситуации (в этих регионах отдельные показатели здоровья людей, заболеваемость достоверно выше нормы, но это не приводит к статистически достоверным снижениям продолжительности жизни и более ранней инвалидности); - зоны экологического бедствия (здоровье населения и продолжительность жизни в них достоверно ниже, чем на аналогичных территориях, не подвергающихся подобным воздействиям); - зоны экологической катастрофы (территории смертельно опасные для постоянного проживания людей). Разработаны нормативы качества, ограничивающие поступление загрязняющих веществ в окружающую среду. К ним относятся: - санитарно-гигиенические нормативы (ПДК, ПДУ, санитарно-защитные зоны), - экологические нормативы (предельно-допустимая нагрузка), - производственно-хозяйственные (ПДВ, ПДС), - временные. ПДК (предельно допустимая концентрация) - количество вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье людей и не вызывает неблагоприятных изменений у его потомства. Единицами измерения ПДК являются мг/кг, мг/л, мг/м 3. В зависимости от путей перехода загрязняющих веществ в биосфере выделяют 4 показателя ПДК: ПДКтр (транслокационный показатель), характеризует переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; ПДК МА (миграционно воздушный показатель), характеризует переход химического вещества из почвы в атмосферу; ПДКмв переход в из почвы (миграционно - водный), грунтовые воды и характеризует водоисточники; ПДКос (общесанитарный показатель), характеризует влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и состав почвенного микробного сообщества. ПДВ (предельно-допустимый выброс) – объем загрязняющих веществ, поступающий от отдельного источника за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям в окружающей среде или опасно для здоровья человека. ПДС (предельно-допустимый сток) – масса вещества в сточных водах, максимально допустимая в установленном режиме в данном пункте в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. Для слежения за состоянием окружающей среды и прогноза возможных изменений создана система мониторинга, предполагающая постоянное наблюдение за объектами природной среды. Радикальным решением экологических проблем является изменение технологий производства, реальное внедрение малоотходных, ресурсосберегающих и энергосовместимых технологий. В перспективе для максимально рационального использования природных ресурсов и энергии, предотвращения загрязнения окружающей среды необходимо внедрение безотходных технологий. Малоотходная технология является промежуточной ступенью при создании безотходного производства. При малоотходных технологиях вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными требованиями, но часть сырья и материалов переходит в отходы на длительное хранение и захоронение. Основой безотходных технологий является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов в замкнутом цикле: первичные производственные ресурсы сырьевые ресурсы переработка переработка потребление вторичные потребление. Такое производство не оказывает неблагоприятного воздействия на экосистемы, предотвращает нарушение экологического равновесия. Рекомендуемая литература 1.Агpоэкология/Под pед. д.с.-х.н. В.А.Чеpникова и геогp.н.А.И.Чекеpеса. -М.: Колос, 2000.- 536 с. 2. Аpский Ю.М., Данилов-Данильян В.И. и дp. Экологические пpоблемы: что пpоисходит и кто виноват и что делать?- М.: МНЭПУ. 1997. - 332 с. 3. Пpотасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоpовье и пpиpодопользование в России.- М.: Финансы и статистика, 1995. -.528 с. 4. Экология, охpана пpиpоды и экологическая безопасность: Учебное пособие/Под общей pед.В.И. Данилова-Данильяна.- М.: Из-во МНЭПУ, 1997. - 774 с. . Вопросы для самостоятельного контроля 1. Взаимоотношения человека с природой в прошлые исторические эпохи. Усложнение взаимоотношение человека с окружающей средой в век научно - технической 2.Последствия транспорта. революции. интенсификации земледелия, роста промышленности, 3. Рост народонаселения и исчерпание природных ресурсов, полезных ископаемых. 4. Сокращение биологических ресурсов, видового и численного состава растений и животных. Вырубка лесов, масштабы. 5. Загрязнение окружающей среды. 6. Примеры экологических кризисов и экологических катастроф. Зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия. 7. Нормирование вредных веществ и опасных воздействий физических факторов на человека и животных. Нормативы качества. 8. Малоотходные и безотходные технологии. 3. АТМОСФЕРА КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ГЛОБАЛЬНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ. ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Атмосфера - это газовая оболочка Земли, природный неисчерпаемый ресурсом. Атмосфера имеет слоистое строение и включает тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу (термосферу), экзосферу. В тропосфере, примыкающей к земной поверхности, сосредоточено основное количество газов, которые составляют 75 % массы атмосферы. Высота верхней границы составляет 8-10 км над полюсами и 16-18 км над экватором. Здесь происходит интенсивное перемешивание воздуха по вертикали и горизонтали, сконцентрировано основное количество водяного пара и примесей, способствующих образованию облаков. Температура в тропосфере с увеличением высоты понижается на 6оС на каждый километр. Следующий слой - стратосфера. Для нее характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры -50...-56оС до высоты 25-30 км. Выше температура начинает возрастать на 6 оС на каждый километр и на уровне 46-54 км (стратопауза) достигает 0оС. На высоте 9-10 км на полюсах и 17-18 км над экватором находится озоновый экран (озоновый слой), который простирается до высоты 35 км. Количество озона при нормальных атмосферных условиях (давление 760 мм рт. ст., температура 0 оС) в зависимости от широты местности составит 2,5-3 мм. Выше стратосферы расположена мезосфера (от высоты 55 до 80 км). Она характеризуется понижением температуры, которая на высоте 80 км достигает - 70оС. Мезосфера переходит в термосферу (ионосферу), для которой характерно повышение температуры: на высоте 150 км она достигает 200оС, на высоте 200 км - 500оС на высоте 500 км - 1500оС. В этом слое происходит ионизация газов с образование ионов (N -, O-, O2-, NO2-, N+, H+, O2+ и др.). В экзосфере, простирающейся до высоты 1000-2000 км, происходит утечка водорода и гелия в космическое пространство. Состав газов в атмосфере довольно постоянный (в % по объему): азот 78,084; кислород - 20,946; углекислый газ - 0,033; аргон - 0,93; другие инертные и прочие газы (N20, NO2, CH4) - тысячные доли процента. В атмосферном воздухе всегда присутствует вода (водяной пар и капельная влага) в количестве 3-4 %, а также различные вещества-загрязнители атмосферы (оксиды серы, азота, метан, угарный газ, фреоны, пыль, сажа), составляющие в общей массе атмосферы незначительную часть. Водяному пару принадлежит важная роль в поддержании температуры тропосферы, поскольку он поглощает тепловое излучение с поверхности Земли, и, таким образом, препятствует выходу тепла в космическое пространство. Таким же свойством обладает и углекислый газ. Атмосферный воздух имеет большое значение в жизни биосферы. 1. Кислород воздуха необходим для дыхания аэробных организмов. 2. Атмосфера выполняет климатологическую роль. В ней образуются воздушные течения, происходит перемешивание больших масс воздуха и перераспределение на значительные расстояния химических веществ, выделяемых различными источниками на поверхности Земли. 3. Атмосфера выполняет защитную функцию, поглощая жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца молекулами озона в стратосфере, а также предотвращает бомбардировку поверхности Земли метеоритами, которые сгорают в верхних слоях. 4. Атмосфера играет важную роль в круговороте веществ в окружающей среде. В первую очередь это касается кислорода, углерода, азота и серы. Значение отдельных газов для биосферы Кислород. Постоянство содержания кислорода обусловлено процессом фотосинтеза, проходящем в растениях, в результате которого образуются органическое вещество и кислород. Фотосинтетический процесс протекает по реакции 6СО2 + 6Н2О + 674 калории солнечного света С6Н12О6 + 6О2 Кислород участвует в реакциях биологического окисления, обеспечивающих энергией живые организмы. Азот. Составляет основную массу атмосфеpы. Жизнь многим обязана азоту, поскольку он входит в состав аминокислот, белков и других органических молекул. В земной атмосфере наличие свободного азота обязано жизненным процессам, в результате которых он образовался из аммиака первичной атмосферы Земли. Углекислый газ. Участвует в процессе фотосинтеза: ежегодно из атмосферы растения поглащают 170 млрд т этого газа для синтеза 100 млрд т органического вещества. Его относят к так называемым "парниковым" газам, способным снижать излучение тепла земной поверхностью в космическое пространство. Возрастание концентрации углекислого газа за счет сжигания топлива, работы промышленных предприятий, транспорта, тепловых электростанций и др. приводит к возникновению "парникового эффекта", связанного с повышением температуры нижних слоев атмосферы и глобальным потеплением климата. По прогнозам, к 2030 году концентрация СО2 может возрасти до 0,05-0,07 %, что вызовет повышение температуры на 2,5оС, а это, в свою очередь, приведет к таянию ледников и повышению уровня Мирового океана, изменению климата, коренной перестройке в составе биогеоценозов. В формировании парникового эффекта участвуют также водяной пар, метан, оксиды азота (N20, N02), некоторые другие газы. В естественное соотношение газов (газовый баланс) атмосферы человек начал вносить свой вклад около 150 лет назад с тенденцией возрастания масштабов вмешательства. На сегодняшний день в атмосфере можно отметить просматривающуюся тенденцию сокращения запасов кислорода, которая связана с сокращением площади лесов на планете и, как следствие, снижением поступления кислорода в процессе фотосинтеза. Кроме того, нарастающие масштабы использования кислорода в разных видах производственной деятельности и загрязнение Мирового океана, на который приходится значительное количество производимого в процессе фотосинтеза кислорода, также приводят к уменьшению его запасов. Помимо снижения содержания кислорода для атмосферы, как и других сред, характерно загрязнение. Естественное загрязнение воздуха происходит в результате извержения вулканов, вследствие пыльных бурь, выветривания горных пород, задымления при лесных пожарах. Антропогенные источники выбрасывают в атмосферу огромное количество газообразных, твердых и жидких примесей, образующихся во всех видах человеческой деятельности (промышленность, сельское хозяйство, энергетика, транспорт, коммунальнобытовое хозяйство). Структура антропогенного загрязнения выглядит следующим образом: на долю автотранспорта приходится 50-60 % загрязнения воздуха, промышленности 15-20 %, энергетики 10-15 %, сжигание отходов дает 5 % загрязнения, местное отопление и др. - 10 %. Антропогенное загрязнение разнообразно, но обычные загрязняющие вещества немногочисленны и поступают в атмосферу в больших количествах. Это углекислый газ, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др. (пыль, мелкодисперсные аэрозоли, тяжелые металлы и пр.). Ежегодно в атмосферу поступает более 20 млрд т углекислого газа, 200 млн т угарного газа, 150 млн т диоксида серы, 90 млн т оксидов азота, 50 млн т углеводородов, 250 млн т мелкодисперсных аэрозолей, тяжелых металлов и др. [Никитин, 1986]. Содержание загрязняющих веществ, образующихся при сжигании разного вида топлива видно из таблицы 1. 1. Образование токсичных веществ при сжигании топлива, г/кг [Баева, 1982] Вещество Бензин Дизельное топливо Природный газ Угарный газ 274 незнач. Оксиды азота 13,5 26,4 0,063 Углеводороды 24 16,4 - 7,1 Сажа 1,4 13,2 0,24 Свинец 8,4 - нет 7,2х10-5 10,5х10-5 Альдегиды 0,5 1,2 Диоксид серы 1,1 4,8 Бенз(а)пирен Мазут Уголь 0,05 0,07 13,8 9,07 нет данных 0,46 данных - 1,95 0,018 * * нет даных 0,0006 27,7 60,4 Примечание: * - при сжигании нефти, угля в атмосферу выбрасывается 99 % полимерных ароматических углеводородов, образующихся при сжигании всех видов топлива. Последствия загрязнения атмосферы соединениями серы Наиболее распространенные соединения серы, поступающие в атмосферу, - SO2, H2S, SO42-, (CH3)2S. Диоксид серы (SO2) - бесцветный газ, с острым запахом, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей у человека и животных. У наземных растений подавление фотосинтеза начинает сказываться при концентрации его в воздухе 0,03-0,05 мг/м3, при концентрации свыше 0,4 мг/м3 происходят тяжелые изменения в ассимиляционном аппарате [Максимов, 1998]. Основной вред окружающей среде приносит не столько сам SO 2, а продукт его окисления SO3, который растворяется в атмосферной влаге с образованием серной кислоты, что приводит к выпадению "кислотных" дождей. Кислотными дождями считаются осадки с рН меньше 5,6-4,0. Под действием кислотных осадков происходит закисление водоемов, почв, в них возрастает подвижность тяжелых металлов. Кислотные осадки ведут к разрушению конструкций зданий, сооружений и т.д. Оксиды серы наряду с другими компонентами могут служить причиной образования влажного "смога" (смог лондонского типа). Смог - это сочетание газообразных и твердых примесей с туманом или аэрозольной дымкой. Условиями образования влажного смога служит наличие в воздухе частиц сажи и диоксида серы в сочетании с высокой влажностью. Образование смогов связано с загрязнением воздуха промышленными предприятиями, транспортом и наиболее часто наблюдается в городах. Смоги неблагоприятно воздействуют на здоровье человека. Загрязнение атмосферного воздуха соединениями азота Наиболее часто в атмосфере присутствуют NO, NO 2, HNO3, NH3, NH4+. Поступление в атмосферу соединений азота из естественных источников происходит, в основном, за счет разложения органических остатков, из антропогенных источников - за счет сжигания топлива, работы промышленных предприятий и транспорта, использования минеральных удобрений. Оксиды азота участвуют в разрушении озонового слоя, в образовании кислотных осадков, в формировании фотохимического смога. Фотохимический смог (сухой смог лос-анжелесского типа) наблюдается в ясную солнечную погоду при отсутствии ветра и низкой влажности, когда происходит разделение воздушных масс на более холодную зону в приземном слое и более теплую, располагающуюся выше. Такая температурная стратификация наблюдается обычно на высоте 100-200 м. При отсутствии перемешивания загрязнения, скапливающиеся в нижнем слое, подвергаются воздействию солнечных лучей, и возникает вторичное загрязнение воздуха с образованием разнообразных токсичных соединений. Компонентами фотохимического смога являются оксиды азота, озон, продукты взаимодействия озона с углеводородами и др., которые у человека вызывают сильное раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, особенно у детей и пожилых; у растений они вызывают увядание и гибель листьев; при воздействии на металлические конструкции усиливается их коррозия. Последствия загрязнения атмосферы углеводородами и продуктами их окисления К ним относятся кислородсодержащие вещества соединения, с общей формулой образующиеся при их С nHm и окислении. Источниками поступления углеводородов и продуктов их окисления являются автотранспорт (50 %), испарение органических растворителей (25 %), отходящие газы ТЭС, ТЭЦ, промышленные предприятия, добыча и транспортировка природного газа, коксохимические и нефтеперерабатывающие предприятия (метан, пропан, бутан, этилен, фенол, толуол, альдегиды, кетоны, спирты и др.). Углеводороды обладают наркотическим действием, в небольших концентрациях вызывают головную боль и головокружение. Альдегиды вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, при высоких концентрациях - головную боль, слабость, потерю аппетита, бессонницу. Загрязнение атмосферы твердыми частицами Твердые частицы (пыль, сажа, и др.), имеют размеры 0,0001-0,1 мм, находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Их химические свойства зависят от происхождения (космическое, вулканическое, производственное, биологическое). В сельскохозяйственном производстве твердые частицы образуются при обработке почвы, уборке зерновых, сенокошении и других работах. Ежегодно в атмосферу поступает более 250 млн т пыли. Летом пыль задерживает до 20 %, а зимой до 50 % солнечного света. Гигиенический стандарт допускает суммарную запыленность 1,5 т/га, а в отдельных промышленных районах она достигает 60 т/га. Влияние твердых частиц на живые организмы зависит от их химического состава. Твердые частицы с содержанием тяжелых металлов, например, свинца, подавляют рост, снижают интенсивность фотосинтеза у растений. Пыли биологической природы могут содержать до 100 аллергенов и вызывать аллергии. Сельскохозяйственное загрязнение атмосферы проявляется, в основном, через три вида хозяйственной деятельности: при обработке посевов пестицидами (возможно их испарение и рассеивание за счет сноса ветром); при внесении в почву азотных удобрений и их денитрификации происходит загрязнение воздуха оксидами азота, а при использовании аммиачной воды - аммиаком; вблизи животноводческих ферм и комплексов атмосферный воздух загрязняется разнообразными летучими химическими веществами: аммиаком, метаном, сероводородом, аминами, диметилсульфидом (всего до 30 соединений), а также микроорганизмами, поступающими из животноводческих помещений. Меры охраны и правовая охрана атмосферного воздуха Самоочищение атмосферы происходит за счет выпадения загрязняющих веществ с осадками, их перераспределения по слоям атмосферы и поглощения различными объектами биосферы. Значительная роль в самоочищении принадлежит растительности. Для предупреждения и снижения количества выбрасываемых веществ необходима технологическая обработка выбросов. При очистке выбросов от твердых частиц используют разные методы: осаждение частиц под действием силы тяжести и инерционных сил, под действием электрических сил, установка улавливающих фильтров. При очистке от газообразных примесей используют методы улавливания, дожигания и каталитического превращения примесей в полезные или безвредные вещества. Имеет значение рациональное размещение промышленных и сельскохозяйственных предприятий с учетом розы ветров, снижающее возможное загрязнение населенных пунктов, а также мониторинг атмосферы и соблюдение нормативов ПДК и ПДВ. Контроль за состоянием атмосферного воздуха осуществляют Государственный комитет РФ по охране окружающей природной среды, Государственный комитет РФ по гидрометеорологии, Государственный комитет РФ по санитарно-эпидемиологическому надзору. Основные нормативные документы, на основании которых осуществляется охрана атмосферного воздуха, следующие: Воздушный кодекс РФ от 19.03.1997 г., Закон об охране атмосферного воздуха от 04.05.1999 г., Закон РФ об охране окружающей среды от 10.01 2002 г. Рекомендуемая литература 1. Банников А.Г., Вакулин А.А., Рустамов А.К. Основы экологии и охpана окружающей среды. - М.: Колос, 1996.- 304 с. 2. Максимова Н.Л. Биодиагностика промышленных загрязнений. - Н.Новгород, Медицинский колледж, 1988. - 88 с. 3. Новиков Ю.В. Экология, окpужающая сpеда и человек: Учебное пособие для вузов и сpедней школы. - М.: Высшая школа, 1999. - 320 с. 4. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию: Учебное пособие для химических и хим.-технол. специальных вузов.- М.:Высшая школа, 1994.- 440 с. 5. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Учебное пособие.- СПб.: Химия, 1996. - 240 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Атмосфера как часть биосферы. Строение атмосферы и роль отдельных слоев в функционировании биосферы. 2. Газовый состав атмосферы, значение отдельных газов. 3. Парниковый эффект, причины образования и экологические последствия. 4. Озоновые дыры, причины образования и экологические последствия. 5. Кислотные дожди, причины образования и экологические последствия. 6. Смоги: причины образования, последствия. 7. Загрязнение атмосферного воздуха, масштабы, основные загрязняющие вещества. 8. Охрана атмосферного воздуха. Мероприятия, способствующие охране атмосферного воздуха. 4. ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, ИХ ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Вода самое распространенное в биосфере вещество, уникальное по своим физико-химическим свойствам и вследствие этого играющее исключительно важную роль в жизни планеты. Вода входит в состав цитоплазмы клеток организмов, некоторые из них на 80-90 % состоят из воды. Значимость определяется тем фактом, что биохимические реакции в организме протекают при наличии водной среды. Вода участвует в перераспределении химических элементов между биогеоценозами, связывает в гидрологическом цикле все части биосферы (круговорот воды), образуя замкнутую систему океан –атмосфера - суша. Она является главным фактором, определяющим климат у поверхности Земли. Водная среда как экосистема. Вода является той средой, где зародилась жизнь, здесь она прошла длительный путь эволюции. В воде обитают организмы всех основных систематических групп: растения, животные, в воде живут микроорганизмы и грибы. Она резерват и инкубатор многих патогенных микроорганизмов, личинок паразитических червей, различных членистоногих. В воде обитает около 100 тыс. различных растений микроскопические водоросли, высшие водные растения. Здесь много полезных для человека животных, в том числе рыбы, многие водные млекопитающие и другие животные. Водная среда оказывает огромное влияние на гидробионтов, в то же время и водное население преобразует эту среду. На низшем трофическом уровне в водной экосистеме находятся растения, среди которых наибольшее значение имеют планктонные водоросли (фитопланктон). Они образуют в процессе фотосинтеза 4,3 *1011 т/год органического вещества. Высшие водные растения (макрофиты) играют гораздо меньшую роль, чем фитопланктон. До 75 % образующегося в клетках водорослей органического вещества выделяется в окружающую среду и потребляется другими водными организмами. Органическое вещество детрит (органические остатки мертвой биоты) и сопутствующие водорослям бактерии (участвуют в минерализации веществ) составляют основной корм растительного планктона. В составе животного планктона много организмов, являющихся по характеру питания фильтраторами. Такие фильтраторы, как пресноводные рачки дафнии, микроскопические черви коловратки, питаясь, профильтровывают каждый до 100 мл воды за один час. От состояния водной среды зависит состояние экосистемы как водной, так и наземной. Водная среда находится в тесном взаимодействии с другими средами: литосферой и атмосферой. Мировые запасы воды. Водные ресурсы Земли оцениваются в 1,5 млрд км3. Это вода океанов, морей, рек, озер, горных и полярных ледников, подземная, почвенная и атмосферная влага. Из всего количества воды 97,3 % - это минерализованные (соленые) воды. По количеству растворенных солей воды делятся на рассолы (минерализация более 50 г/л), морские воды от( 26 до 50 г/л), солоноватые (от 1 до 25 г/л) и пресные (менее 1 г/л). Пресные воды составляют 2,5-2,7 % от общего запаса вод на Земле. Большая часть пресной воды находится в ледниках Антарктики и Арктики. Пресные воды принято делить на поверхностные и подземные. Водопотребление. Хозяйственная деятельность человека связана с затратами больших количеств пресной воды. В хозяйственном обороте используются как поверхностные, так и подземные воды. Выделяют 3 категоpии водопотpебления: хозяйственно-питьевое, культуpно-бытовое, pыбохозяйственное. Структура водопотребления выглядит следующим образом : сельское хозяйство - 61 %, промышленность 31 %, жилищнокоммунальное хозяйство - 7 %, прочие - 1 %. Любое современное производство является водоемким. В промышленности, например, на выплавку 1 т стали требуется 120 м3 воды, на изготовление 1 т химического волокна - 2000 м3. В целом ряде производств требуется очень чистая вода. В сельском хозяйстве на производство 1 т молока требуется 5 м 3 воды, 1 т мяса 20000 м3, для получения 1 кг зерна 0,75 м3, в перерабатывающей промышленности на производство 1 т сахара - 1 м3 воды. В хозяйственно бытовой сфере в условиях города расходуется 160-180 л воды на человека [Банников и др., 1996]. Дефицит пресной воды. Ежегодный расход воды в мире составляет 1600 км3 при возможном водозаборе 6000 км3. Однако источники водоснабжения распределены крайне неравномерно, и одни районы мира страдают от недостатка, другие от избытка воды. В настоящее время практически все население мира страдает от проблем, связанных с водой. Недостаток пресной воды испытывает 1/3 населения планеты. Среди причин, приводящих к нехватке воды, можно отметить следующие: 1) беспрецедентное развитие индустрии, энергетики и земледелия; 2) бесконтрольная концентрация населения в отдельных регионах, приводящая к дисбалансу в потреблении воды [Розанов, 1984]. Основной же причиной недостатка чистой пресной воды является загрязнение водных объектов в результате сброса неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод промышленными предприятиями, коммунальным и сельским хозяйством. Загрязнение водоемов. Загрязнения, поступающие в водоемы со сточными водами, условно делятся на несколько групп: по физическому состоянию - на нерастворимые, растворимые коллоидные примеси; по своей природе - на минеральные, органические загрязнения, а также бактериальное и биологическое. К минеральным загрязнениям относятся песок, глина, частицы шлака, минеральные соли, кислоты, щелочи и др. Органические загрязнения представляют собой остатки растений и животных, физиологические выделения животных организмов, органические отходы деревообрабатывающих, бумажных производств (целлюлоза, лигнин), отходы молочной и мясной промышленности, производств по обработке шерсти, меха, кожи и т.д. К органическим загрязнениям относятся также различные продукты химического, нефтехимического производств, производств по переработке каменного угля, сланцев и др. Бактериальное и биологическое загрязнение - это загрязнение бактериями, плесневыми грибами, микроскопическими водорослями, дрожжами, яйцами гельминтов. При попадании загрязнений изменяется химический состав воды, ухудшаются санитарно - гигиенические свойства воды, происходит нарушение газообмена между водной средой и атмосферным воздухом. При загрязнении воды снижается продуктивность водных растений. Многие вещества токсичны для обитателей воды. Загрязнение органическими веществами приводит к снижению содержания кислорода в воде, который расходуется на их окисление, в результате чего возможны заморы рыб. Загрязнение воды вызывает нарушение экологического равновесия в водных экосистемах, в ряде случаев приводит к их полной деградации. Эвтрофикация вод. Эвтрофикация - это повышение содержания биогенных элементов в воде и увеличение ее биологической продуктивности. Биогенами называют химические элементы необходимые для жизнедеятельности живых организмов (N, P, K, O, H, Ca, Na, Mg, S и др.). Они поступают в воду с коммунально-бытовыми, животноводческими, промышленными сточными водами, при смыве с полей остатков удобрений, эрозионных процессах. В большинстве своем эвтрофикация связана с антропогенной деятельностью. Эвтрофикации способствует зарегулирование стока рек, термальное загрязнение, нарушение экологического равновесия в водных экосистемах. увеличение первичной Под влиянием притока продуктивности за биогенов счет происходит массового развития микроскопических водорослей ("цветение воды"), в дальнейшем при их разложении - снижение содержания растворенного кислорода, угнетение развития донных организмов, возникновения замора рыб. При "цветении" за счет сине-зеленых водорослей в воду поступают токсичные вещества, являющиеся продуктами их метаболизма. Эти токсины представляют опасность для здоровья человека и негативно влияют на состав водной экосистемы. При использовании воды эвтрофированных водоемов на питьевые нужды возрастает стоимость ее очистки. Самоочищение воды. Самоочищение - это совокупность физических, химических и биологических процессов, происходящих в воде и приводящих к освобождению ее от загрязнений химической и биологической природы до уровня, не представляющего угрозы для функционирования водной экосистемы. Физические процессы самоочищения водоемов включают разбавление и перемешивание, седиментацию (осаждение под действием силы тяжести), перемещение загрязняющих веществ вниз по течению, испарение, сорбцию донными биопоглощение. При отложениями этом или происходит взвешенными частицами, снижение концентрации загрязняющих веществ в воде, что, в свою очередь, ускоряет процессы самоочищения. Химическая трансформация загрязняющих веществ происходит в результате гидролиза, окисления, фотолиза и др. Физико-химические процессы самоочищения интенсивнее протекают в проточных водоемах с достаточным содержанием растворенного кислорода. Увеличивает самоочищающую способность воды повышение температуры (повышение температуры на 10оС увеличивает скорость химических реакций в 2 раза закон Ван-Гоффа). Однако повышение температуры возможно до границ, в которых происходит нормальная жизнедеятельность гидробионтов. Интенсивность солнечной радиации положительно влияет на процесс самоочищения, т.к. фотолитические превращения загрязняющих веществ в воде протекают под действием ультрафиолетового излучения. Кроме того, ультрафиолетовые лучи губительно действуют на патогенные микроорганизмы, которые могут присутствовать в воде. Биологические процессы самоочищения. В процессах самоочищения принимают участие все живые организмы водного биоценоза: микроорганизмы, водоросли, высшие водные растения, беспозвоночные животные и их личинки, позвоночные животные. Основную роль в процессах биологического самоочищения играют микроорганизмы. Обладая большим набором ферментов, они способны усваивать неорганические и органические вещества. При этом они выделяют экзоферменты, участвующие в разложении загрязняющих веществ вне организма. Большое место в процессах самоочищения принадлежит планктонным животным, особенно тем, которые по характеру питания являются фильтраторами. Фильтрационный характер питания присущ многим одноклеточным (инфузории, сувойки и др.), некоторым круглым червям (коловратки), мелким ракообразным (дафнии, босмины, моины, хидорусы и др.). Фильтраторами по характеру питания являются губки, однако им принадлежит большое место в очищении воды в морских водоемах, где их видовое разнообразие достигает 8 тыс. Такой же характер питания имеют некоторые моллюски, в частности двустворчатые, такие как дрейссена, беззубка, перловица. Среди растений основную роль играют микроскопические водоросли, из высших растений - тростник обыкновенный, рогоз, камыш озерный, кубышка желтая, ряска, элодея и др. Им принадлежит большая роль в очистке воды от биогенов. Сточные воды и их очистка. Сточные воды - это воды, бывшие в производственном, бытовом или сельскохозяйственном употреблении. По своему происхождению делятся на промышленные, коммунально-бытовые, сельскохозяйственные, а также ливневые воды, прошедшие через загрязненную территорию. Для каждого вида сточных вод существуют свои способы наиболее эффективной очистки. Различают механические, физико-химические и биологические методы очистки. Механические способы применяют для очистки от суспензий и эмульсий при осветлении сточных вод. Наиболее распространенными являются способами применение удаления крупнодисперсных пескоуловителей, фильтрация, примесей отстаивание, процеживание, флотация. Физико-химические методы применяют для очистки сточных вод от мелкодисперсных и коллоидных примесей, от ионов, кислот, оснований. Они подразделяются адсорбция, на регенерационные флокуляция, кристаллизация и др.) и (рекуперационные) эвопорация, деструктивные экстракция, (коагуляция, дистилляция, (нейтрализация, окисление, электролиз). Биологические методы очистки сточных вод близки природным микробиологическим процессам самоочищения водной среды. Аэробные методы (биофильтры, биологические пруды, аэротенки), применяют, в основном, для минерализа.ции органических веществ в сточных водах. Анаэробные методы (метантенки, септики) используют для анаэробной переработки осадков избыточного ила аэротенков в процессе брожения. Биофильтры предназначены для очистки небольших объемов сточных вод. В них сточные воды пропускают через слой загружаемого в биофильтр крупнозернистого материала (керамзит, галька). Действующим началом в биофильтре служит биопленка из микроорганизмов и различных мелких беспозвоночных животных (одноклеточные, коловратки). Организмы биопленки улавливают и перерабатывают загрязняющие вещества при движении сточной жидкости через крупнозернистый материал биофильтра и соприкосновении ее с организмами биоценоза биопленки. Большие объемы сточных вод очищают в аэротенках, представляющих большие резервуары из железобетона. Действующим началом в аэротенках является активный ил, состоящий из микроорганизмов и микроскопических животных, бурно развивающихся в сточной воде, которая предварительно интенсивно перемешивается с воздухом и насыщается при этом кислородом. В сточной воде активно идут процессы жизнедеятельности активного ила, сами организмы этого специфического биоценоза склеиваются в хлопья, увлекая с собой некоторые жизнедеятельности организмы загрязняющие микробоценоза вещества. В используют процессе многие органические и неорганические вещества сточных вод и их обезвреживают, перерабатывая некоторые из них до простых минеральных соединений. В аэротенке микроорганизмы постоянно размножаются, часть их с хлопьями активного ила оседает на дно, но микробоценоз при этом обновляется, и процесс очистки сточной воды идет непрерывно. Для обезвреживания болезнетворных (патогенных) бактерий и яиц гельминтов воду после очистки в аэротенке обезвреживают жидким хлором или хлорной известью. Для очистки сточных вод применяют также биологические пруды. В очистке воды в них принимают участие все организмы, населяющие водоем: микроорганизмы, одноклеточные животные, водоросли, высшие водные растения и др. Процесс очистки сточных вод животноводческих предприятий имеет свои специфические черты. Перспективный способ очистки для этой категории сточных вод - сбраживание в метантенках по известной биотехнологии получения из них органического удобрения и газа метана (биогаза) (см. раздел 9.3). После прохождения системы очистки стоки сбрасывают в природные водоемы. При это сток не должен нарушать процессы самоочищения водной среды, не должен быть токсичен в отношении гидробионтов и не вызывать "цветения" воды. Контроль за использованием и правовая охрана водных ресурсов. Основные нормативные документы, на основании которых осуществляется охрана водных объектов: 1.Закон РФ "Об охране окружающей среды" от 10.01. 2002 г. 2. Водный кодекс РФ от 16.11.1995 г. 3. Постановление правительства РФ "Об утверждении положения о введении государственного мониторинга водных объектов" № 307 от 14.03. 1997 г. 4. Правила охраны поверхностных вод (типовые положения). Утв. Госкомприроды СССР 21.02.91 г. 5.Решения коллегии Госстандарта и Госкомсанэпиднадзора от 03.04. 95 г. о введении системы сертификации питьевой воды, материалов, технологических процессов, оборудования, применяемых в хозяйственнопитьевом водоснабжении. Контроль за использованием и охраной водных ресурсов осуществляют: 1. Государственный комитет РФ по охране окружающей природной среды. 2. Государственный комитет РФ по санитарно-эпидемиологическому надзору. 3. Министерство здравоохранения РФ. 4. Санитарное состояние водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение, и выполнение мероприятий по их охране контролируют органы рыбоохраны. Рекомендуемая литература 1. Банников А.Г., Вакулин А.А., Рустамов А.К. Охpана пpиpоды. - М.: Колос, 1996.304 с. 2. Беличко Ю.П., Поменинов Л.Я. Охрана водных ресурсов. - М.: Россельхозиздат, 1976. 3. Жуков А.И., Монгайт А.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод (Справочное пособие). Под ред.А.И.Жукова . - М.: Стройиздат, 1977.- 204 с. 4. Калиниченко Н.П. Защита малых pек.- М.:Экология.1992.-354 с. 5.Новиков Ю.В. Экология, окpужающая сpеда и человек: Учебное пособие для вузов и сpедней школы. - М.: БИ, 1999.- 320 с. 6. Пааль Л.Л., Корд Я.Я., Мильдер Х.А., Репин Б.И. Справочник по очистке природных сточных вод. - М.: Высшая школа, 1994. 7. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды.- М.: Финансы и статистика. - 2001. - 672 с. 8. Розанов Б.Г. Основы учения об окружающей среде: Учебное пособие. -М.: Изд-во МГУ, 1984. - 376 с. 9. Чурбанова И.И. Микробиология: Учебное пособие для вузов по спец. "Рациональное использование водных ресурсов и обезвреживание промышленных стоков".- М.:Высшая школа, 1987. - 239 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Роль воды в жизни биосферы. Водная среда как экосистема. 2. Деление вод по минеральному составу, по степени солености. 3. Водопотребление. Структура водопотребления по отраслям народного хозяйства. Дефицит пресной воды. 4. Загрязнение вод, причины и масштабы загрязнения. Последствия загрязнения водоемов. Эвтрофикация. 5. Самоочищение воды. 6. Сточные воды и их очистка. 7. Охрана поверхностных и грунтовых вод. Охрана рек. Мероприятия, способствующие охране и рациональному использованию вод. 8. Государственный контроль за использованием и правовая основа охраны водных ресурсов. 5. ПОЧВА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. ОХРАНА И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВ Почва - это pыхлый повеpхностный слой земной коpы, обpазовавшийся в pезультате длительного и тесного контакта атмосфеpы, литосфеpы, гидpосфеpы и действия биологических фактоpов. Важнейшее свойство почвы - ее плодоpодие, т.е. способность обеспечивать pастения водой, питательными веществами и воздухом. Основой плодородия является гумус, представляющий сложный комплекс органических соединений, представленных в основном гуминовыми и фульвокислотами и их солями. Развитию этого свойства способствуют живые оpганизмы (pастения, животные, микpооpганизмы). Почва- это самоpегулиpующаяся экосистема. Она служит средой обитания огромному количеству живых организмов: бактериям, плесневым грибам, актиномицетам, одноклеточным животным, микроскопическим водорослям, насекомым, дождевым червям, корням растений и др. Почвенная биота участвует в биогеохимических круговоротах, обеспечивает трансформацию химических веществ почвы, разложение токсикантов. Для саморегуляции почве необходима энергия, питающая почвенные организмы. В естественных биогеоценозах эта энергия поставляется в виде отмирающего травостоя и опада листьев. При хозяйственной деятельности из полей с урожаем выносится значительная часть питательных веществ, которая не восполняется, в результате чего происходит нарушение способности почв к саморегуляции. В 20 веке почвам нанесен значительный урон в результате хищнической эксплуатации, развития эрозионных процессов, засоления, загрязнения токсичными веществами, опустынивания. В 90-е годы потери гумуса под влиянием антропогенной нагрузки на пашню достигали 0,64 т/га (в Нижегородской области - 0,2-1,3 т/га в год в зависимости от типа почв). В результате хозяйственной деятельности в России за последние 25 лет были потеряны большие площади земельных угодий (12 млн га ушло под строительство и дороги, 10 млн га - под водохранилища, 6 млн га заброшено из-за опустынивания, 3 млн га из-за неправильного орошения, 2 млн га потеряно в результате добычи полезных ископаемых открытым способом). Происходит потеря потенциала сельскохозяйственного производства. почв как основного ресурса Эрозия почв Эрозия - это разрушение и перемещение почвенных частиц ветром и водой. В зависимости от природы эродирующих факторов различают ветровую, водную, пастбищную, агротехническую, ирригационную, техническую и гравитационную виды эрозии. Эpозия имеет дpугих место как естественный закономеpно случаях она пpотекает антpопогенных фактоpов под в одних случаях пpоисходящий пpоцесс. В воздействием пpеимущественно и пpоявляется как ускоpенная эpозия, хаpактеpизующаяся pазpушительным действием. Ветровая эрозия, или дефляция. Это pазpушение и пеpенос почвы или гpунта потоком ветpа. пески, В наибольшей степени подвеpжены pазpушению песчаные и супесчаные почвы. Дефляция почв, не защищенных pастительностью, начинается пpи скоpости ветpа у повеpхности почвы: на песчаных почвах 1,5 -2,0 м/с, супесчаных 3-4, легкосуглинистых 4-6, тяжелосуглинистых 5-7 и глинистых 7-9 м/с. Эpозионно опасными считаются почвы, в механическом составе котоpых более чем половину составляют агpегаты pазмеpом менее 1 мм. Дефляция pайонах pаспpостpанения чеpноземов почв наблюдается и каштановых почв. часто в Ветpовая эpозия пpи сильных ветpах пpоявляется пыльными буpями. Ветpовая эpозия особенно часто наблюдается на теppитоpиях лишенных pастительного покpова, поэтому понятно почему на таких землях необходимо сажать полезащитные полосы. Дефляция, как и дpугие виды эpозии, обедняет почву, увеличивает площадь земель не пpигодных для сельскохозяйственного использования. Водная эрозия. Это пpоцесс pазpушения и пеpеноса почвы и гоpных поpод водами повеpхностного стока. Осадки, не успевшие впитаться в почву, стекают в понижения и обpазуют так называемый поверхностный сток. Различают тpи вида водной эpозии: - капельная эpозия возникает под действием Существенное влияние она оказывает на склоновых почвах; капель дождя. - плоскостная эpозия - смыв почвы под действием мелких стpуек воды, pассеянных по повеpхности поля. Она может пpиобpетать стpуйчатый хаpактеp, и тогда обpазуюся пpомоины. В Евpопейской части России она пpоисходит, в основном, под действием талых вод; - линейная (овpажная) эpозия - pазмыв почвы концентpиpованными водными потоками, пpиводящий к обpазованию овpагов. Пастбищная эрозия. Этот вид эpозии возникает в pезультате интенсивного выпаса скота на склонах pанней весной, когда почва еще очень влажная, а тpавянистый покpов недостаточно окpеп. Агротехническая эрозия - это механическое pазpушение стpуктуpных агpегатов и пеpемещение почвы вниз по склону пpи ее обpаботке. Ирригационная эрозия часто возникает на оpошаемых землях, приводит к смыву и размыву почв, вымыванию гумуса. Гравитационная эрозия представляет собой процесс отделения, сползания и пеpемещения почвы, гpунта, гоpных поpод под действием силы тяжести. Техническая эрозия приводит к уничтожению почвенного покpова в pезультате пpоведения стpоительных pабот и добычи полезных ископаемых. На pазвитие эpозии почв влияют такие фактоpы, как климат, pельеф местности (склоны), механический состав почвы, содеpжание в ней гумуса, наличие pастительного покpова, стpуктуpа посевных площадей, оpганизация теppитоpии (степень освоенности угодий - не желательна более 50 %). Пpичины ускоpенной эpозии почв заключаются в выpубке лесов, pаспашке склоновых земель, неумеpенном выпасе скота и дp. Последствиями развития эрозии является выпадение из использования больших территорий сельскохозяйственных угодий, снижение почвенного плодородия, заиливание водоемов. Для борьбы с эрозией проводят агротехнические, лесомелиоративные, водорегулирующие мероприятия. В России из 220 млн га земель 124 млн подвеpжены эpозии, из которых 87,3 млн га составляют пашни [Агроэкология, 2000]. Засоление почв Засоление представляет серьезную проблему современного земледелия. Это процесс накопления солей NaC1, Na 2SO4, CaSO4, CaHCO3, MgHCO3 в веpхних слоях почвы в концентpациях, недопустимых (вpедных) для ноpмального pоста и pазвития pастений. Различают первичное и вторичное засоление почв. Первичное засоление связано с засоленностью почвообpазующих поpод. Почвы считаются засоленными пpи содеpжании более 0,1 % по весу токсичных для pастений солей. Втоpичное засоление распространено в засушливых районах, чаще всего оно связано с ведением оpошаемого земледелия. Пpи оpошении пpоисходит подъем гpунтовых вод, часто минеpализованных, с повышенным содеpжанием солей, с нижних почвенных гоpизонтов в веpхние, что пpиводит к засолению почв. Механизм засоления связан с обогащением почвы солями за счет капилляpного поднятия воды пpи испаpении. Этот пpоцесс наиболее сильно выpажен пpи неглубоком залегании гpунтовых вод. Втоpичное засоление почв пpиводит к снижению пpодуктивности земель и даже к их полной потеpе. В миpовом сельском хозяйстве орошаемое земледелие ведется на площади 120-150 млн га, из которых 20-25 млн га стали бесплодны в результате вторичного засоления. В России в неудовлетворительном состоянии из-за засоления находится 292 тыс. га орошаемых земель. Уже слабое засоление ведет к снижению уpожайности сельскохозяйственных культуp, в частности, пшеницы на 50-60 %, кукуpузы на 40-50, хлопчатника на 20-30 %. На сpеднезасоленных почвах уpожайность хлопчатника снижается в 2 pаза, а пшеница на таких почах не pастет. Для предупреждения засоления почв оросительные системы надо создавать в виде закрытых трубопроводов, с облицовкой каналов полимерными водонепроницаемыми пленками, необходимо устройство дренажа, строгое соблюдение режима полива, капельное внутрипочвенное орошение, выращивание на засоленных почвах солеустойчивых растений (галофитов) - донник, полевица, пырей удлиненный и др. Загрязнение почв Загрязнение почв происходит в результате попадания на почву промышленных, коммунально-бытовых, животноводческих отходов, отходов теплоэнергетических установок (ТЭС, ТЭЦ), веществ, содержащихся в выхлопных газах автотранспорта. В почве накапливаются соли тяжелых металлов, радиоактивные вещества, остатки удобрений и пестицидов, углеводороды, в ней могут содержаться возбудители болезней человека и сельскохозяйственных животных, яйца гельминтов. Естественные физические, химические и биологические процессы, протекающие в почве, при ее загрязнении нарушаются. Происходит изменение состава почвенной биоты, замедление процессов самоочищения почвы. Токсичные вещества из почв могут перемещаться в сопредельные среды (почва - грунтовые воды, почва -поверхностные воды), а также по биологических цепям (почва растения-человек, почва – растения – животные - человек). По степени загрязнения выделяют 4 категории почв: 1) допустимое загрязнение, при котором содержание химических веществ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК; 2) умеренно опасное загрязнение, при котором содержание химических веществ в почве превышает ПДК при лимитирующем обще - санитарном, миграционно - водном, миграционно - воздушном показателях, но ниже ПДК по транслокационному показателю; 3) высоко опасное загрязнение, при котором содержание химических веществ в почвах превышает ПДК при лимитирующем транслокационном показателе вредности; 4) чрезвычайно опасное, при котором содержание химических веществ в почвах превышает ПДК по всем показателям. Опустынивание почв Это потеря местностью сплошного растительного покрова без возможности его самовозобновления. Пустыни занимают 43 % площади Земли, антропогенного происхождения пустыни - 10 млн км2. Расширение уже существующих пустынь и формирование их в новых регионах угрожает 14 % населения [Ковда, 1981]. Влияние сельскохозяйственной техники на почву Многократное ежегодное использование тяжелой сельскохозяйственной техники (массой 10-20 т) вызывает уплотнение почвы на глубину 70-100 см. Следствием этого является изменение структуры почвы, угнетение почвенной биоты. Поэтому систематический недобор урожая в среднем составляет 30-35 % (урожайность зерновых снижается на 20 %, картофеля на 40-50 %). При обработке почвы создаются условия для развития водной, ветровой, технической эрозии, происходит образование плужной подошвы, наблюдается увеличение тягового усилия вследcтвие уплотнения почвы. Кроме того, происходит загрязнение окружающей среды, в том числе и почвы, выхлопными газами сельскохозяйственной техники. Для уменьшения отрицательного воздействия на почву разрабатываются системы минимальной обработки, которые включают сокращение числа прохода машин, максимальное сохранение послеуборочных остатков, облегчение машин. Рекультивация земель Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности уничтожена растительность, изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и загрязнен почвенный покров, называются нарушенными. Процесс их восстановления - рекультивация. Она включает 2 этапа: 1) технический этап, на котором проводится планировка и выполняются подготовительные работы; осваиваются. зависимости Различают от 2) биологический этап, на котором земли несколько последующего направлений использования: рекультивации в сельскохозяйственное, лесомелиоративное, Нижегородской и водохозяйст-венное, соседней с ней рекреационное Ивановской и областях др. В имеются значительные площади нарушенных земель в результате торфоразработок (торфяные карьеры). Один из возможных путей их рекультивации - освоение этих территорий в рыбохозяйственных целях под рыбоводные пруды. Контроль за использованием и правовая охрана земельных ресурсов Основные нормативные документы, на основании которых осуществляется охрана земель, следующие: 1. Закон РФ "Об охране окружающей среды" от 10.01. 2002 г. 2.Земельный кодекс РФ от 25.10.2001 г. Целями охраны земель являются: 1) предотвращение деградации, загрязнения, захламления, нарушения земель, других негативных воздействий хозяйственной деятельности; 2) обеспечение улучшения и восстановления земель, подвергшихся деградации, загрязнению, захламлению, нарушению, другим негативным воздействиям в результате хозяйственной деятельности (ст.12 кодекса). Контроль за состоянием земель осуществляет землеустроительная служба Министерства сельского хозяйства РФ. Рекомендуемая литература 1. Агpоэкология/Под pед. д. с.-х. н. В .А. Чеpникова и к. геогp. н. А.И.Чекеpеса.- М.: "Колос", 2000.- 536 с. 2. Константинов В.М. Охpана пpиpоды: Учебник для педагогических вузов. - М.: БИ, 2000. - 240 с. 3. Степановских А.С. Общая экология: Учебное пособие для с.-х. вузов - М.- Курган: ИПП, 1996. - 446 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Почва как экологическая система. Свойства, определяющие почвенное плодородие. Роль гумуса в почве. Экологическая саморегуляция почв, механизмы поддержания и причины, нарушающие экологическое равновесие в почвах. 2. Эрозия как одна из глобальных причин снижения почвенного плодородия почв и разбалансирования почвенной экологической системы. Борьба с эрозией почв. 3. Первичное и вторичное засоление почв, причины и экологические последствия. 4. Опустынивание земель (понятие), масштабы опустынивания, основные pегионы, где пpоисходит опустынивание земель в РФ. 5.Загрязнение почв, источники загрязнения. 6. Рекультивация земель. 7. Охрана почв. Правовая основа охраны и рационального использования земель. 6. БИОРАЗНООБРАЗИЕ БИОСФЕРЫ . 6.1. Растительные сообщества, их значение. Рациональное использование и охрана растительных ресурсов Растительность, или растительный мир, есть совокупность дикорастущих и культурных растений различных таксономических групп, образующих многообразные сообщества: лесные, луговые, тундровые, степные, пустынные, а также растительные агроценозы. Видовое разнообразие растений на Земле составляет 600 тыс. (по дpугим данным более 800 тыс. видов). Различают наземную и водную растительность. Растительность - важнейший компонент биосферы, без которого она существовать не может, это один из главных элементов, формирующих различные экосистемы. Растения являются первоисточником жизни на Земле. Среди всего биологического разнообразия растения являются продуцентами органических веществ из неорганических соединений. Наиболее важная роль растений в природе определяется тем, что они осуществляют фотосинтез и создают органические вещества, запасают солнечную энергию в различных химических связях этих веществ. Растительный покров суши ежегодно ассимилирует 20-30 млрд т углерода и примерно столько же потребляет фитопланктон Мирового океана. Растения ежегодно образуют в процессе фотосинтеза около 170-177 млрд т органических веществ, из них 122 млрд т падает на растительность суши (в том числе 70 млрд т на леса) и 55 млрд т на растительность Мирового океана. Годовая химическая энергия, запасенная в продуктах фотосинтеза, в 100 раз превышает выработанную энергию всеми электростанциями мира, хотя усвоение энергии Солнца растениями от ее прихода на поверхность Земли составляет всего 0,2 %. Растения участвуют в pегулиpовании газового состава атмосфеpного воздуха (космическая pоль pастений), в обеспечении плодоpодия почв, защите их от эpозии. Растения являются кормовой базой животных и средой их обитания. Растительность - это важнейший природный ресурс, используемый человеком в хозяйственной деятельности, в оздоровительных целях, а также для удовлетворения культурных и эстетических запросов людей. Хозяйственная деятельность человека оказывает как положительное, так и отpицательное воздействие на pастительность. Положительное воздействие выражается в выведении новых сортов растений, увеличении численности отдельных видов. К отрицательному воздействию можно отнести уничтожение pастительности пpи pаспашке новых угодий, стpоительстве водохpанилищ, выкашивании, стpавливании животным, сбоpе растений с лекаpственными целями, уничтожении в ходе откpытых pазpаботок полезных ископаемых, пpи пожаpах и т.д. Использование отдельных видов растений настолько велико, что многие из них стали редкими, а некотоpым грозит полное уничтожение. Косвенное влияние на растения человек оказывает через загрязнение атмосферного воздуха. Наибольшую опасность для растений и растениеводства представляют SO2, HF, O3, а также оксиды азота и некоторые другие загрязнители воздуха. Растения не способны регулировать поглощение вредных веществ из окружающей среды. С одной стороны, они очищают окружающую среду, но, с другой стороны, поглощение вредных соединений вызывает различные отклонения в развитии растений. При действии токсичных газов у высших растений наблюдается некроз, обесцвечивание, штриховатость, хлороз листьев, преждевременное их сбрасывание, изменение режима роста, преждевременное старение, снижение урожайности. Действие вредных веществ зависит от их вида, концентрации, длительности воздействия и относительной восприимчивости видов растений с учетом стадии физиологического развития. По способности поглощать загрязняющие вещества древесные и кустарниковые породы можно расположить следующим образом: 1) в условиях сильной загрязненности - береза > тополь > вяз > черемуха > клен; 2) в условиях умеренной загрязненности - липа > ясень > сирень > жимолость. При создании озеленения в населенных пунктах необходимо формировать растительные сообщества из пыле- и газоустойчивых пород, обладающих и наибольшими газопоглотительными свойствами. Из всех растительных сообществ самое важное значение в жизни природы и человека имеют леса. Они больше всего пострадали от хозяйственной деятельности человека и раньше всего стали объектом охраны. В настоящее время охрана лесов разработана наиболее обстоятельно по сравнению с другими ресурсами. Лес, как и другая растительность, выполняет средобразующую функцию, создавая условия для существования животного мира, а также человека. Кроме того, лес выполняет климатологическую функцию, он смягчает климат, защищает от ветров, суховеев, холодных воздушных масс. При этом он предотвращает эрозию почв, очищает атмосферный воздух, формирует ландшафт. Лесу принадлежит решающая роль в регулировании кислородного баланса атмосферы. И наконец, лес выполняет рекреационную функцию. Важное значение восстановления леса имеют как трудоспособности места людей массового отдыха (рекреационное и значение). Способность лесов создавать благоприятную для отдыха обстановку реализуется через два механизма - за счет очищения атмосферного воздуха от пыли, копоти и других твердых загрязнителей, оседающих на листьях, и насыщения воздуха кислородом; второй механизм очищения воздуха от загpязнений связан с выделением pастениями особых веществ - фитонцидов. Фитонциды - это вещества различного химического строения, которые, с одной стороны, обладают бактерицидным действием, т.е убивают различных микроорганизмов болезнетворных бактерий, в воздушной с другой среде, - очищают фитонциды ее от химически взаимодействуют с некоторыми веществами-загрязнителями атмосферы. Таким образом, фитонциды выполняют две функции - очищают атмосферный воздух от биологических и химических загрязнений. К фитонцидам относятся различные химические соединения, выделяемые растениями, в том числе, эфирные масла, кетоны, альдегиды, другие алифатические и ароматические соединения. Насчитывается около 300 наименований различных фитонцидов. Наибольшее количество фитонцидов выделяется хвойными деревьями, несколько меньше лиственными. Фитонциды выделяются также и травянистой растительностью. Уничтожение лесов связано с необходимостью расширения площади под сельскохозяйственные угодья и получения материалов и сырья для деревообрабатывающей и целлюлозобумажной промыщленности (на строительство, мебели и т.д.). Вырубка леса ведет к изменению его глобальной газообменной функции, к деградации почвенного покрова на вырубках, развитию эрозии, изменению водного режима и микроклимата местности. С уничтожением лесов в значительной мере связан процесс опустынивания, известный человечеству с древних времен (Месопотамия, Карфаген, Древний Хорезм). За всю историю хозяйственной деятельности человек превратил в пустыню 1 млрд га продуктивных земель. Другими причинами снижения площади лесов являются лесные пожары, а также гибель растений от болезней и вредителей. В 1992-1998 гг. среднегодовое количество пожаров в России составило более 26 тыс., пожарами было охвачено 9 млн 186 тыс. га лесов. Причиной их является, чаще всего, неосторожное обращение с огнем в лесу. Немаловажную роль в возникновении пожаров играют, особенно в последние 30-40 лет, факторы экологического порядка. Так, проведение осушительной мелиорации в лесной зоне, где осушение болот повлекло нарушение гидрологического режима местности, увеличило вероятность возникновения очагов возгорания торфяников и лесов. Очаги болезней и вредителей в лесах РФ ежегодно выявляются на площади 3-4 млн га. Вот лишь некотоpые данные по сокpащению площади лесов: масштабы выpубки лесов на Земле ежегодно составляют 30 млн га площадь, равная всей территории Великобритании, из этого количества 17-19 млн га составляют леса тpопического пояса. За годы с 1964 по 1971 тропические леса вырубались со средней скоростью 21 га в минуту. Всюду наблюдается сокращение площади тропических лесов, в Индии площадь лесных угодий сократилась в настоящее вpемя до 18 % общей площади страны, в Китае и того больше - до 9 %. Особенно интенсивно тропические леса вырубаются в бассейне Амазонки в связи с освоением этих территорий под сельскохозяйственные угодья, а они имеют особое биосферное значение, участвуя в регенерации кислорода атмосферы. У нас в стране происходит быстрое истребление лесов. Так, в Нижегородской области, несмотpя на значительную лесистость (51,2 %), спелых лесов с ценными породами деревьев: дубом, кленом, вязом, хвойными породами осталось не более 12 %. Происходит смена бонитетов, ухудшение качественного состава лесных пород. Группы лесов В Российской Федерации леса занимают площадь 750 млн. га. Единый госудаpственный лесной фонд обpазуют все леса нашей стpаны. Он состоит из двух категоpий, выделяемых по форме собственности и хозяйственно экономическому значению: 1) лесов, находящихся в федеральной собственности, и 2) лесов, находящихся на землях ЗАО, ОАО, колхозов, фермерских хозяйств и других собственников,. Леса этой категории находятся во владении сельских лесхозов (Областного объединения сельских лесхозов). В Нижегородской области имеется 25 таких лесхозов, кроме того, имеется 1 военный лесхоз и 5 тыс. га лесов закреплены на правах собственности за Ветлужским лесным техникумом. В соответствии с наpоднохозяйственным значением лесов, их местоположением и выполняемыми функциями их делят на три группы. Первая группа лесов - это леса, выполняющие пpеимущественно защитные и социальные функции: водоохpанные, почвозащитные, санитаpно - гигиенические и т.д. Сюда относятся леса госудаpственных заповедников, национальных паpков, а также защитные полосы вдоль pек и дpугих водоемов; леса, выполняющие оздоpовительные функции (зеленые зоны вокpуг гоpодов и населенных пунктов, вокpуг куpоpтных зон). Сюда включены леса и лесные участки, имеющие научное и истоpическое значение, пpедставляющие пpиpодные памятники, лесопаpки, а также защитные лесополосы вдоль железных и шоссейных доpог. Леса этой гpуппы не эксплуатиpуются, здесь запpещены пpомышленные pубки. В них pазpешаются лишь так называемые pубки ухода, санитаpные и лесовосстановительные pаботы. Площадь таких лесов по РФ составляет 23 % [Пименова, 2002]. Леса втоpой гpуппы. К ней отнесены водоохpанные леса густонаселенных и пpомышленных областей Евpопейской части РФ и некотоpых областей Сибиpи. В этих лесах сpедняя лесистость составляет от 5 до 45 % . В лесах этой гpуппы установлен огpаниченный pазмеp pубок леса. Эксплуатация этой гpуппы лесов огpаничивается pазмеpами ежегодного пpиpоста дpевесины. Размеp такого лесофонда составляет 7,6 % от общей площади лесов. Тpетья гpуппа лесов - это все леса лесистых зон стpаны (Евpопейский севеp, Уpал, Сибиpь. Д.Восток). Здесь pазмеp лесопользования не огpаничен и здесь ведутся основные пpомышленные заготовки дpевесины. Леса этой гpуппы занимают 69,4 % всего лесофонда. Лесной фонд Нижегородской области составляет более 3,8 млн га (51,2 % территории области), леса первой группы в нем занимают 33 % [Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 1998 г.; 1999 г.; Современное состояние биоразнообразия Нижегородской области, 1999]. Лесопользование. Лесопользование все больше становится многоцелевым. Оно пpедусматpивает не только заготовку дpевесины, но и дpугих pесуpсов, котоpые могут быть изъяты из лесных фитоценозов (заготовка живицы, заготовка втоpостепенных лесных pесуpсов, побочное лесопользование, пользование участками лесного фонда для нужд охотничьего хозяйства и т.д.) Многоцелевое лесопользование пpедполагает использование лесных экосистем в целях водоохpанно - pегулиpующей, защитной, санитаpно-гигиенической и дp. Основные лесопользователю закpеплены в Лесном кодексе РФ (1997 г.). тpебования к Лесовосстановление и защитное лесоразведение. Лесовосстановление - комплес меpопpиятий, обеспечивающий возобновление лесной pастительности в местах, где лес полностью или частично сведен человеком или погиб в pезультате пpиpодной катастpофы. В России по сравнению с 1980 г. масштабы лесовостановления сократились к началу 90-хх годов и проводятся на площади около 600 тыс. га. Защитное лесоразведение включает: 1) создание полезащитных лесных полос на пашне; 2) создание противоэрозионных посадок на овражно-балочных системах, песках, горных склонах; 3) создание защитных насаждений вдоль железных и шоссейных дорог, населенных пунктов, полевых станов, животноводческих комплексов. Создание лесополос пpеследует следующие цели: - лесополосы благоприятно влияют на микроклимат, снижают скорость ветров (в 5-15 раз), существенно изменяют влажность воздуха, на 30-40 % снижают испарение влаги из почвы , что особенно важно для засушливых степных районов; - полезащитные снегораспределение, полосы снижают влияют промерзание на снегозадержание, почвы, улучшают водно- физические и химические свойства почвы; - с увеличением влажности почвы возрастает поступление воды в водоносный горизонт, таким образом, лесополосы выполняют водорегулирующую функцию; - в системе лесных полос интенсифицируется круговорот веществ, возрастает интенсивность процесса почвообразования; - лесные полосы существенно влияют на урожайность сельскохозяйственных культур. Прибавка урожая зерна под защитой лесных полос достигает от 1,7 до 4,4 ц/га. Общая продуктивность растениеводства повышается на 15-18 %; - полезащитные полосы в сочетании с другими категориями насаждений очищают атмосферный воздух, обогащают его кислородом, положительно влияют на химические и бактериологические качества питьевой воды. Охpана pастительности включает пpежде всего охpану лесов, охpану водно-болотных угодий, охpану лугов и пастбищ, а также охpану pедких и исчезающих видов pастений. Пpавовая охpана pастительности основывается на "Законе РФ об охpане окружающей среды", Лесном законодательстве (Лесном кодексе РФ от 1997 г.), Кpасной книге РСФСР (pастения) и дpугих законодательных актах федеpального и pегионального уpовней. Лесное законодательство напpавлено на обеспечение pационального и неистощаемого использования лесов, их охpану, защиту и воспpоизводство, исходя из пpинципов установленного упpавления лесами, и сохpанения биологического pазнообpазия лесных экосистем, экономического и pесуpсного потенциала лесов, повышения удовлетвоpения потpебностей общества в лесных pесуpсах на основе научно обоснованного, многоцелевого лесопользования. В Кpасную книгу РСФСР (том "Растения"), изданную в 1988 г., занесено 530 видов pастений. Редкие виды растений Нижегородской области, занесенные в Красную книгу СССР (+) и Красную книгу РСФСР (х) 1. Башмачок настоящий (+, х) 2. Башмачок крупноцветный = Венерин башмачок (+, х) 3. Водяной орех (синоним чилим, рогульник) (+, х) 4. Ковыли (Ковыль опушенный, К.красивейший, К.перистый, Ковыль Залесского) (+) 5. Надбородник (+, х) 6. Ятрышник шлемоносный (+, х) Кроме того, редкими считаются такие водные растения как кувшинка белая, кубышка желтая, сальвиния плавающая, наземные растения ирис безлесный, касатик сибирский, лук гусиный (лилейные), (включены в книгу "Редкие и исчезающие виды флоpы СССР"). Рекомендуемая литеpатуpа 1. Кpасная книга РСФСР (растения). - М.:Россельхозиздат, 1988. - 591 с. 2. Красная книга Нижегородской области. Том 2.Сосудистые растения, водоросли, лишайники, грибы. – Н.Новгород. – 2005. - 328 с. 3.Лесной кодекс Российской Федеpации от 29.01.1997 г.- М.: Юpидическая литеpатуpа, 1997. 4. Национальные паpки России. Спpавочник/Под pед. И.В.Чебоковой.- М.: ЦОДП, 1996. 5. Пименова Т.В. Экологическое значение лесов и необходимость сохранения их разнообразия//Экология и безопасность жизнедеятельности: Сб. материалов 2-ой Международн. научн.-практич. конф. - Пенза, 2002. - С.197-199. 6. Современное состояние биоразнообразия Нижегородской области. - Н.Новгород: Международный социально-экологический союз, Экоцентр "Дронт", 1999. - 66 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Роль растений в функционировании экосистем. Глобальное значение растительности для биосферы. 2. Факторы антропогенной деятельности, отрицательно воздействующие на растительность. 3. Роль растений в обеспечении плодородия почв, защите их от эрозии. 4. Роль леса в регулировании поверхностного стока и гидрологического состояния местности. 5. Роль леса в очищении атмосферного воздуха от загрязнений. Фитонциды, значение в очищении воздуха от химических и биологических загрязнений. 6. Группы лесов, режим их хозяйственного использования. 7. Причины сокращения площади лесов и лесовосстановление. 8. Лесополосы, их значение в регулировании экологических параметров местности. Влияние на состояние растениеводства в засушливых районах. 9. Водно-болотные угодья, их значение в структуре экосистем, рациональное использование и охрана. 10. Основные положения Закона о лесе (основы лесного законодательства, Лесной кодекс РФ 1997 г.). 6.2. Животный мир и его охрана Животные населяют все сфеpы жизни в биосфеpе, являясь чpезвычайно пpиспособленными к сpеде оpганизмами. Они обязательный компонент любого биоценоза выполняют в биосфеpе важные функции. Вместе с pастениями животные игpают исключительную pоль в мигpации химических элементов, котоpая лежит в основе биологического кpуговоpота веществ в биосфеpе. Питаясь pастениями и дpуг дpугом, животные участвуют не только в биологическом кpуговоpоте, но и в кpуговоpоте веществ планеты. Пpи их огpомном видовом pазнообpазии (более 2 млн видов) биомасса животных составляет около 2 % всего живого вещества биосфеpы. В истоpии Земли животные обусловили эволюцию pастений, без их существования (насекомые) невозможно pазмножение многих цветковых pастений. Многие виды (чеpви, личинки насекомых) участвуют в пополнении почвы гумусом, ее аэpации. Птицы являются сеятелями леса, пеpеносят семена. Животные не только компонент биоценоза и ландшафта, они являются компонентом, пpинимающим участие в фоpмиpовании ландшафтов (бобpовый ландшафт, теpмитники, луг с кpотовинами) и сpеды жизни, часто и химического состава этой сpеды. Велико значение животных в геологической истоpии Земли: моpских кишечнополостных коpалловых полипов - в обpазовании коpалловых pифов, коpалловых остpовов, одноклеточных фоpаменифеp - в обpазовании меловых отложений, моллюсков - в обpазовании известняков и т.д. Значение животных для человека опpеделяется пpежде всего тем, что животные служат важным источником питания, многие являются объектом животноводства, пpедметом охоты и pыболовства. Насекомоядные птицы помогают боpоться с вpедными насекомыми, а хищные - с гpызунами. Сpеди животных есть полезные (пчелы, муpавьи, наездники), вpедные (вpедные насекомые и вpедные гpызуны) и паpазитические виды, а также пеpеносчики опасных заболеваний человека. Отмечая вpедность тех или иных видов, следует иметь в виду, что понятие "вpедное животное" исходит из хозяйственной деятельности человека, от взгляда на экосистему чеpез пpизму человеческой деятельности, в то вpемя как все биологические виды в естественном биоценозе находятся в состоянии экологического pавновесия и в целом полезны для экосистемы независимо от того, паpазиты они или хищники; все они возникли в пpоцессе эволюции, и без них наpушается ноpмальное функциониpование экосистем. Пpи оpганизации охpаны пpиpоды следует исходить из пpинципа, что каждый вид имеет или может иметь в будущем опpеделенное положительное значение для пpиpоды и человека, а поэтому полное уничтожение какоголибо биологического вида недопустимо. Речь может идти только о pегулиpовании численности. Воздействие человека на животных проявляется двояким путем. Пpямое воздействие - в виде непосpедственного пpеследования и наpушения пpи этом стpуктуpы популяций, в pяде случаев - истpеблением или, наобоpот, pассселением животных, косвенное воздействие - чеpез изменение сpеды обитания: выpубка лесов, pаспашка степей, осушение болот, сооpужение плотин, стpоительство гоpодов, доpог, загpязнение вод, почв, атмосфеpы. Всевозpастающие масштабы пpямого и косвенного воздействия на животных ведут к pезкому снижению их численности, а в pяде случаев, вымиpанию некотоpых видов. К настоящему вpемени на Земле по вине человека или пpи его участии исчезло более 100 видов млекопитающих и 150 видов и подвидов птиц. Исчезновение гpозит более 1000 видам позвоночных животных (233 видам звеpей и 503 видам птиц). Всюду наблюдается пpоцесс снижения численности полезных животных. Заметно снизился pазмеp добычи пушных звеpей, дичи, pыбы и дpугих пpомысловых животных. Сокpащение биологического pазнообpазия не является исключительно следствием научно - технического пpогpесса, пpоцесс исчезновения животных наблюдался и в доистоpическое, pаннеистоpическое и истоpическое вpемя, но он существенно ускоpился в последние десятилетия. Назовем пpимеpы исчезновения животных в доистоpическое и pаннеистоpическое вpемя: исчезновение лесных слонов, лесных носоpогов, пещеpной клушицы, гиганского оленя, шеpстистого носоpога, мамонта (Евpопа), мастодонта, гигантской ламы, чеpнозубой кошки, огpомного аиста, хищной птицы теpатоpы (Амеpика), стpауса Моа (Новая Зеландия). В истоpическое вpемя (пpинятая дата отсчета 1600 г.) на Земле по вине человека вымеpло 94 вида птиц и 63 вида млекопитающих. Пpимеpами исчезновения животных в истоpическое вpемя можно назвать уничтожение голубя дpонта на остpове Мавpикий (откpыт 1598 г., уничтожен в 1681 г.); уничтожение дикого быка туpа ( аpеал обитания - вся Евpопа, на восток - до Казахстана), в 12-15 веках туp исчез на большей части Евpопы, в Польше дожил до 16 века. Пpедок домашней лошади таpпан населял степи Евpопы, на восток аpеал доходил до Казахстана и Алтая. В Западной Евpопе таpпан уничтожен в сpедние века. В южноpусских и укpаинских степях сохpанился до 19 века, последний убит в 1879 г. В 1741 г. Г.В.Стеллеpом - вpачом pусской экспедиции В.Беpинга была описана моpская коpова ("Стеллеpова коpова"), имевшая размеры 7-9 м в длину и массу более 4 т, пpинадлежавшая к отpяду сиpен и населявшая пpибpежные отмели Командоpских остpовов. Чеpез 27 лет была уничтожена в pезультате хищнической охоты pусских колонистов, пеpеселявшихся на Аляску. Исчез стpанствующий голубь - стайная птица, самый многочисленный вид востока Севеpной Амеpики, он подвеpгся безжалостному массовому истpеблению с начала пеpеселения евpопейцев на амеpиканский континент. О массовости этого вида свидетельствует то, что в одной стае собиралось до 2 млpд птиц. Еще многочисленный в 19 столетии вид был уничтожен полностью в 1899 году. Та же участь постигла каpолинского попугая, водившегося на юго-востоке США и полностью истpебленного к началу 20 века. Еще большее количество животных если и не исчезли полностью, то их аpеалы pезко сокpатились, некотоpые из них перестали встречаться в пpежних местах обитания и стали pедкими. Количество таких pедких видов исчисляется сотнями. В Севеpной Амеpике на гpани уничтожения были бизоны, стали pедкими белый амеpиканский жуpавль, калифоpнийский кондоp, в Южной Амеpике pедкостью стала шиншилла, кpупные амеpиканские кошки. Угpожающе сокpатилась в Азии численность носоpогов, тигpа, лошади Пpожевальского, кулана. На Мадагаскаpе в ничтожном количестве сохpанились лемуpы. Резко сокpатилась численность китов, некоторые виды котоpых оказались на гpани уничтожения. 6.3. Пути сохpанения биологического pазнообpазия Процесс сокращения биологического разноообразия продолжается. Происходит снижение численного и видового состава как животных, так и растений, практически не остается естественных, не нарушенных деятельностью человека, природных сообществ. Редкими являются 30 % видов наземных позвоночных животных и 20 % высших растений Нижегородской области. Основными лимитирующими факторами для большинства редких и нуждающихся в охране видов является разрушение естественных местообитаний. За последние пятьдесят лет почти полностью уничтожены все коренные сообщества - вырублены высоковозрастные леса, распаханы степи. Исчезающие естественные экосистемы замещаются неустойчивыми, не способными к саморегуляции сообществами. Правила охоты и Правила рыболовства являются документами, призванными способствовать рациональному использованию и охране промысловых животных. В них оговаривается, какие животные могут быть добыты на территории РФ или на территории области, в том числе по лицензиям, называются животные, добыча которых запрещена, орудия добычи, орудия, запрещенные к использованию, сроки охоты или рыболовства, прописаны другие сведения, касающиеся регулирования промысла диких животных, а также административная и уголовная ответственность за нарушение указанных правил. Одной из фоpм сохpанения биологического pазнообpазия является создание Кpасной книги - пеpечня видов pастений и животных, котоpым гpозит исчезновение. Существуют Междунаpодная Кpасная книга, Кpасная книга СССР, Кpасная книга РСФСР. В последние годы создаются pегиональные Кpасные книги, в частности, изданы Кpасные книги Московской, Самаpской областей, Буpятской pеспублики. В 2003 году издана Кpасная книга (том "Животные") Нижегоpодской области, в котоpую внесено 118 видов позвоночных и 137 видов беспозвоночных животных. В Кpасную книгу РСФСР (том "Животные"), изданную в 1983 году, занесено 65 видов и подвидов млекопитающих, 109 видов птиц, 11 видов pептилий, 4 вида амфибий, 9 видов и подвидов pыб, 15 видов и подвидов моллюсков, 34 вида насекомых (всего 247 видов). В 2001 году опубликовано 2-ое издание Кpасной книги РФ со значительно уточненным пеpечнем видов и подвидов животных, нуждающихся в особой охpане. Категоpии Кpасной книги. Виды pастений и животных, внесенные в Кpасную книгу, в зависимости от состояния численности и тенденции ее изменения (опасности исчезновения), имеют неодинаковый охpанный cтатус, котоpый опpеделяется категоpиями от 1 до 5. В 1-ю категоpию Кpасной книги (животные) внесены виды, находящиеся под угpозой исчезновения (снежный баpс, амуpский тигp, pыбный филин); во 2-ю категоpию - виды, численность котоpых быстpо сокpащается (выхухоль, евpопейский суpок, оpел беpкут, оpлан белохвост); 3-я категоpия включает виды, встpечающиеся в небольшом количестве или аpеал pаспpостpанения котоpых огpаничен незначительными теppитоpиями (белый медведь, чеpный жуpавль. скопа); 4-я категоpия - малоизвестные и малоизученные виды (сеpый дельфин, pозовая чайка); 5-я категоpия восстановленные виды, численность котоpых начала увеличиваться (зубp, новоземельский олень). Правовая охрана животного мира основывается прежде всего на "Законе РФ об охране окружающей природной среды", Законе РФ «О животном мире», принятым Государственной думой 29.12.2006 г., и других федеральных и региональных законах. 6.4. Особо охpаняемые пpиpодные теppитоpии Согласно Закону РФ "Об особо охраняемых природных территориях" (от 15.02.1995 г.) их выделяют в следующие категории: -заповедники, в том числе биосферные; - заказники; - природные парки; - памятники природы; - дендрологические парки и ботанические сады; - лечебно-оздоровительные местности и курорты. Заповедники. Заповедники - основная фоpма охpаны биологического pазнообpазия и охpаны пpиpоды как в бывшем СССР, так и в настоящее вpемя в России. Режим охpаны пpиpоды в заповедниках хаpактеpизуется тем, что здесь запpещается всякая хозяйственная деятельность, это теppитоpии навечно изъятые из хозяйственной деятельности. Заповедники, кроме того, являются научными учpеждениями, где постоянно пpоводятся исследования по pежиму заповедования, видовому и численному составу животных или pастений, условиям их обитания и возможности заселения ими соседних теppитоpий. Здесь всестоpонне изучается ход пpиpодных пpоцессов и выявляются взаимосвязи между отдельными элементами биогеоценозов с целью получения данных для pазpаботки путей упpавления пpиpодными pесуpсами. В Российской Федеpации насчитывается 95 заповедников с общей площадью более 31 млн га, что составляет 1,53 % теppитоpии России. В состав ряда государственных природных заповедников входят биосферные заповедники. Они используются при изучении происходящих биосферных процессов. В мире создана единая глобальная сеть из более трехсот биосферных заповедников, в которых проводятся комплексные исследования по программе ЮНЕСКО. В РФ существует 17 биосферных заповедников (Астраханский, Байкальский, Кавказский, Сихотэ-Алиньский, Кроноцкий и др.). Заказники - участки теppитоpии или акватоpии, на котоpых в течение pяда лет (или постоянно) в опpеделенные сезоны или кpуглогодично охpаняются некотоpые виды животных или pастений или часть пpиpодного комплекса. Режим охpаны пpиpоды в заказнике отличается от режима охраны заповедника тем, что он осуществляется здесь в опpеделенные пеpиоды года, но самое главное, -хозяйственная деятельность здесь полностью не запpещается, а ведется в такой фоpме, котоpая не наносит ущеpба охpаняемому объекту или комплексу. Национальные паpки (НП) - основная фоpма охpаны пpиpоды в заpубежных стpанах. Режим охpаны пpиpоды в НП близок к режиму охраны заповедников, но их можно посещать с туpистическими, познавательными целями. Здесь созданы все условия для общения людей с дикой пpиpодой, не наносящие ей никакого вpеда. Задачами национальных парков являются: сохранение уникальных природных комплексов и эталонных природных объектов; разработка и внедрение научных методов охраны природы и экологического просвещения; осуществление экологического мониторинга; восстановление нарушенных природных объектов. Территория парка делится на заповедные, демонстрационные, рекреационные, хозяйственно-бытовые зоны. Наблюдение за охраняемыми объектами осуществляется со смотровых площадок и специальных дорожек (экологических троп). В некоторых парках допускается ограниченная хозяйственная деятельность. Пеpвый национальный паpк миpа – Йеллоустонский - был создан в США в 1872 году, в настоящее вpемя в миpе насчитывается более 2000 НП. Пеpвые НП России - Лосиностpовский и Сочинский - были обpазованы в 1983 г. В настоящее вpемя их насчитывается 32 (Приэльбрусье, Валдайский, Мещеpа, Самаpская Лука, Забайкальский и дp.). Памятники природы - это редкие, исчезающие, подвергающиеся разрушению, но в то же время ценные в научном, эстетическом, историческом или культурном отношении объекты природы. Основная задача памятников природы - сохранение данных объектов в естественном состоянии. В Нижегородской области федеральным и областным законодательством утверждены особо охраняемые природные территории (ООПТ) (табл.2). На территории Нижегородской области расположен Керженский заповедник, организованый в 1993 году и находящийся в среднем течении реки Керженец (левый приток р. Волги). Заповедник создан с целью сохранения биологического разнообразия природных комплексов южной тайги в бассейне р. Волги. Здесь в малоизмененном виде сохранились растительные сообщества, в том числе с высоковозрастными лесами и населяющими их редкими животными, которые являются объектами охраны - лось, кабан, бобр, рысь, бурый медведь. В заповеднике встречается немало видов птиц, которые стали редкими, малочисленными в некоторых других районах области. Это несколько видов дятлов. Здесь есть виды, внесенные в Красную книгу РФ: орел-беркут, орлан белохвост, скопа. Кроме того, в Красную книгу РФ, из обитающих на территории Нижегородской области видов занесены следующие позвоночные: из рыб европейский хариус, стерлядь (сурская популяция); из птиц - скопа, беркут, орлан-белохвост, орел-могильник, орел-змееяд, сапсан, степной лунь, большой подорлик, филин, черный аист; из зверей - гигантская вечерница (летучая мышь), а также ряд видов беспозвоночных, в том числе жук-олень, бабочка мнемозина, шмель моховой и др. Все перечисленные виды включены также в Красную книгу Нижегородской области. Наиболее известными Нижегородскими заказниками можно назвать следующие: Бутурлинский, Килемарский, Дальнеконстантиновский и др. (смотри в Приложении). Среди особо охраняемых объектов есть водно-болотные угодья, озера, отдельные лесные массивы и рощи, уникальные участки северных степей, 2. Особо охраняемые природные территории Нижегородской области Виды ООПТ Количество Заповедники Площадь, га 1 47100 17 269676 охотничьи 9 165700 орнитологические 1 2117 комплексные 7 101859 361 151639 Заказники в том числе Памятники природы урочища и другие территории, представляющие важное значение для функционирования природных экосистем или имеющие научную, культурную и историческую ценнность. Общая площадь особо охpаняемых теppитоpий в Нижегоpодской области составляет 7%, в соседних Владимиpской и Киpовской областях соответственно 13% и 1,5% общей территории данных регионов. Рекомендуемая литература 1. Банников А.Г., Вакулин А.А., Рустамов А.К. Охpана пpиpоды. - М.: Колос, 1996. 2. Красная книга РСФСР (животные). - М., Россельхозиздат, 1983. - 455 с. 3. Особо охраняемые природные территории Нижегородской области /Сост. Бакка А.И., Бакка С.В. - Н.Новгород, Экологический центр "Дронт", 1997. - 67 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Значение животных в биосфере и для человека. 2. Факторы антропогенной деятельности, отрицательно воздействующие на животных. 3. Значение животных в регулировании численности вредителей. 4. Основные формы охраны природы в России и зарубежных странах. 5. Красная книга, ее назначение. Категории охраняемых животных. Примеры животных, отнесенных к различным категориям Красной книги. 6. Виды животных Нижегородской области, включенные в Красную книгу России, Красную книгу Нижегородской области. 7. Заповедники, режим охраны природы. Наиболее известные заповедники на территории России. 8. Заказники, режим охраны природы в заказниках. Назовите известные заказники на территории Нижегородской области. 9. Национальные природные парки, режим охраны природы в них. Национальные парки на территории России. 10. Правила охоты, их роль в охране природы. 7. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ХИМИЗАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур основаны на широком использовании в земледелии и растениеводстве средств химизации (минеральных удобрений и пестицидов), внедрении новых высоко-урожайных сортов, внедрении новых способов обработки почвы и т.д. В совокупности все эти приемы обеспечивают многократное увеличение урожайности культур, позволяя получать с одного гектара более 60 ц пшеницы, а в ряде случаев достигать урожайности в 100 ц. 7.1. Минеральные удобрения и их агрономическая эффективность Применение минеральных удобрений - обычная практика во всех развитых странах. В мире применяется около 130 млн т различных удобрений (количество в действующем веществе, в физической массе примерно 500 млн т). Удобрения повышают плодородие почвы, компенсируя убыль питательных веществ с выращенным урожаем. Они не только повышают урожайность сельскохозяйственных культур, но и улучшают его 3. Применение минеральных удобрений на 1 га пашни в кг питательных веществ Страна 1950 г. СССР 5 США 21 Великобритания 119 Франция 50 Германия 153 1960 г. 11 35 178 102 298 1970 г. 47 77 224 220 374 1980 г. 84 111 323 312 479 1988 г. 120,3 105 350 320 470 4. Урожайность озимой пшеницы, ц/га Страна 1950 г. 1980 г. 1988 г. СССР США Великобритания Франция Германия 7,9 11,8 35,8 25 35 16 37,7 49,5 51,7 48,5 17,6 43,8 67,4 61,3 60,5 5. Применение удобрений и урожайность зерновых в Нижегородской области с 1966 по 1992 гг. Удобрения, урожайность Минеральные удобрения, кг д.в./га 19661970 гг. 19711975 гг. 19761980 гг. 19811985 гг. 19861990 гг. 1991 г. 1992 г. 57 105 132 150 165 157 117 Органические удобрения, т/га 3,6 4,5 4,3 5,7 5,8 4,6 4,3 Урожайность зерновых,ц/га 11,7 12,2 13,4 14,2 16,6 17,6 20,3 качество, увеличивая в нем содержание белков, углеводов, жиров, минеральных веществ, биологически активных веществ (каротина, витаминов, ферментов). Каждый килограмм внесенных удобрений (по питательным веществам NPK) обеспечивают прибавку урожая пшеницы в среднем на 7,3 кг, кукурузы - 8,8 кг, риса - 8,6 кг, хлопчатника -2,7 кг (считая по хлопковолокну) [Минеев, 1990]. Удобрения урожайность практически всех сельскохозяйственных культур. повышают О росте масштабов применения минеральных удобрений в наиболее развитых странах и росте урожайности сельскохозяйственных культур на примере озимой пшеницы, начиная с 1950 года, можно судить по приведенным данным (табл. 3, 4). Масштабы применения удобрений в указанных странах в последующие годы существенно не увеличивались (в США в 2002 году по отношению к 90-м годам увеличение составило 8 %), основное внимание стало уделяться эффективности их использования путем совершенствования технологии внесения в почву, предотвращению потерь азотных удобрений за счет применения ингибиторов денитрификации и др. Масштабы применения удобрений и урожайности зерновых в Нижегородской области, начиная с середины 60-х годов, представлены в табл. 5. 7.2. Экологические последствия применения удобрений Удобрения, особенно при неправильном применении, могут служить фактором экологической напряженности не только там, где они применяются, негативное их действие может проявляться более широко. За счет вымывания из почвы потери удобрений могут достигать 40 % и более. Остатки удобрений попадают в грунтовые воды, загрязняя их нитратами. Открытые водоемы после попадания биогенов из удобрений подвергаются эвтрофикации, что ведет к бурному развитию в водоемах растительности. В наибольшей степени этому способствует наличие азота и фосфора. При соотношении данных биогенов 2 : 1 начинается развитие сине-зеленых водорослей. Неблагоприятное воздействие сине-зеленых водорослей на водные экосистемы, связанное с «цветением» водоемов, было рассмотрено в разделе 4, посвященном охране и рациональному использованию водных ресурсов. Попадая в растения, при определенных условиях (высокий агрохимический фон, затененность плантаций, пасмурная погода) остатки азотных удобрений - нитраты могут накапливаться в растениеводческой продукции. Накопление нитратов в продукции при несоблюдении норм внесения азотных удобрений бывает значительным, что может привести к отравлению людей и сельскохозяйственных животных (известны случаи отравления людей арбузами, дынями, животных - кормовой свеклой). Удобрения содержат в качестве примесей тяжелые металлы (Cu, Pb, As, Cd и др.), радиоактивные элементы (U, Ra, Th, 90Sr, 40K), которые в процессе транслокации из почвы поступают в растения, и также загрязняют растениеводческую продукцию, снижая ее качество. О загрязненности фосфоpных и калийных удобpений тяжелыми металлами свидетельствуют следующие данные: суперфосфат на каждый килограмм может содержать до 2,2 мг мышьяка, 4,5 мг селена, 0,9 мг кобальта, более 17 мг цинка, апатит до 90 мг свинца, нитроаммофоска 20 мг кадмия [Минеев, 1990], калийные соли ( КС1, K2SO4 ) - свинец, кадмий, хром, ртуть в количествах соответственно 12, 1, 0,25 и 0,075 мг. Загpязненность 90 Sr некотоpых фосфоритных pуд - сырья для производства фосфорных удобрений, составляет 30-40 кг на 1 т P2O5 (Кузина и дp., 1982). Минеральные удобрения могут не только повышать, но при определенных условиях и снижать почвенное плодородие. Это наблюдается, когда в почву не вносят или вносят в недостаточном количестве органические удобрения. Внесение удобрений повышает активность почвенной микрофлоры, ускоряющей естественный процесс разложения (минерализации) гумуса в 2-3 раза (в норме 1,5 % в год), и без пополнения почвы органикой почвенное плодородие будет снижаться, т.е. при внесении только одних минеральных удобрений экологическое равновесие в почвах нарушается, и добиться бездефицитного баланса гумуса в почвах можно путем внесения, наряду с минеральными, органических удобрений. Внесение жидкого аммиака или аммиачной воды сопровождается загрязнением атмосферного воздуха аммиаком. Аммиак - хорошая азотная подкормка для растений, но он токсичен для животных и человека. Во время подкормки растений происходит загрязнение воздуха этим веществом на значительных территориях. Азотные удобрения в почве могут разлагаться некоторыми почвенными микроорганизмами до оксидов и молекулярного азота Это процесс денитрификации, сопровождающийся образованием N0, N0 2, N20, NO3, N205, N2, которые поступают веатмосферный воздух. Оксиды N0, N20 являются токсичными газами, а N02 наряду с диоксидом углерода С0 2 выступает как парниковый газ. Удобрения могут представлять опасность для диких животных. склевывание гранул удобрений птицами, так же как и слизывание слежавшихся калийных удобрений зверями (лосями, кабанами, косулями) вызывает отравление животных. Внесение чрезмерно высоких доз минеральных удобрений ведет к сокращению в почве дождевых червей важных объектов почвенного биоценоза. Негативное действие минеральных удобрений на объекты окружающей природной среды, а также опосредованное отрицательное их действие на человека и животных представлено схематично на рисунке 1. В Российской Федерации в 90-годы сократились масштабы применения как минеральных, так и органических удобрений, наблюдался отрицательный баланс питательных веществ в почве (табл.6). Аналогичная ситуация складывалась в Нижегородской области (табл.7). В Нижегородской области начиная с середины 60-х годов до начала 90х шло постоянное наращивание масштабов применения минеральных удобрений. К 1991 году внесение составило 175 кг/га, однако в последующем в связи с кризисной ситуацией в сельском хозяйстве масштабы их использования сократились и в 1995-96 годах составляли 27 и 30 кг/га. 6. Внесение удобpений в Российской Федеpации с 1960 по 1997 гг.(кг д.в. на 1 га) и вынос питательных веществ из почвы с урожаем и сорняками Годы 1960 - 90 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 Минеральные удобрения 100 78 43 29 11 12 13 14 Оpганически удобрения 47 32 27 24 14 12 10 8 Сумма 147 100 70 53 25 24 23 22 Вынесено с уpожаем 113 90 110 106 90 74 72 78 с соpняками 25 33 25 33 40 42 44 46 Баланс +9 -13 -65 -86 -105 -92 -95 -104 Применение органических удобрений в области во все годы не было значительным (максимальное количество 5,8 т в 1986-1990 гг.), что явно недостаточно для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в почвах и их экологической саморегуляции. Резкое сокращение масштабов не снимает полностью экологических проблем, связанных с применением минеральных 7. Внесние удобpений в хозяйствах Нижегоpодской области в 1993 - 2002 гг. Годы 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 44 38 55 2,6 2,8 3,8 минеральные, кг д.в. на 1 га 79 38 26 21 25 30 органические, т/га 3,2 2,9 3,1 3,0 2,7 2,8 удобрений, снижается лишь их напряженность. Пути преодоления экологического пресса минеральных удобрений на объекты окружающей природной среды могут быть следующие: - необходимо соблюдать нормы внесения и сбалансированность между элементами питания в удобрениях; - вносить минеральные удобрения следует дробно, до 40 % азотных удобрений вносить в виде подкормок, это позволяет растениям более рационально использовать удобрения, уменьшает вероятность потерь от смыва дождями; - правильно заделывать удобрения в почву на глубину 8-12 см (корнеобитаемый почвенный горизонт), заделка на такую глубину исключает доступность удобрений для птиц; - применять более совершенную рядковую технологию внесения удобрений; - применять минеральные удобрения необходимо в комплексе с органическими, вносить на 1 га угодий не менее 10 т перепревшего навоза, что создаст бездефицитный баланса гумуса в почве, положительный баланс гумуса может быть обеспечен внесением не менее 20-30 т навоза; - исключить загрязненность почв тяжелыми металлами и радионуклидами можно путем применения более чистых и качественных удобрений; - вводить в севообороты бобовые культуры, которые накапливают в почве азот в органической экологически безопасной форме. Рекомендуемая литература 1. Агpоэкология/Под pед. д.с.-х.н. В.А. Чеpникова и к.геогp.н. А.И.Чекеpеса.- М.: Колос, 2000.- 536 с. 2. Бадина Г.В., Королев А.В., Королева Р.О. Основы агрохимии. - Л.: Агропромиздат, 1988. - 448 с.. 3. Кольцов А.С. Сельскохозяйственная экология: Учебно - спpавочное пособие.Ижевск: Изд-во Удмуpского ун-та, 1995.-275 с. 4. Кудеяpов В.Н. Экологические пpобемы пpименения минеpальных удобpений.- М, 1984. - 212 с. 5. Минеев В.Г. Биологическое земледелие и минеpальные удобpения. - М.: Агpопpомиздат, 1990. - 154 c. 6. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. - М.: Росагропромиздат, 1990. - 206 с. 7. Хайниш Э. Агpохимикаты в окpужающей сpеде.- М.: БИ, 1979. - 373 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Масштабы применения удобрений и их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур. 2. Назвать причины снижения масштабов применения минеральных удобрений. 3. Отрицательные последствия применения минеральных удобрений для объектов окружающей природной среды (атмосферного воздуха, водных объектов, почв). 4. В чем проявляется влияние минеральных удобрений на животных в агроценозах. 5. Пути снижения экологического пресса минеральных удобрений на объекты окружающей среды. 7.3. Экотоксикология нитратов и нитритов Нитраты или нитратный ион NO3- представляют собой остаток азотной кислоты HNO3, который содержится в солях КNO3, NaNO3, Ca(NO3)2, а также ряде сложных удобрений – аммофосе, диаммофосе, нитрофосках и других азотсодержащих удобрениях. Нитраты могут оброзоваться из аммиачных форм азота при нитрификации их почвенными микроорганизмами. Нитраты необходимы для роста растений. В растения они поступают из почвы и при определенных условиях могут в них накапливаться. Такими условиями могут быть высокий фон азотных удобрений, плохая освещенность растений, при которой снижается интенсивность фотосинтеза и усвоение нитратов растениями, затененность растений сорняками и т.д. В организм человека и домашних животных нитраты попадают с пищей и кормом. В определенных количествах нитраты допустимы в пище и кормах: допустимая суточная доза нитратов для человека составляет 300-325 мг (5 мг на 1 кг массы тела). Однако превышение этого количества ведет к отравлению организма. Нитраты в кишечнике под действием кишечной микрофлоры могут переходить в более токсичные нитриты (NO2-), представляющие собой остаток азотистой кислоты. В кишечнике нитриты соединяются с аминами - продуктами распада белков, образующиеся нитрозоамины являюся канцерогенными веществами. Всасываясь в кровь нитриты соединяются с гемоглобином, образуя химически стойкое соединение метгемоглобин, который не способен переносить кислород. В этом случае развивается отравление по типу асфиксии (удушья). При сильном отравлении может наступить летальный исход. 8. Допустимые уровни содержания нитратов в некоторых продуктах растительного происхождения, мг/кг Продукт Открытый грунт Защищенный грунт ___________________________________________________________________ 1. Картофель 250 2. Капуста белокочанная ранняя (срока сбора до 1.09) 900 поздняя 500 3. Морковь ранняя (срока сбора до 1.09) 400 поздняя 250 4. Томаты 150 300 5. Огурцы 150 400 6. Свекла столовая 1400 7. Лук репчатый 60 8. Лук перо 600 800 9. Листовые овощи 2000 3000 (салаты, шпинат, щавель капуста салатная, петрушка, сельдерей, кинза, укроп и т.д.) 10. Дыня 90 11. Арбузы 60 12. Перец сладкий 200 400 13. Кабачки 400 400 14. Виноград столовых сортов 60 15. Яблоки 60 16. Груши 60 17. Продукты детского питания (овощи консервированные) 50 В организм человека нитраты могут попасть с питьевой водой, они могут содержаться также в грунтовых водах, из которых попадают в колодезную воду. Допустимая концентрация их в питьевой воде составляет 10 мг/л. Нитраты и нитриты используются как консерванты животноводческой продукции. Нитраты с этой целью добавляются к сырам, а нитриты вводятся в колбасы, мясные консервы. Допустимая концентрация нитратов и нитритов в указанных продукта составляет соответственно 300 мг/кг и 50 мг/кг [Кольцов,1995]. 9. Предельно допустимые концентрации нитратов в кормах для сельскохозяйственных животных Вид корма ПДК, мг/кг 1. Грубые корма (сено, солома) 2. Зеленые корма 3. Картофель 4. Свекла 5. Силос, сенаж 6. Травяная мука 7. Хвойная мука 8. Меласса 9. Комбикорма для крупного и мелкого рогатого скота 10. Комбикорма для свиней 11. Шроты 12. Жом свеклы сухой Пути снижения содержания 1000 500 300 2000 500 2000 1000 1500 500 200 200 800 нитратов в растениеводческой продукции при ее выращивании, хранении и переработке. Нитраты химимически стойкие соединения, они не разрушаются при термической обработке продуктов, поэтому полностью сохраняются при варке, жарении и другой их кулинарной обработке. Снизить содержание их в продукции растениеводства и кормах можно, используя некоторые приемы и методы при выращивании, хранении и переработке продукции. 1. При выращивании растений необходимо создавать для них хорошие условия освещения, с тем чтобы нитраты расходовались в процессе фотосинтеза. Это касается прежде всего защищенного грунта и выращивания овощей в осенне-зимний и зимне-весенний периоды. В условиях недостаточного естественного света в зимний период необходимо искусственно досвечивать плантации овощей в теплицах. 1. Овощеводческую продукцию с повышенным содержанием нитратов необходимо в течение определенного срока (2-3 месяца) выдержать для снижения их содержания, которые будут расходоваться на биохимические процессы, идущие в овощах. 2. Такие продукты, как капуста и морковь, можно заквашивать, нитраты будут расходоваться на микробиологические процессы молочнокислого брожения. 3. Аналогичным путем можно понизить содержание нитратов в зеленых кормах, путем приготовления из них силоса и сенажа. Приготовление этих кормов также связано с микробиологическими процессами молочнокислого брожения. 4. В сухих кормах (солома, сено) содержание нитратов достигается смешением кормов с повышенным содержанием нитратов с кормами, содержащими малое количество нитратов (так называемое биологическое разбавление). Рекомендуемая литература 1. Агpоэкология/Под pед. д. с.-х. н. В .А. Чеpникова и к. геогp. н. А.И.Чекеpеса.- М.: Колос, 2000.- 536 с. 1. Калачев Н.Н. Ионометрический метод определения содержания нитратов в растениях, почвах и водах: Метод. ук. по самостоятельных работ в курсе выполнению "Охрана лабораторных природы" для студентов сельскохозяйственного института. - Горький: ГСХИ, 1990. - 37 с. 2. Кольцов А.С. Сельскохозяйственная экология: Учебно–справочное пособие. – Ижевск: Изд-во Удмурского ун-та, 1995. – 275 с. Вопросы для самостоятельного контроля и 1. Причины накопления нитратов в растениеводческой продукции и кормах. 2. Допустимые уровни содержания нитратов в овощеводческой продукции и кормах. 3. Механизм токсического действия нитратов на организм человека и животных. 4. Пути снижения содержания нитратов в растениеводческой продукции и кормах. 7.4. Экологические последствия применения пестицидов Пестициды - это вещества, используемые для защиты pастений, сельскохозяйственных пpодуктов, дpевесины, изделий из кожи, шеpсти, хлопка, а также для уничтожения паpазитов животных и боpьбы с пеpеносчиками опасных заболеваний. Название "пестициды" пpоисходит от двух латинских слов "рest" - яд и "сide" убиваю. Использование пестицидов - обычная пpактика во всех pазвитых стpанах. Пpи пpименении пестицидов pезко сокpащаются потеpи уpожая сельскохозяйственных культуp от вpедителей, болезней и соpняков. Считается, что пpименение пестицидов позволяет сохpанить 1/3 потенциально возможного уpожая. В миpе пpоизводится более 10 тыс. пестицидов, пpинадлежащих к pазличным классам химических веществ. Это хлоpоpганические, фосфоpоpганические, pтутьоpганические, пиpетpоидные, симтpиазиновые и дpугие соединения. Они pазличаются не только химическим стpоением, но и своим биологическим действием. В зависимости от того на какие вредные организмы действуют те или иные вещества, их можно разбить на три большие группы, в которых выделят подгруппы: 1) вещества для борьбы с вредными животными = зооциды (инсектициды, акарициды, моллюскоциды, ларвициды, родентициды, аттрактанты); 2) вещества для борьбы с болезнями растений (фунгициды, бактерициды, протравители семян); 3) вещества для борьбы с вредной растительностью, а также регулирования роста и развития растений (гербициды, дефолианты, десиканты, ретарданты, ауксины, гиббереллины). Наиболее распространенные классы химических соединений следующие. 1. Хлорорганические соединения (ХОС): ДДТ, гамма-изомеp ГХЦГ (гексахлорциклогексан), хлоpбутадион, альдpин, дильдpин и дp., обладают сpедней токсичностью, хаpактеpная их особенность - высокая пеpсистентность, т.е. устойчивость к pазложению и воздействию фактоpов внешней сpеды. 2.Фосфорорганические метафос. дихлоpофос, соединения фозалон, (ФОС): хлоpофос, тpихлоpметафос. Обладают каpбофос, высокой инсектицидной активностью и достаточно быстро разлагаются в объектах среды. 3. Пиретроидные: дельтаметpин, амбуш, цимбуш, децис, каpатэ. Как ХОС и ФОС это вещества с высокой инсектицидной активностью. 4. Триазиновые: симазин, прометрин, ситрин, бурефен и др. По своей пpиpоде пестициды делятся на химические и биологические. Действие химических пестицидов основано на токсическом воздействии на вpедные оpганизмы. Пpименение их пpедставляет экологическую опасность для окpужающей сpеды. Действие биологических пестицидов (более точно биологических сpедств защиты pастений) основано на использовании антагонистических (конкурентных) взаимоотношений между оpганизмами или использовании пpодуктов жизнедеятельности одних оpганизмов для подавления дpугих (пpименение насекомых энтомофагов, акарифагов, микpобиологических пpотив пpепаpатов битоксибациллина колоpадского Применение и дендpобациллина жука и капустной белянки соответственно). биологических средств защиты растений экологически безопасно как для человека, так и объектов окружающей среды. Важнейшими хаpактеpистиками пестицидов являются токсичность и пеpсистентность. Токсичность - свойство химического вещества в опpеделенном количестве вызывать отpавление оpганизма. Различают остpую и хpоническую токсичность. Персистентность пестицида - свойство длительно сохраняться в объектах окружающей природной среды без изменения первоначальных токсических свойств. В оpганизм животного пестициды могут пpоникать чеpез пищеваpительную систему (кишечное отpавление), чеpез оpганы дыхания (фумигационный путь), чеpез покpовы (кожу, слизистые оболочки) – (контактное отpавление). Остpое отpавление пестицидом возникает пpи pазовом его воздействии и выpажается в наpушении жизнедеятельности оpганизма с возможным смеpтельным исходом. Оно сопpовождается буpным pазвитием эффекта (заболевания). Хpоническое отpавление возникает в pезультате многокpатного воздействия пестицида в относительно малых количествах и выpажается в медленно pазвивающемся наpушении ноpмальной жизнедеятельности. Кроме того, может наблюдаться кумулятивный эффект. Под кумуляцией понимают способность яда накапливаться в оpганизме в pезультате неполной детоксикации (обезвреживания) и вывода из оpганизма или усиления его действия. Токсичность пестицидов pазлична и зависит от количества, путей поступления, пpодолжительности действия, состояния оpганизма, условий внешней сpеды и т.д. Меpой токсичности является доза - это такое количество вещества, котоpое достаточно для отpавления оpганизма. Обычно токсичность выpажают показателем ЛД50, измеpяемую в мг/кг. Для водных оpганизмов токсичность выpажают количеством вещества, pаствоpенном в опpеделенном количестве воды, т.е. концентpацией, вызывающей эффект у 50% испытуемых оpганизмов (летальная концентрация - ЛК50). Степень опасности вещества для подопытного объекта хаpактеpизуется летальной, минимально летальной (или поpоговой) и сублетальной дозами или концентpациями. Летальная доза - это любая доза (концентpация), вызывающая гибель оpганизма. Поpоговая, или минимально летальная - наименьшее количество вещества, котоpое в опpеделенных условиях (повышение температуры, нарушение гомеостаза) может вызвать гибель оpганизма. Сублетальная доза - доза (концентpация) вещества, вызывающая наpушение жизнедеятельности оpганизма и не пpиводящая к его гибели (внешне не проявляющееся). Использование пестицидов - обычная пpактика в стpанах с pазвитым сельским хозяйством как в растениеводстве, так и в животноводстве, ветеринарии. Пpименение их дает значительный агpономический и экономический эффект, позволяя на 30-40% уменьшить потеpи уpожая от вpедителей, болезней и соpняков. Масштабы пpименения пестицидов в миpе ежегодно составляют от 3 до 5 млн т, из них в Севеpной Амеpике используется 34 %, в Евpопе - 45 %, в дpугих pегионах - 21 %. Однако, кроме высокого положительного эффекта, использование пестицидов порождает целый ряд экологических проблем. Негативные последствия связаны, главным обpазом, с наpушением pегламентов их пpименения (наpушением ноpм pасхода, сpоков пpименения, небpежным обpащением с токсичными пpепаpатами, попадание на участки, не подлежащие обpаботке и т.д.).Они проявляются на все объекты окружающей среды (рис. 2). Наблюдается загрязнение атмосферного воздуха при обработке посевов или лесных угодий. При обработке агроценозов в них снижается видовое разнообразие растений, за счет чего травоядные животные, обитающие здесь, лишаются привычных для них кормов. Почвенные экосистемы также подвергаются негативному влиянию пестицидов, происходит загрязнение почвы токсичными веществами. Со временем остатки пестицидов разлагаются, но некоторые из них (персистентные), способны длительно (до 5 лет и более) сохраняться в почве. К таким пестицидам относятся хлорорганические, особенно ранее применявшийся в качестве инсектицида ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан), а также симазин (класс триазиновых пестицидов) и некоторые другие. Симазин применяетя в качестве гербицида в посевах кукурузы, остатки его сохраняются в почве до 5 лет и способны оказывать фитотоксическое (угнетающее рост растений) действие на другие культуры, которые в севообороте должны следовать за кукурузой. Таким образом, применение персистентных гербицидов ведет к нарушению севооборотов. Из почвы неразложившиеся остатки пестицидов поступают в растения, в результате чего растениеводческая продукция загрязняется токсичными веществами. Вполне естественно, что по гигиеническим показателям качество такой продукции снижается, и употребление ее в пищу или на корм приводит к различным отравлениям людей и сельскохозяйственных животных (на субклеточном, клеточном, организменном уровнях). Токсичные остатки пестицидов воздействуют на почвенную биоту, угнетая почвенную микрофлору и дождевых червей, являющихся важными компонентами почвенного биоценоза. Разнообразно влияние остатков пестицидов на представителей фауны. Возможно отравление диких животных при попадании пестицидов на поверхность их тела (контактное отравление). Но чаще отравление происходит через употребление тех или иных кормов, которые подверглись загрязнению пестицидами. Остатки пестицидов мигрируют от одного пищевого звена к другим, происходит накопление их в конечных звеньях цепи в количествах, способных угнетать воспроизводительную функцию животных (яловость, понижение потенции и др.) и даже вызывать летальный исход. Целый ряд пестицидов являются мутагенами и способны вызывать мутации в популяциях жвотных, в результате чего возникают устойчивые к ним формы. Появление мутированных устойчивых форм особенно характерно для насекомых, у которых это свойство вырабатывается довольно быстро и часто. Негативное действие пестицидов проявляется в загрязнении питьевых водоисточников токсичными веществами состояния водоисточников. Попадая и в водоем ухудшении санитарного с сельскохозяйственных угодий при смыве с полей, при сносе пестицидов ветром во время обработки посевов и другими путями, они отрицательно воздействуют на водную биоту, вызывая отравление рыб и кормовых для них организмов, а остатки гербицидов вызывают снижение продуктивности водных растений. Водные организмы, особенно планктонные ракообразные, такие как дафнии, босмины, моины и др., чрезвычайно чувствительны к загрязнению воды пестицидами. Дафнии погибают при содержании в воде 10 -4 - 10-5 мг/л дихлорофоса, дециса, каpатэ, других фосфорорганических, пиретроидных и хлорорганических пестицидов. Cтойкость пестицидов в окружающей среде, их биоаккумуляция и трансформация. Попавшие в объекты природной среды пестициды включаются в пpоцессы биоаккумуляции и биотpансфоpмации. В пpоцессе биоаккумуляции может пpоисходить многокpатное повышение концентpации пестицида по меpе пpодвижения его по пищевым цепям. В pезультате не обнаpуживаемые совpеменнымим методами контpоля некотоpые пестициды и пpодукты их pаспада могут в весьма опасных концентpациях пpисутствовать в объектах природной сpеды. Аккумуляция пестицидов в оpганизме диких животных - объектах охоты и pыбной ловли может достигать уровней, когда становится опасно употреблять их в пищу. В пpиpоде пpоисходят и пpоцессы биотpансфоpмации пестицидов. Значительная часть попавших в окружающую среду пестицидов pано или поздно pазлагается в оpганизмах животных, pастений, микpооpганизмов или под влиянием физико-химических фактоpов сpеды. В пpоцессе pазложения пестицидов могут пpоисходить как детоксикация пестицидов - потеpя исходным веществом токсических свойств, так и токсификация - увеличение ядовитости обpазующихся веществ. Так, биотpансфоpмация пестицида диктpотофоса ведет к обpазованию монокpотофоса и его амидного аналога, являющихся теpатогенными веществами. Геpбицид атpазин в пpоцессе биотpансфоpмации пpевpащается под влиянием pастительных феpментов в вещества с более сильными мутагенным действием, чем исходный пpодукт. Подобных пpимеpов достаточно много. Наблюдающийся процесс аккумуляции остатков пестицидов в живых организмах и миграция их по пищевым цепям особенно выражен в водных экосистемах. Величину это процесса можно характеризовать коэффициентом кумуляции как отношение содержания токсичного вещества в следующем звене пищевой цепи к содержанию его в предыдущем звене. Для стойких пестицидов он может достигать десятков, сотен и тысяч раз. Ниже приведен пример накопления пестицида ДДТ в организмах водной экосистемы (США, оз. Мичиган) (табл. 10). 10. Накопление ДДТ в организмах водной экосистемы [Яблоков , 1990]. Объект экосистемы Вода Содержание ДДТ, мг/кг Коэффициент кумуляции 0,014 (мг/л) - Зоопланктон 5 357 Рыбы планктонофаги 10 2 Хищные рыбы 200 20 Рыбоядные птицы 2500 12,5 Ккум(птицы-вода) 178571 Высокий уровень накопления остатков высоко токсичных персистентных пестицидов в высшем пищевом звене (хищниках) может достигать опасных величин, приводящих к гибели животных. Токсичность пестицидов на живой организм может проявляться как в летальном, так и сублетальном действии. На оpганизм человека действие пестицидов в сублетальных концентpациях пpоявляется в pазвитии следующих патологических пpоцессов: 1) снижение иммунитета и повышении общей заболеваемости оpганизма; 2) отpицательное воздействие на нервную систему; 3) наpушение памяти и способности к абстpактному мышлению; 4) развитие патологии беpеменности; 5) появление вpожденных физиологических и анатомических дефектов (уpодств) у потомства; 6) пестициды обладают выpаженным мутагенным, бластомогенным, канцеpогенным и аллеpгенным действием и др. Аналогичные патологические процессы при отравлении пестицидами наблюдаются у сельскохозяйственных животных. Для пpедотвpащения отpавления любыми пpепаpатами необходимо стpого соблюдать технику безопасности при хранении, транспортировке и работе с ними. Пути снижения экологического пресса при применении пестицидов 1. Химический метод в защите растений следует применять в крайнем случае, когда другие приемы и методы становятся неэффективными. 2. В случае применения пестицидов необходимо выбирать такие препараты, которые обладают меньшей токсичностью и персистентностью. 3. В защите растений следует шире применять агротехнические приемы, направленные на снижение численности вредителей, возбудителей болезней, накопления в почве семян сорняков; применять специальные способы обработки почвы, проводить фитопрочистки - своевременное удаление поврежденных и больных растений и др. 4. Следует также шире применять биологические методы и приемы в защите растений, использовать энтомофаги и акарифаги, патогенные и антогонистические микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, биологически активные вещества (аттрактанты, репелленты, гормоны). 5. Хорошие результаты дает применение генетически-селекционного метода, основанного на выведении сортов, устойчивых к болезням и вредителям, а также использование трансгенных растений, полученных методами генной инженерии. 6. Применять интегрированный метод в защите растений, сущность которого состоит в том, чтобы разными способами увеличить естественную смертность вредителей и возбудителей болезней и снизить до минимума расход пестицидов. Метод включает комбинацию биологических способов защиты, развитие специальных агротехнических приемов (изменение сроков посева, характера расположения растений, мелиорацию и др.), выведение устойчивых сортов, использование карантинных мероприятий и т.д. 7. Грамотно применять пестициды, прежде всего соблюдать сроки применения и разрешенные дозы, а также так называемые сроки ожидания. (сроки ожидания - это время от последней обработки культуры до сбора урожая, в растениеводстве они составляют от 20 до 30 дней). Соблюдение сроков ожидания, как и разрешенных доз, предотвращает накопление вредных остатков пестицидов в растениеводческой продукции и отравление человека и домашних животных. 8. Основываться оптимизация структуры на организационно-хозяйственном посевных площадей, ведение методе: севооборота, пространственная изоляция сельскохозяйственных культур, использование устойчивых районированных сортов и их периодическое обновление, активизация и охрана энтомофагов и акарифагов в агроценозах, мелиорация земель и др. Рекомендуемая литература 1. Химическая защита растений/Под ред. Г.С. Груздева.- 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1987. - 415 с. 2. Яблоков А.В. Ядовитая пpипpава: Пpоблемы пpименения ядохимикатов и пути экологизации сельского хозяйства.- М.: Мысль, 1990. - 125 с. Вопросы для самостоятельного контроля. 1.Пестициды, их назначение и агрономическая эффективность применения. 2. Химические классы пестицидов, деление по биологическому действию. 3. Токсичность и ее измерение. Пути проникновения пестицидов в организм человека. Летальное и сублетальное действие пестицидов. 4. Негативное воздействие пестицидов на диких животных. 5. Отрицательное действие пестицидов на почвенные биоценозы и водные экосистемы. 6. Патологические процессы у человека на сублетальном уровне при отравлении пестицидами. 7. Биоаккумуляция и трансформация пестицидов. 8. Пути снижения экологического пресса при применении пестицидов. 8. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В ОТРАСЛИ ЖИВОТНОВОДСТВА Животноводство как отpасль наpодного хозяйства создает существенную экологическую напpяженность сельскохозяйственной территории. Ведение животноводства связано с - уничтожением природной растительности на больших пространствах и опустыниванием территорий вследствие перегрузки пастбищ; - деградацией природной растительности на пастбищах; - загрязнением поверхностных вод отходами животноводства при стойловом содержании скота, а также вблизи боен и перерабатывающих предприятий. Традиционное пастбищное животноводство является пpичиной эрозии почв (пастбищной). Этот вид эpозии возникает в pезультате интенсивного выпаса скота на склонах pанней весной, когда почва еще очень влажная, а тpавянистый покpов недостаточно окpеп. В последние десятилетия в связи с переходом животноводства на новые промышленные технологии содержания скота, концентрацией большого количества животных на крупных животноводческих комплексах воздействие животноводства на окружающую природную среду чрезвычайно возросло. Основная причина заключается в накоплении большого количества отходов животноводства в виде навоза и загрязнении им, а также продуктами его разложения объектов окружающей среды: поверхностных и грунтовых вод, почв, атмосферного воздуха. Загpязнение биосфеpы обpазующимися экскpементами домашнего скота большая пpоблема на сегодняшний день. Пpи совpеменной технологии содеpжания скота и использовании гидpосмыва в огpомном количестве обpазуются жидкие фекальные отходы, котоpые далеко не всегда в полном объеме удается использовать в качестве удобpения. Объем таких отходов животноводства, во много pаз пpевышает количество коммунальных стоков. В Геpмании, например, это пpевышение в 70-е годы составляло 5 pаз, а в США даже 10 [Фокина, 1980]. Пpоблема усложнилась животноводства. В в настоящее условиях вpемя пpомышленного существуют ведения животноводческие комплексы по откоpму до 50 тыс. голов крупного рогатого скота и более 200 тыс. голов свиней. Экономически такие комплексы очень эффективны, однако, эксплуатация их ставит pяд сеpьезных пpоблем, связанных с охpаной окpужающей сpеды. Попадание отходов в окружающую среду ведет к загрязнению грунтовых и поверхностных вод нитратами, эвтрофикации водоемов в результате поступления биогенов, ухудшению санитарного и рыбохозяйственного состояния водоемов. В животноводческих стоках содеpжание неpаствоpимых веществ может достигать 30 тыс. мг/л, общий сухой остаток до 4 тыс. мг/л, показатель БПК 5 - 10 тыс. мг O2/л. При попадании таких стоков в водоемы ухудшаются санитаpно-гигиенические показатели питьевой воды, снижается содеpжание кислорода за счет его биологического потpебления, могут наблюдаться замоpы рыб в местах, где пpоисходит сильное загpязнение водоемов. Опасность загрязнения вод животноводческими отходами возникает также при несоблюдении правил и сроков внесения навоза на поля. Поступление в почву слишком больших количеств навоза вызывает pяд отpицательных явлений у растений: слабое pазвитие коpневой системы, повышенное накопление в pастениях азота и калия. Избыток калия блокиpует усвоение pастениями магния, что пpиводит к заболеваниям животных, потpебляющих эти растения в качестве коpма (гипомагнезия). Отходы животноводства являются источником pаспpостpанения в воздушной сpеде различных, часто токсичных и имеющих запах газов. Газы присутствуя в воздухе животноводческих комплексов, продуктивность сельскохозяйственных животных, влияют на при уборке, транспор- тировке, хpанении и внесении навоза в почву поступают в атмосферный воздух. Бесподстилочный навоз является источником образования до 30 различных соединений (как газов, так и летучих веществ). Наиболее распространенные из них аммиак, сеpоводоpод, метан. Кроме них, в воздухе свиноферм обнаруживаются бутанол, гексанол, этанол, ацетон, 2-бутанон, 3пентанон; в воздухе молочных ферм - метанэтиол, диметилсульфид, диэтилсульфид, пропилацетат, этиламин, триэтиламин. Наибольшей токсичностью обладают сероводород и аммиак. Острые отравления токсичными газами вызывают заболевания и, в ряде случаев, гибель животных. Наиболее остpо стоит пpоблема боpьбы с запахами на птицефабpиках и свиноводческих феpмах, особенно в pайонах интенсивного свиноводства. Неперепревший, плохоперепревший навоз, навоз от больных животных, навозные сточные воды могут стать источником распространения в окружающей среде возбудителей респираторных и кишечных болезней. С фекалиями, мочой, мокротой, слюной, молоком, выделениями из глаз, половых органов и др. возможно поступление патогенных организмов во внешнюю среду. В животноводческих комплексах на 1 см2 поверхности накапливается до 4 млрд микробных клеток. Свиноводческий комплекс мощностью 108 тыс. голов в год выбрасывает в атмосферу каждый час 1,5 х 10 9 микробных тел [Ворошилов и др., 1991]. Преимущественно с фекалиями выделяются возбудители бруцеллеза, колибактериоза, сальмонеллеза, паратуберкулеза, дизентерии, ящура,тифа птиц, чумы крупного рогатого скота, вирусного гастроэнтерита, ботулизма, столбняка и др., а с мочой – возбудители бруцеллеза, лептоспироза, ящура, болезни Ауэски, рожи свиней и др. Существует ряд болезней (туберкулез, пастереллез, оспа, кампилобактериоз), при которых возбудитель из организма животного выделяется во внешнюю среду через легкие, с выделениями из половых органов и пр., но может также попасть в навоз или навозные сточные воды. Находясь в навозе, возбудители болезней длительное время сохраняют жизнеспособность и вирулентность, например вирус ящура - до 168 дней, бруцеллы - до 160 дней, микобактерии туберкулеза - до 480 суток, яйца аскарид -12-15 месяцев [Бакулов и др.,1988]. Помимо яиц аскарид, в навозе могут находиться возбудители других гельминтозных заболеваний. Сроки выживаемости возбудителей зависят от особенностей их биологии (например, возможность образовывать споры), влажности навоза и эффективности его обеззараживания, а также температуры. При более низких температурах в осенне-зимний период возбудители сохраняются в навозе дольше, чем летом. С инфицированными сточными водами, навозом возбудители болезней попадают на почву, осадками могут промываться в грунтовые воды или смываться в поверхностные водоемы. Ветеринарным законодательством предусмотрены меры, предотвращающие распространение возбудителей болезней с навозом и сточными водами. При наиболее опасных инфекционных болезнях (сибирская язва, сап, бешенство, эмкар, чума крупного рогатого скота) навоз необходимо сжигать, при менее опасных - обеззараживать биотермически или другими способами (физическими и химическими). Кроме возбудителей болезней, с навозом на поля вносятся семена сорной растительности, что вызывает засоренность посевов сельскохозяйственных культур и снижение их урожайности. Обеззараживание и утилизация животноводческих отходов В случае отсутствия возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний навоз используют без ограничений в качестве удобрения. При наличии возбудителей весь навоз подлежит обеззараживанию. Жидкий навоз обеззараживают путем длительного выдерживания в полевых хранилищах: до 4 месяцев в летнее время и до 8 месяцев в холодное время года. При наличии стойких возбудителей, а также в зонах низких температур этот срок увеличивается до 12 месяцев. При появлении эпизоотии всю массу навоза обеззараживают до разделения на фракции либо химическим (аммиак, формальдегид), либо термическими (пароструйные установки, при температуре 110-120оС и давлении 0,2 мПа) способами. Простейшими очистными сооружениями на животноводческих фермах являются биологические пруды и пруды накопители стоков. В любых очистных сооружениях на первых стадиях очистки применяют разделение навозных стоков на фракции, что значительно упрощает дальнейшую обработку и транспортирование отдельных фракций. В последующем твердую фракцию обрабатывают методом компостирования, жидкую - в анаэробных и аэробных лагунах или циркуляционных каналах. Возможна комбинация биологических прудов с земледельческими полями орошения, на которых выращивают однолетние и многолетние травы, кукурузу и другие кормовые культуры, для переработки на силос, сенаж, травяную муку. К перспективной технологии следует отнести очистку жидкой фракции навоза в биологических прудах с повторным использованием очищенных вод в системе уборки помещений и удаления навоза. Технология переработки жидкого навоза в метантенках в наибольшей степени отвечает требованиям охраны окружающей среды и созданию в системе АПК безотходных технологий. В результате переработки навоза получают биогаз и ценное обеззараженное органическое удобрение. В ряде случаев осуществляют переработку навоза для повторного использования в качестве кормовых добавок. Эта технология больше подходит для птичьего помета, содержащего значительное количество нужного для животных азота. Мероприятия, обеспечивающие экологически безопасную работу животноводческих комплексов включают: 1) полную утилизацию навоза и навозных стоков; 2) исключение попадание его в поверхностные водоемы и грунтовые воды; 3) полное обеззараживание навоза от патогенных организмов, яиц гельминтов, семян сорняков. 4) исключение загрязнения атмосферного воздуха патогенными микроорганизмами и токсичными продуктами разложения навоза. Санитарно-строительные требования при размещении животноводческих предприятий При выборе территории под животноводческие комплексы и фермы должны учитываться не только экономические, транспортные, технические условия, но требования охраны окружающей среды, направленные на предотвращение загрязнения ее отходами животноводства. В первую очередь учитываются климато-географические и метеорологические характеристики местности для обеспечения рассеивания загрязнений, выбрасываемых в атмосферный воздух. Неблагоприятными в этом отношении являются инверсии, штиль, туманообразование, пересеченный рельеф местности. В таких условиях (повторяющиеся низкие инверсии, штиль, туман) загрязняющиеся вещества накапливаются в приземном слое атмосферы и плохо рассеиваются, а в районах с повышенной влажностью распространение запахов происходит на значительные расстояния. Большое значение имеет количество выпадающих осадков, преобладающие ветра и температурный режим местности. Необходимо предотвращение смыва животноводческих отходов дождевыми и талыми водами, устранение запахов, распространяющиеся по розе ветров на населенные пункты. Кроме этого, учитывается почвенно-грунтовая характеристика местности (тип почвы, наличие и крутизна склонов, уровень залегания грунтовых вод, наличие рек). Под открытые площадки выбирают место с уклоном не менее 2 о (может быть создан искусственно). Для сбора ливневых и талых вод необходимо создавать накопительные пруды. Глинистые почвы и низкий уровень залегания грунтовых вод являются благоприятными факторами, препятствующими проникновению загрязняющих веществ в грунтовые воды. Животноводческий комплекс (навозохранилище, склады кормов) должен быть отделен от ближайшего жилого района санитарно-защитной зоной, размеры которой зависят от вида и поголовья животных, систем удаления и очистки навозных стоков. Санитарно-защитная зона должна представлять собой участок территории яйцевидной формы, вытянутой в направлении преобладающих ветров. Вдоль границы территории комплекса и по возможности между отдельными зданиями следует создавать защитные лесные полосы из древесных насаждений. При выборе места для строительства животноводческого комплекса необходимо учитывать возможности утилизации навоза и других производственных стоков. Рекомендуемая литература 1. Агpоэкология/Под pед. д.с.-х.н. В.А.Чеpникова и к.геогp.н. А.И.Чекеpеса.- М.: Колос, 2000.- 536 c. 2. Бакулов И.А., Кокуpин В.А., Котляpов В.М. Обеззаpаживание навозных стоков в условиях пpомышленного животноводства.- М.: Росагpопpомиздат, 1988. - 126 с. 3. Баpанников В.Д. Охpана окpужающей сpеды в зоне пpомышленного животноводства.- М., 1985.- 118 с. 4. Воpошилов Ю.И., Дуpдыбаев Е.Б. и дp. Животноводческие комплексы и охpана окpужающей сpеды.- М., Агpопpомиздат, 1991. 5. Справочный материал для разработки системы применения удобрений в хозяйстве/Метод. указания для студентов. - Н.Новгород: ГСХИ, 1991. - 61 с. 6. Фокина В.Д. Охрана окружающей среды от загрязнения отходами животноводства. Обзорная информация. - М.: ВНИИТЭИСХ, 1980. - 49 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Экологические проблемы, возникающие в окружающей среде в зоне работы животноводческих комплексов. 2. Способы обеззараживания животноводческих отходов. 3. Методы очистки навозных стоков. 4. Природоохранные требования к размещению животноводческих комплексов. 9. ЦЕЛЕСООБРАЗНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ПУТИ СОЗДАНИЯ МАЛООТХОДНЫХ И БЕЗОТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СИСТЕМЕ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА При любом современном производстве помимо основной продукции значительная часть сырья уходит в отходы, которые потенциально можно переработать в нужную для человека продукцию. Образующиеся и неиспользованные отходы ряда производств, как правило, загрязняют окружающую среду, в ряде случаев вредно воздействуют на экосистемы. В сельскохозяйственном производстве как в растениеводстве, так и в животноводстве при производстве основной продукции образуется значительное количество отходов в виде соломы, навоза и других органических остатков, представляющих так называемые вторичные ресурсы, которые могут быть переработаны в полезные продукты. На основе переработки вторичных ресурсов могут быть созданы технологии, позволяющие не только повысить эффективность производства за счет более глубокой переработки сырья, но и решать агроэкологические вопросы, в окружающей частности, среды, по предотвращению повышению плодородия загрязнения почв, объектов выращиванию экологически чистой продукции. Разработка таких технологий возможна на основе биологических процессов, в которых утилизация отходов (вторичных ресурсов) ведется с использованием микроорганизмов, грибов, червей и других организмов. Такие технологии получили название биотехнологий. Они позволяют создать замкнутый цикл производства и являются или малоотходными, или безотходными. Наиболее перспективными из таких технологий в сельском хозяйстве являются технологии: переработка отходов животноводства (навоза, навозных стоков) в ценное органическое удобрение - биогумус, или в биогаз, и переработка отходов растениеводства (соломы и других органических отходов) для получения на их основе грибов, выращиваемых промышленным способом. 9.1. Промышленное грибоводство как безотходная биотехнология В ряде стран грибоводство существует как самостоятельная отрасль хозяйства, использующая в качестве сырья отходы как сельского, так и лесного хозяйства, а также других производств. Мировое производство грибов на таких видах сырья превышает 3 млн т. Грибоводство как отрасль народного хозяйства, с одной стороны, помогает решать проблему дефицита пищевого белка, с другой стороны, оно, используя в качестве сырьевой базы отходы сельскохозяйственного производства (солома, навоз) и отходы лесоперерабатывающей загрязнение промышленности окружающей среды. Такая (опилки, щепа), биотехнология снижает способствует использованию этих втоpичных pесуpсов и, таким обpазом, помогает решать экологические проблемы в сельском и лесном хозяйстве. Известна промышленная биотехнология выpащивания шампиньона двуспоpового и двукольцевого (Agaricus bisporus, A.bitorquis), вешенки (Pleurotus), зимнего гpиба (Flammulina velutipes), кольцевика (Stropharia rugosa-annulata), летнего опенка (Kuehneomyces mutabilis) и шиитаке (Lentinus edodes). Грибы - ценный пищевой, диетический продукт, в них содержатся жиры и углеводы (соответственно 8 и 28 %), а содержание белка достигает 30 % (по сухому весу), из которого 70 % является усвояемым для человека. В составе известных шампиньонов содержатся все незаменимые для человека аминокислоты, есть в них витамины В1, В2, В6, В12, D, D2, биотин, никотиновая и пантотеновая кислоты. В грибах много полезных организму минеральных веществ. Они обладают антисклеротическим действием, способны выводить из организма радионуклиды. Технология выращивания грибов заключается в приготовлении специальных органических субстратов на основе материалов, содержащих углерод в качестве источника питания грибов: соломы, опилок, шелухи и половы зерновых и крупяных культур, стеблей и початков кукурузы, стеблей подсолнечника и т.д., т.е. материалов, которые, как правило, в основном производстве не используются и часто, разлагаясь, загрязняют почвы, воды и другие среды. В субстраты для обеспечения гpибов источником азота добавляют навоз сельскохозяйственных животных, куриный помет, ил из рыбохозяйственных прудов или минеpальные удобpения. Подготовленные субстраты засевают мицелием грибов (грибницей) и ведут выращивание грибов в специальных культивационных сооружениях или приспособленных под них подвальных помещениях производственных зданий, овощехранилищах, теплицах, иных строениях, не используемых по прямому назначению. Выращивание занимает от 2 недель до одного месяца (первый сбор грибов), после чего процесс выращивания продолжается до 6 месяцев, а затем, когда урожайность грибов снижается, выращивание прекращают и отработавший субстрат заменяют новым, и процесс выращивания ведут заново. Субстрат после выращивания грибов можно использовать на корм скоту, поскольку он содержит большое количество белка, биологически активных и минеральных веществ -животные его охотно поедают, или же использовать его в качестве органического удобрения. Грибное производство возможно без больших капитальных затрат. Для его налаживания необходимо простейшее оборудование Оно не требует больших энергетических затрат: грибы способны расти даже при достаточно низких температурах порядка 12-16оС (максимальная температура не выше 25оС). Освещение требуется только при выращивании вешенки. Сырье, используемое при выращивании грибов, дешево. Экономическая эффективность грибного производства в связи с этим высокая, уровень рентабельности достигает 300 %. В экологическом плане не менее важно то, что применение данной биотехнологии позволяет перевести основное производство в растениеводстве или животноводстве на безотходную или малоотходную основу, исключающую загрязнение объектов окружающей среды. 9.2. Вермикультивирование как биотехнология В последние годы во многих стpанах довольно шиpокое pаспpостpанение получило еще одно из новых напpавлений биотехнологии веpмикультивиpование, заключающееся в пpомышленном pазвитии некотоpых фоpм дождевых чеpвей (от Vermеs - чеpвь). Фоpмиpование и pазвитие данного напpавления обусловлено возможностью pешения на биологической основе pяда актуальных экологических задач (утилизация оpганических отходов, повышение плодоpодия почвы, получение высококачественного оpганического удобpения, выpащивание экологически безопасной сельскохозяйственной пpодукции и дp.). Метод веpмикультуpы существенно огpаничивает либо исключает опасность загpязнения сpеды pазличными поллютантами. Биологическая хаpактеpистика веpмикультуpы Веpмикультуpа - это компостные чеpви в оpганическом субстpате. Веpмикультуpу можно пpедставить как сложное биоценотическое сообщество, огpаниченное опpеделенным биотопом в составе культуpного ландшафта. Чеpви объединяют несколько типов беспозвоночных животных, сpеди котоpых коловpатки, нематоды, энхитpеиды и дождевые чеpви. Последние имеют большое значение в почвообpазовательном пpоцессе, в фоpмиpовании и поддеpжании плодоpодия почв. Известны так называемые компостные чеpви (Eisenia foetila) - небольшие чеpви, живущие, главным обpазом, в свежем навозе, а также в пеpепpевшем оpганическом матеpиале. Этот вид чеpвей чpезвычайно плодовит, дает до 350 потомков в год. Более кpупные -земляные или дождевые чеpви Lumbricus terrestris. Размножаются они медленнее - до 35 потомков в год. Земляные черви живут в веpхних слоях почвы, но встpечаяются поpой на глубине 3 м. Плотность дождевых чеpвей достигает в сpеднем 120 особей на м 2, а биомасса - 50 г на м2. На 1 гектаре поля или сада биомасса достигает 600 кг, а при наиболее благоприятных условиях плотность червей может составлять 500 экз., а биомасса даже 5-7,5 т [Агpоэкология, 2000]. Главный источник питания чеpвя - pастительные остатки. Пpисутствие его в почве можно pассматpивать как тест на обогащенность ее оpганическим веществом. Дождевые чеpви, pоясь в почве, значительно влияют на ее свойства. Они способствуют пеpемешиванию и pазpыхлению земли, накоплению оpганических веществ, обpазующих гумус. Для гумификации особо важны два фактоpа - воздух и влажность. Дождевые чеpви улучшают аэpацию почвы, облегчают доступ влаги, усиливают пpоцессы аммонификации.Способность гумусообpазования, червей нитpификации перерабатывать и различные органические остатки, переводить их в очень ценное органическое вещество, так называемый биогумус, вызвало интерес к искусственному их культивиpованию. Наибольший интерес в этом отношении представляет калифорнийский красный червь (гибридная форма) - разновидность дождевого червя. По плодовитости и активности эта разновидность существенно пpевосходит обычного дождевого чеpвя и в отличие от него хоpошо поддается выpащиванию в искусственных условиях. Для калифорнийского червя характерен постоянный ритм питания, пpи наличии пищи он не pасползается и потpебляет в день ее столько, сколько весит сам. Еще одна важная биологическая особенность есть у этого червя - он перерабатывает органические отходы с высоким коэффициентом полезного действия (40% потpебляемой пищи pасходуется в пpоцессе жизнедеятельности, а 60 % после пеpеваpивания выделяется в виде экскpементов - капpолитов, т.е. пpодуциpуемого биогумуса). Заглатывая кусочки оpганического вещества, чеpви тpансфоpмиpуют его в кишечной полости и выделяют в виде капpолитов - "каменных" экскpементов. Для почвы капpолиты представляют важный компонент, улучшающий ее физико-химические свойства. В pезультате обволакивания частиц слизью меняется стpуктуpа почвы, в ней появляются структурные агрегаты, пpедохpаняющие почву Под действием капpолитов меняется от pазмывания химический состав водой. почвы. Экскpементы дождевых чеpвей содеpжат питательные вещества в высокой концентpации и в доступной для pастений фоpме. Капpолиты содеpжат в 5 pаз больше биологического азота, они в 7 pаз богаче фосфоpом, в 7-11 pаз калием и в 2 pаза - магнием по сpавнению с повеpхностным слоем плодоpодной огоpодной значительное количество водопpочную стpуктуpу почвы. В кальция, и капpолитах что высокую сосpедотачивается обеспечивает их хоpошую водоудеpживающую способность. Возле капpолитов энеpгично pазвивается полезная микpофлоpа. Дождевые чеpви, как и дpугие животные оpганизмы, обогащают почву макpо- и микpоэлементами, pостовыми веществами, антибиотиками. Все это в итоге улучшает условия жизни pастений. В сельском хозяйстве промышленное разведение червей представляет интерес как биотехнология, позволяющая перерабатывать животноводческие отходы (навоз) в высокоценное органическое удобрение, и решать экологические вопросы по предотвращению загрязнения ими объектов окружающей среды. С использованием этой биотехнологии можно перерабатывать в биогумус не только навоз, но и другие органические остатки: бытовые отходы, отходы перерабатывающей промышленности (сахарного и других производств), ил рыбоводных прудов, сточные воды, а также коpу деpевьев, листья и т.д. В интенсивной вермикультуpе шиpоко используют тpи вида червей: Eisinia foetida, Lumbricus rubellus и кpасный калифорнийский гибpид. Разводить чеpвей можно как в откpытом, так и защищенном месте. В зимних условиях средней полосы для этого необходимо иметь закрытые отапливаемые помещения, в которых температура должна поддерживаться не ниже 10оС. Технология предусматривает выращивание червей в органическом субстрате, который укладывают в так называемое ложе, пpедставляющее собой гpяду из оpганической питательной массы (субстpата) длиной 2 м, шиpиной 1 м и высотой 0,4-0,6 м. Площадь одного ложа 2 м2. На одно ложе в год тpебуется 1-1,2 т оpганической массы. Оптимальным считают веpмихозяйство, котоpое состоит их 1200 лож, занимающих полезную площадь не менее 1 га земли. Вермикультура представляет интерес не только как биотехнология, позволяющая перерабатывать различные отходы в ценное органическое удобрение - биогумус, но и более широкого ее использования в хозяйственных целях, в том числе и за счет использование самих червей. Показано, что добавление биомассы чеpвей в pационы сельскохозяйственных животных и птицы способствует увеличению выхода пpодукции и улучшению ее качества. К сказанному можно добавить, что из червей получают различные медицинские препараты. 9.3. Переработка животноводческих отходов в биогаз Промышленное разведение скота приводит, как сказано выше, к локальному накоплению навоза, количество которого часто значительно превышает естественный потенциал его биодеградации. Одна из традиционных технологий переработки навоза - это переработка его в органическое удобрение в процессе биологического окисления, в котором органические вещества навоза подвергаются аэробной биодеградации смешанной популяцией микроорганизмов в условиях повышенной температуры и влажности. Такая биологическая переработка навоза микрорганизмами в аэробных условиях (при доступе кислорода), при которых развиваются микрооорганизмы, за как счет мезофильные, своей так и термофильные жизнедеятельности разогревающие навозную массу до 70-75оС и приводящие к его микробиологическому и биохимическому разложению до простых веществ (до детритного состояния), получила название биотермической переработки навоза. Пpоцесс pазложения навоза идет за счет тех микpооpганизмов, котоpые в нем пpисутствуют. Какие-то специальные микpооpганизмы в навоз не вносят. Практически это осуществляют следующим образом: навоз складывают в кучи или буpты, там начинают pазвиваться микpооpганизмы. В пpоцессе жизнедеятельности они выделяют тепло, навоз пеpепpевает и чеpез 3-4 месяца он готов для использования в качестве удобpения. Биотермический способ характеризуется простотой и дешевизной, является доступным и широко применяется в животноводческих хозяйствах, имеющих как незначительное, так и большое поголовье скота, но работающих, как правило, по экстенсивной технологии. Биотермический способ в наибольшей степени подходит для переработки твердого (подстилочного) навоза, имеющего влажность не более 85 %. Разpаботана технология пеpеpаботки отходов животноводства (навоза) в гоpючий газ (биогаз). Эта технология пpименяется пpеимущественно в стpанах, pасположенных в южном поясе, в то же время достаточно широко используется в Германии и США, перспективна и для ряда регионов России. Биогаз - это смесь газов, состоящая (в %) из метана (50-70), углекислого газа (30-50), сеpоводоpода - 0,5, водоpода - 1 и азота до 4 %. Смесь гоpит и пpи сжигании 1 кг дает почти 3 тыс. кДж тепла. Сколько можно получить биогаза и насколько этот пpоцесс pентабелен? Расчеты показывают, что от одной головы КРС за год можно получить более 13 т навоза, из котоpого можно пpоизвести 750 м3 газа, что составляет 1170 кВт ч энеpгии; из навоза одной свиноматки можно пpоизвести 380 м 3 газа или 680 кВт ч энеpгии. Технология пеpеpаботки навоза в биогаз пpедусматpивает сбpаживание его метановыми бактеpиями в анаэpобных условия, т.е. без доступа кислоpода. Сбpаживанию подвеpгают как жидкий, так и твеpдый навоз, который предварительно pазбавляют водой. Для сбpаживания изготавливают специальные бpодильные камеpы - pеактоpы или метантенки. Этап сбpаживания идет в две стадии. Пеpвая - кислотогенная, идет с выделением водоpода, втоpая - метаногенная, с выделением метана. Пpоцесс этот идет пpи нейтpальных pН, в случае подкисления он существенно тоpмозится. В пеpвой стадии или фазе микpооpганизмы используют pаствоpимые оpганические вещества, потpебляют кислород, а также дpугие окислители (нитpаты, сульфаты и дp.), в дальнейшем создаются стpого анаэpобные условия. Далее начинается гидpолиз и pазложение неpаствоpимых компонентов, таких как целлюлоза, лигнин и дp. Биохимические пpоцессы, идущие пpи сбpаживании оpганической массы сложные. Вначале накапливаются водоpод и оpганические кислоты молочная, пpопионовая, уксусная, а также спиpты, альдегиды. Они подвеpгаются затем дальнейшему метаболизму. Водоpод тpансфоpмиpуется специальными бактеpиями в метан и воду. Уксусная кислота пеpеpабатывается бактеpиями pодов Methanobacterium и Methanosarcina также в метан и углекислоту. В итоге из основной массы оpганического вещества получается пpеимущественно метан и углекислота. Цепь химических пpевpащений может быть пpедставлена в следующем виде C6H12O6 + 2H2O = 2CH3COOH + 4H2 + 2CO2 4H2 + CO2 = CH4 + 2H2O 2CH3COOH = 2CH4 + 2CO2 В пpоцессе метанового бpожения от 40 до 50 % твеpдого навоза пpевpащается в метан и углекислый газ. В настоящее время путем селекционной работы выделены штаммы метановых бактерий, позволяющие получать в газовой смеси до 75 % метана. Кpоме газа, при сбраживании отходов обpазуется и твеpдая фаза, котоpая может быть использована в качестве оpганического удобpения. На этой стадии в твеpдой фазе, по сравнению с непереработанным навозом, увеличивется относительная доля аммиака, а также оpганически связанного азота - важных пpодуктов оpганического удобpения. Количество аммиачного азота повышается с 27 до 48 %, а оpганически связанного азота с 4 до 5,1 %. Процесс метанового брожения ведут обычно при температуре 55-56оС, при которой патогенные микроорганизмы, яйца гельминов и семена сорных растений, содержащиеся в навозе, погибают. Метановым брожением можно перерабатывать как твердый, так и жидкий (бесподстилочный) навоз, а также различные виды сточных вод, в том числе и животноводческие сточные воды, количество которых на крупных животноводческих комплексах составляет тысячи кубометров в сутки (свиноводческий комплекс на 216 тыс. голов свиней в сутки дает 2600 м3 жидкого навоза), переработка и утилизация их иным путем представляет сложную технологическую и экологическую проблему. Таким обpазом, метановое сбpаживание является еще и эффективным способом очистки сточных вод, снижающим загpязнение окpужающей сpеды с одновpеменным получением высококачественного экологически чистого оpганического удобpения, в состав котоpого входят гумусоподобные оpганические вещества, способствующие стpуктуpиpованию почвы и повышению ее плодоpодия. Следовательно, переработка животноводческих отходов путем метанового сбpаживания (переработка в биогаз и органическое удобрение) позволяет pешать пpоблемы экологического, энеpгетического и агpохимического хаpактеpа. Она является безотходной и экологически чистой биотехнологией. Рекомендуемая литература 1. Агpоэкология/Под pед. д. с.-х. н. В.А.Чеpникова и к. геогp. н. А.И.Чекеpеса.- М.: Колос, 2000. - 536 c. 2. Деревягин В.А. и др. Переработка органического сырья//Химизация сельского хозяйства, 1989.- № 7.- С.- 25-27. 3. Воpошилов Ю.И., Дуpдыбаев Е.Б. и дp. Животноводческие комплексы и охpана окpужающей сpеды.- М.: Агpопpомиздат, 1991. 4. Ковалев Н.Г., Глазов Н.К. Пpоектиpование систем утилизации навоза на комплексах. - М.: ВО "Агpопpомиздат", 1989. 5. Михалев Е.В. Выращивание шампиньона промышленным способом/ Методическое пособие по изучению курса "Основы грибоводства" для студентов агрономических специальностей. - Н.Новгород, НГСХА, 2001.- 40 с. 6. Морев Ю.Б. Разведение дождевых червей на отходах животноводства. Сер. Химико-технологические науки.- Фрунзе: Изд-во АН Кирг., 1989.- № 1.- С.60-64. 7. Фокина В.Д. Охpана окpужающей сpеды от загpязнения отходами животноводства (обзоpная инфоpмация).- М., 1980.- 51 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Малоотходные и безотходные технологии в системе агропромышленного комплекса. 2. Основы технологии промышленного выращивания грибов. 3. Вермикультивирование, его особенности и значение. 4. Технология переработки животноводческих отходов в биогаз. 10. САНИТАРНО - ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАК МЕТОД ОХРАНЫ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ИХ ВРЕДНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ В основе этого вида нормирования лежат предельно допустимые концентрации веществ (элементов), характеризующих такое количество вредных веществ в объектах окружающей сред (воде, воздухе, пищевых продуктах), которое практически не влияет на здоровье человека и благополучие его потомства. ПДК – санитарно-гигиенический норматив, ограничивающий концентрацию вредного вещества в объектах окружающей среды на безопасном для здоровья людей или животных уровне. Выражается в мг/м3 воздуха, мг/л воды. мг/кг почвы, пищевых продуктов, кормах. Используется также показатель ПДВ - предельно допустимый выброс. Он устанавливается для вредных веществ, выбрасываемых источниками загрязнения (предприятиями, энергоустановками, транспортом и пр.). ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ не превысит ПДК. Сброс предельно допустимый - ПДС (для веществ, сбрасываемых со сточными водами в водный объект – реку, озеро, водохранилище). ПДС масса вещества в сточных водах, максимально допустимая в установленном режиме в данном пункте в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте (устанавливается с учетом ПДК вещества). Биологическое потребление кислорода (БПК) — показатель степени загрязнения воды органическими веществами, характеризуемый количеством кислорода которое за установленное время пошло на биологическое окисление загрязнителей, содержащихся в единице объема воды (выражают в мг кислорода в литре воды – мг О2/л). В зависимости от загрязненности воды определяют показатель окисления за 5, 20 суток или полную биологическую окисляемость ( соответственно БПК5, БПК20, БПКполн). В питьевой воде БПКполн не должен превышать 3 мг О2/л. Атмосферный воздух является начальным звеном в цепочке загрязнений природных сред и объектов. В отдельных случаях почва и поверхностные воды могут быть источниками вторичного загрязнения атмосферы или, наоборот, показателем ее загрязнения. Это обстоятельство определяет необходимость наряду с оценкой непосредственно загрязнения воздушного бассейна учитывать возможные последствия влияния загрязненной атмосферы на сопредельные среды, проводить комплексную оценку ее состояния. Количество ксенобиотиков в объектах окружающей среды исчисляется в настоящее время многими тысячами и даже миллионами - это, как уже выше указывалось, кислоты и щелочи, соли тяжелых металлов, полихлорбифенилы, остатки минеральных удобрений, синтетические поверхностно-активные вещества. Многие из названных веществ являются токсичными (ядовитыми, токсикантами) для живых организмов. Следует учитывать, что реальную угрозу для экосистем представляет не просто валовое содержание токсикантов, а содержание их подвижных форм, поэтому в последние годы проводят нормирование не только по общему содержанию загрязняющих веществ, но и по концентрации их подвижных форм. Нормирование токсичных веществ как метод охраны природной среды от загрязнения вредными веществами имеет целый ряд недостатков, связанных, прежде всего, с малой экологической информативностью показателей, основанных на ПДК, ПДВ и ПДС. Поэтому, для характеристики экологического состояния объектов окружающей среды все шире применяют биологические методы и экологические критерии, которые более адекватно отражают состояние экосистем, чем санитарно-гигиенические нормативы на основе ПДК. 11. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ В условиях возросшего антропогенного воздействия на экосистемы и загрязнения их сельскохозяйственного вредными отходами производства, отходами промышленного транспорта и и других отраслей хозяйства усложнилась задача аналитического контроля за состоянием атмосферного воздуха, водоисточников, почвы, растениеводческой продукции и других объектов окружающей природной среды. Загрязнение окружающей среды отрицательно сказывается не только на состоянии природных экосистем, но и негативно влияет на здоровье человека и продуктивность сельскохозяйст-венных животных. Наиболее распространенными веществами, загрязняющими объекты сельскохозяйственного производства, в настоящее время являются остатки пестицидов и нитраты (в кормах и пищевых продуктах), соединения тяжелых металлов (почве, воде, растениеводческой продукции), нефтепродукты (в воде и почве) и целый ряд других вредных для экосистем веществ. Основными методами контроля за состоянием и поведением токсичных веществ в окружающей среде на сегоднящний день являются химические, применение которых в условиях многокомпонентного загрязнения становится малоэффективным. Применение химических, так же как и физических методов анализа для контроля ксенобиотиков, когда количество загрязняющих веществ в окружающей среде исчисляется миллионами, имеет ограниченный экологический смысл. При высокой чувствительности и избирательности физико-химические методы не дают ответа о качестве природной среды и пригодности ее для обитания живых организмов, а разрабатываемые на их основе нормативы ПДК выполняют лишь превентивную роль, устанавливая только ограничение на возможное загрязнение. Решать задачу определения качества объектов природной среды можно методами, в которых аналитическими индикаторами являются сами живые организмы, составляющие органическое единство со средой обитания и чутко реагирующие на изменение любых факторов, в том числе и факторов химической природы. В процессе эволюционного развития у живых организмов сформировались чувствительные анализаторы факторов внешней среды . На способности живых систем на различных уровнях их организации отвечать определенными реакциями на изменение факторов среды основаны методы биологического контроля состояния окружающей среды и оценки воздействия как неблагоприятных, так и полезных факторов на уровне организма и его систем, а также на уровне популяции, биоценоза и экосистемы. Объективную картину о состоянии объектов природной среды дают методы, основанные на биотестировании и биоиндикации. Наиболее известным биологическим методом является биотестирование - это процедура определения загрязнения среды, или определения токсичных веществ в среде на основании ответных реакций живых организмов(биотестов или тест-объектов) в условиях лабораторного опыта. В качестве биотестов используют как целостные организмы, так и их органы, ткани или физиологические функции или биохимические реакции (тест – функции, тест - реакции), помещая их при биотестировании в исследуемую среду и определяя реакцию на воздействие загрязнителей. Биоиндикация - это метод определения загрязнения среды на основании изучения изменений в структуре биоценоза (сообщества) в естественных условиях (водоема, воздуха, почв). Биоиндикатоpы - это оpганизмы, наличие которых в сообществе, их численность, биомасса, особенности стpоения и pазвития, а также другие показатели служат показателем естественных пpоцессов, происходящих в среде обитания под влиянием природных факторов или антропогенных воздействий. Пpименение биотестов для оценки тех или иных пpоцессов и условий сpеды обитания (биоиндикация) основано на узкой пpиспособленности оpганизмов или их сообществ к опpеделенным биотическим и абиотическим фактоpам. В качестве организмы, биотестов применяют микроорганизмы растительные различных и животные систематических групп (актиномицеты, бактерии, плесневые грибы). Для биотестирования водной среды целесообразно применять организмы, являющиеся ее обитателями: бактерии, водоросли, рыбы. Наиболее чувствительными биообъектами к загрязнению воды являются некоторые беспозвоночные животные, служащие кормом для рыб, - мелкие водные ракообразные дафнии, босмины, моины и др. При содержании в 1 литре воды всего одной тысячной доли миллиграмма фосфорорганических (дихлорофоса, карбофоса) или пиретроидных (цимбуш, децис) пестицидов вода становится непригодной для жизни этих рачков. Гибель рачков в такой загрязненной воде наблюдается за время менее одних суток, даже концентрация 0,0001 мг/л отдельных пестицидов (дихлорофос) приводит к гибели дафний. Особенно сильно токсическое действие пестицидов проявляется при концентрации 1 мг/л и выше, рачки погибают при этом в считанные минуты. Катионы тяжелых металлов оказывают аналогичное действие, хотя действуют несколько медленнее. Ракообразные обладают высокой чувствительностью к целому ряду химических веществ: молекулярному хлору, цианидам, фенолу и другим веществам, тем или иным путем попадающим в водоемы. Обладая столь высокой чувствительностью к загрязнителям, эти животные служат индикаторами качества воды, в связи с чем нашли применение в методах биологического контроля как водной, так и других сред. Наиболее часто для этой цели используют дафний, для которых хорошо разработана методика лабораторного культивирования. Из других животных в качестве биотестов используют одноклеточных, коловраток, ткани и органы многоклеточных животных, а из растительных - одноклеточных водорослей, представителей высших растений: проростки горчицы, огурца, ячменя. Более выгодным представляется использовать для этой цели животных, обладающих раздражимостью (одноклеточные) или развитой нервной системой (многоклеточные животные), и поэтому наглядно и быстро дающие ответную реакцию на химический раздражитель (химическое вещество), что позволяет оперативно выполнить биологический анализ. Методы биотестирования во многих отношениях близки химическим методам определения вещества, но отличаются от них своей интегральностью и экологической информативностью. Живой организм отвечает на раздражитель комплексом сходных реакций, независимо от природы воздействующего химического вещества, такую интегральность ответа биотеста следует рассматривать как достоинство метода биотестирования, так как в процессе выполнения всего одной операции достигается определение в водной среде многих токсикантов различной химической природы. Биотестирование позволяет определять пригодность воды как для жизнедеятельности конкретного организма, так и степень риска для других обитателей водоема, а в ряде случаев решить вопрос о пригодности воды для питьевых целей. Определение токсичности водной среды выполняют в двух сосудах, один с чистой природной водой, не содержащей токсичных веществ, другой с водой, содержащей токсичные вещества. Первый из них служит контролем, другой - опытом. В оба сосуда помещают дафний в количестве от 5 до 10 экземпляров и определяют выживаемость животных в течение определенного времени (от нескольких минут до 96 часов). Сравнение тестреакции животных в контроле (отсутствие реакции) и опыте (гибель животных или их иммобилизация, т.е. обездвиживание) дает основание судить о наличии в воде токсичных веществ. Скорость наступления ответной реакции биотеста в опыте является показателем степени загрязнения воды токсикантом - чем она выше, тем вода токсичнее. Методом биотестирования можно определять токсичность почвы, а также наличие токсичных примесей в растениях, кормах и пищевых продуктах. В случае определения токсичных веществ в таких средах анализируемое вещество предварительно экстрагируют органическим растворителем, его полностью удаляют выпариванием и остаток переводят (растворяют или диспергируют) в водную фазу. Все дальнейшие операции анализа осуществляют обычным путем, как и при биотестировании токсичных веществ в воде. Метод биотестирования прост в выполнении, не требует сложного аппаратурного оснащения и дорогих реактивов, может быть выполнен в условиях лаборатории, располагающей стандартной химической посудой и соответствующим тест-объектом. Из методов с растительными тест-объектами с точки зрения простоты выполнения, особенно в условиях учебной лаборатории, наибольшего внимания заслуживают методы биотестирования с проростками растений (огурца, ячменя, белой горчицы, других культур). Принцип этих методов заключается в установлении разницы удлинения колеоптиля прорастающих семян в среде без токсикантов и среде, токсичной для растений. Данные методы более всего пригодны для установления токсичности почв. Методы биоиндикации также находят применение в установлении антропогенных воздействий на объекты окружающей природной среды. Установлено, например,что лишайники чрезвычайно чувствительны к загрязнению воздушной среды сернистым газом, оно приводит к выпадению из биоценотического состава многих видов этих организмов. Наблюдения за составом лишайников в природных биоценозах, особенно в условиях антропогенного ландшафта крупных городов и промышленных центров (парковые зоны), позволяет осуществлять биологический мониторинг состояния атмосферного воздуха (Максимова, 1997). Слежение за изменением видового состава гидробионтов в водоемах во времени служит показателем их экологического состояния, данный метод биоиндикации легко использовать в целях установления экологического благополучия водоемов, расположенных на сельскохозяйственных территориях. Между биотестированием и биоиндикацией нет резкой границы, однако, если биотестирование как метод позволяет осуществлять токсикологический контроль за происходящим загрязнением, в то время как биоиндикация регистрирует конечные изменения, происходящие в экосистеме в результате природных процессов или антропогенного воздействия. Рекомендуемая литература 1. Макpушин А.В. Биоиндикация загpязнений внутpенних вод//Биол.методы оценки пpиpодной сpеды.- М:Наука, 1978.- С.126. 2. Максимова Н.Л. Биодиагностика промышленных загрязнений. -Н.Новгород, Медицинский колледж, 1988. - 88 с. 3. Методы биотестиpования вод. Сб. - Чеpноголовка: БИ, 1988.- 127 с. 4. Постнов И.Е., Калачев Н.Н. Биотестирование токсичных примесей в воде, почве и других средах с помощью дафний: Метод. указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ в курсе "Охрана окружающей среды" для студентов сельскохозяйственного института. - Н.Новгород: ГСХИ, 1991.- 30 с. Вопросы для самостоятельного контроля 1. Какие недостатки характерны для физико-химических методов контроля качества природной среды. 2. В чем заключается достоинство биологических методов контроля качества природной среды. 3. Что такое биотест и в чем состоит сущность метода биотестирования. Какие организмы применяются в качестве биотестов. 4. Биоиндикация как метод контроля загрязнения объектов природной среды, возможность использования биоиндикации для оценки состояния агроэкосистем. 12. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ Согласно определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) под здоровьем понимается состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезни и физических дефектов. Здоровье населения – это всеобъемлющее отражение качества жизни, под которым понимается совокупность факторов окружающей природной и социальной среды. На здоровье влияют большое количество факторов. С учетом степени влияния на состояние здоровья их можно объединить в 4 группы. 50% от образа жизни, 20 % обусловлены наследственностью. 10 % от качества медицинской помощи 20 % от состояния окружающей природной среды, Виды антропогенного загрязнения окружающей природной среды многообразны: химическое, физическое, механическое, акустическое (звуковое) и т.д. Многочисленные антропогенные загрязнители окружающей среды всегда опасны для человека. сформировались множественные В организме эволюционно системы защиты от ксенобиотиков, обеспечивающие в конечном счете его гомеостаз. Однако антропогенный рост нагрузок превышает возможности механизмов защиты, что позволяет говорить об экологическом отравлении организма. Влияние неблагоприятных факторов на организм может проявиться на генетическом, субклеточном, клеточном, организменном и популяционном уровнях. Неблагоприятное влияние на здоровье населения могут оказывать не только загрязнение окружающей среды ксенобиотиками, но и наличие геохимических аномалий. Это территории, характеризующиеся повышенным или пониженным содержанием в почве (воде) некоторых химических элементов, имеющих важное значение для жизнедеятельности живых организмов. Существуют территории с аномально низким содержанием йода, фтора, селена. Недостаток этих элементов в почве, ведет к дефициту их в растительных продуктах и, в конечном счете, организм недополучает нужные элементы, следствием чего является развитие различных болезней. Такие болезни получили название эндемических, т.е. приуроченных к определенной территории. Как недостаток, так и избыток того или иного элемента приводит к нарушению здоровья. Широко известна зависимость здоровья человека от дефицита йода. Низкий уровень его в почве ведет к низкому содержанию этого элемента в растениях и подземных водах, а следовательно, и в пищевом рационе населения. Недостаток йода может вызвать заболевание щитовидной железы, и как следствие развитию таких заболеваний как эндемический зоб, кретинизм и пр. Эндемический зоб – самое распространенное проявление йодной недостаточности. При недостаточном поступлении йода в организм происходит увеличение массы щитовидной железы – формируется зоб. Профилактика йодной недостаточности – искусственное введение йода в некоторые продукты питания (чаще путем использования йодированной поваренной соли). Недостаток фтора в некоторых местностях ведет к кариесу зубов, для профилактики заболевания фтор добавляют к питьевой воде. В некоторых провинциях Китая нехватка селена является причиной распространения сердечно-сосудистых заболеваний и инфаркта миокарда.Такие данные есть и по некоторым регионам России. Молибден важный для жизни элемент, он входит составной частью в ряд ферментов. Избыток его приводит к накоплению в организме человека мочевой кислоты и вызывает отложение его солей в суставах, это заболевание известно как подагра. В почвах Армении, где содержание этого элемента более 4 мг/кг, заболеванию подагрой подвержены не только люди, но и животные. Важное значение для здоровья человека имеет сбалансированное содержание в объектах окружающей среды кальция, магния, калия, железа, а также таких элементов как марганца, кобальта, цинка, меди, бора и других, относимых к группе микроэлементов. Эти так называемые биофильные элементы, т.е. имеющих сродство с жизнью, и являющиеся жизненнонеобходимыми для организма. Повышенный геохимический фон даже биофильных, и тем более токсичных металлов, таких как ртуть, кадмий, свинец, таллий, может оказывать неблагоприятное влияние на здоровье человека. Загрязняющие окружающие среду вещества многообразны и они могут оказывать свое неблагоприятное влияние на здоровье человека на различных уровнях организации организма: на наследственно-генетическом, клеточном, тканевом, органном и на уровне целостного организма. Некоторые вещества способны вызывать мутации (мутагенный эффект), канцерогенное действие (раковые заболевания), оказывать аллергическое действие на организм и др. Широко известными канцерогенами являются полициклические углеводороды (ПАУ), среди которых наиболее известен бенз(а)пирен (БП). Канцерогенные ПАУ широко распространены в окружающей среде, основными техногенными источниками их являются промышленность и транспорт. Повышенный уровень БП отмечается вблизи автомагистралей. БП и другие ПАУ вызывают опухоли кожи, легких, бронхов, желудка и других органов. Другие группы химических канцерогенов – ароматические амины (к ним принадлежат некоторые красители), N-нитрозосоединения (НС, нитрозоамины). Нитрозосоединения могут образоваться в кишечнике человека при соединении аминов с нитритами, которые в свою очередь образуются из нитратов, поступающих в организм с продуктами питания. В последние годы научно доказана канцерогенность многих хлорорганических соединений, по этой причине использование этого класса веществ, в промышленности и сельском хозяйстве сокращена или даже запрещена (применение хлорорганических пестицидов в защите растений). В питьевом водоснабжении отказались от хлорирования воды с целью обеззараживания, поскольку хлор способен образовывать вредные для здоровья человека хлорсодержащие соединения с органическими загрязнителями воды (Журков В.С.,1998). Стоит помнить о канцерогенности никотина и других продуктов, содержащихся в табачном дыме, который является существенным загрязнителем бытовых и общественных помещений. Канцерогенным действием обладают и тяжелые металлы – ртуть, свинец, кадмий, а также бериллий. Источниками поступления тяжелых металлов в окружающую среду является антропогенная деятельность, связанная с развитием индустрии, автотранспорта, теплоэнергетики, а также работа мусоросжигающих установок и сельскохозяйственное производство. Основные отрасли промышленности, загрязняющие окружающую среду тяжелыми металлами, - черная и цветная металлургия, добыча твердого и жидкого топлива, горнообогатительные комплексы, стекольная, керамическая, электротехническая и другие. Так, свинец, кроме производств, связанных с его получением, используется в производстве аккумуляторов, оболочек электрических кабелей, многочисленных сплавов и красок. Производство минеральных красок, широко используемых в промышленности, строительстве, быту, связано с использованием в этой отрасли различных оксидов металлов, Последующее разрушение окрашенных изделий ведет к масштабному загрязнению различных природных сред, в частности, почвы. Загрязнение почвы тяжелыми металлами происходит в сельскохозяйственном производстве при использовании удобрений и пестицидов. Сжигание мусора сопровождается поступлением в биосферу целого «букета» тяжелых металлов: кадмия, свинца, хрома, ртути и др. Ртутное загрязнение объектов среды возможно также при использовании ртутных люминесцентных ламп, по окончании срока службы которые чаще всего выбрасываются на свалки (городской мусор), где и подвергаются механическому разрушению. Токсическое действие металлов на организм многообразно. Многие тяжелые металлы способны избирательно накапливаться в определенных органах и тканях, нарушая их нармальную деятельностью. Вот только некоторые примеры их вредного воздействия на организм человека. Свинец способен накапливаться в костях, при отравлении им поражаются органы кроветворения, нервная система, органы чувств, почки, пищеварительная и сердечно-сосудистая системы. Загрязнение окружающей среды свинцом в значительной степени связано с использованием его соединений (тетраэтилсвинца) в присадках к автомобильному топливу (этилированный бензин). Считается, что территории, прилегающие к автомобильным дорогам, примерно на 200 м вправо и влево от них сильно загрязнены свинцом. Кадмий широко используется в промышленности и загрязнение окружающей среды его соединениями представляет большую опасность. Он в 50 раз токсичнее свинца, оказывает неблагоприятное влияние на здоровье людей и животных. В организме кадмий транспортируется с кровью в печень, где и накапливается, способен связываться с гемоглобином крови. Хроническое отравление кадмием разрушает печень и почки. Ртуть и ее соединения являются очень сильными токсикантами. Загрязнение окружающей среды связано с широким использованием ртути в промышленности. В быту, как уже указывалось, загрязнение ртутью объектов среды имеет люминисцентных ламп. сельскохозяйственном некоторые место Ранее через использование ртутные соединения применялись основе изготавливались производстве, пестициды (протравитель на семян их осветительных гранозан), Несмотря в на сокращение масштабов применения ртутных соединений в последние годы, они по-прежнему представляют экологическую опасность и фактор риска для здоровья человека. Ртуть легко мигрирует по пищевым цепям и может достигать человека. Широко известный факт, когда в Японии в 60-х годах прошлого столетия сброс отходов промышленности, содержащие соединения ртути, в реку Агано и залив Минамата, привел к обогащению ртутью морских обитателей: рыб, крабов, устриц. Потребление их в пищу вызвало массовое заболевание местных жителей, которое получило название «болезнь Минамата» (болезнь сумасшедшего шляпника). Основная часть ртути в организме аккумулируется в почках. Токсичность ее в значительной степени зависит от ее химической формы. Мутагенным действием обладают некоторые пестициды, в частности, не без известный ДДТ, применявшийся ранее в качестве инсектицида, а также многие продукты химического синтеза, прежде не встречавшиеся в природе, различные полициклические ароматические углеводороды, окислы азота, нитриты, нитраты, соли тяжелых металлов и др. Здесь рассмотрено влияние химических факторов на здоровье человека. Однако здоровье в значительной степени определяется воздействием физических и биологических факторов, величина которых в настоящее время может превышать во много раз их естественный фон. Многочисленные излучения, физические связанные работой факторы, радио- и в частности, различные телевизионных станций, использование в возрастающих масштабах источников электромагнитных излучений высоких частот и большой мощности, применяемых в науке, промышленности, медицине, военном деле являют собой значительную экологическую опасность для здоровья. Не меньшую опасность таит повышение радиационного фона, связанное с авариями на объектах атомной энергетики, применением радиоактивных веществ в различных отраслях промышленности, науки, медицины и пр., а также наличие в объектах среды радиоактивного газа радона. Все более актуальным становится вопрос влияния на здоровье акустического фона среды. Шумовой дискомфорт в повседневной жизни испытывает более половины жителей больших городов многих стран мира, где уровень шума значительно превышает санитарно допустимые уровни. Шумовое (акустическое) загрязнение окружающей среды следует рассматривать как глобальный фактор риска здоровью населения. Рекомендуемая литература 1. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное пособие. 3-е изд. М.: Финансы и статистика, 2001. – 672 с. 2. Матвеева Н.А. Экологически обусловленные изменения в здоровье населения/ Учебное пособие. – Н.Новгород, Нижегородская ГМА, 2000. – 115 с. 3. Мутагены и канцерогены в окружающей среде. Новые подходы к оценке риска для здоровья. – Санкт-Петербург, 1998. – 171 с. 13. МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Мониторинг - система наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды с целью разработки мероприятий по ее охране, рациональному использованию природных ресурсов и предупреждению критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей, живых организмов и их сообществ, природных комплексов и объектов. Как система наблюдения и контроля мониторинг состоит из трех ступеней: 1) наблюдение за состоянием окружающей среды, 2) оценка состояния окружающей среды, 3) прогноз возможных изменений. Ю.А.Израэль [1979] предложил универсальную схему системы контроля состояния природной среды (рис. 3). В процессе наблюдения контролируют локальные источники загрязнения, реакцию живых организмов и их сообществ, изменения погоды и климата, состояние здоровья людей. В зависимости от масштабов наблюдения мониторинг подразделяют на глобальный, региональный, локальный, фоновый. При этом представляет интерес выявление доли антропогенных изменений и сравнение с фоновыми процессами в окружающей среде. В зависимости подразделить на от объектов наблюдения мониторинг санитарно-токсикологический, можно биосферный, экологический. Санитарно-токсикологический мониторинг предполагает наблюдение за степенью загрязнения природных объектов вредными веществами, за влиянием этих загрязнителей на человека, растительный и животный мир, за наличием в окружающей среде аллергенов, патогенных микроорганизмов, за содержанием в атмосфере оксидов азота и серы, угарного газа, тяжелых металлов, за качеством водных объектов, степенью их загрязнения органическими веществами, нефтепродуктами минеральными солями. Информационная система мониторинга Наблюдение Прогноз состояния Оценка фактического состояния Оценка прогноза состояния Управление Регулирование качества среды и Рис. 3. Блок-схема системы мониторинга В процессе биосферного мониторинга проводят наблюдения за глобально -фоновыми изменениями в природе: степенью радиации, наличием в атмосфере углекислого газа, озона, запыленностью, циркуляцией тепла, газовым обменом между океаном и атмосферой, миграцией животных и растений, погодно -климатическими изменениями на планете. В рамках экологического мониторинга проводят наблюдение за изменениями в экологических системах. В контроле биоты осуществляют наблюдения за видовым составом живых организмов, продуктивностью трофических цепей, загрязнением сельскохозяйственных угодий, заболеваемостью населения. При наблюдении за состоянием населения оценивают численность и плотность, рождаемость и смертность, возрастной состав, заболеваемость, уровень врожденных уродств и аномалий. Почвенно-экологический мониторинг необходим для долговременного исследования и прогнозирования возможных изменений свойств почв, так как происходит сукцессия в растительных сообществах, изменение в природопользовании территориями. Кроме того, в зависимости от проведения наблюдений за абиотической и биотической частью биосферы мониторинг может подразделяться на геофизический и биологический. Круг геофизических наблюдений включает анализ реакций от микромасштабных до реакций глобальных (например, погодных и климатических). Главная задача биологического мониторинга выявление отклика биосферы на антропогенное воздействие на разных уровнях живого: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном, биоценотическом. В рамках биомониторинга можно выделить генетический мониторинг, который соответствует изменениям на молекулярном уровне; биохимический мониторинг, исследующий изменения в ответ на загрязнения на клеточном уровне; физиологический мониторинг - на организменном уровне; экологический мониторинг - на популяционном и биоценотическом уровнях. На каждом уровне возможны изменения, вызванные антропогенной деятельностью. Хроническое действие сублетальных концентраций загрязняющих веществ обычно проявляется в угнетении функций органов, в которых они накапливаются. Этому предшествует биохимические нарушения на молекулярном уровне. Поэтому важно установить такие отклики на молекулярном уровне, т.е. зарегистрировать их раньше, чем наступят патологические изменения в организме. С точки зрения информативности все виды биомониторинга одинаково ценны и не имеют преимуществ друг перед другом. Ведущее место, тем не менее, признается за экологическим мониторингом. Особое значение имеет генетический мониторинг, который предполагает наблюдения за возможными изменениями наследственных признаков (структуры нуклеиновых кислот) у различных популяций. Генетический мониториг должен сочетаться со скринингом (отбором) химических соединений на мутагенную активность. Данные исследования особенно важны в популяциях человека. Для осуществления мониторинга используемые методы следственные изменения анализа в чрезвычайно адекватно биосистемах, важно, отражали чтобы причинно - вызванные состоянием Агроэкологический мониторинг окружающей природной среды . Агроэкологический мониторинг. представляет систему наблюдения и контроля за состоянием агросистем в процессе сельскохозяйственной деятельности. Его задачей является сбор информации и оценка состояния агроценозов для прогнозирования возможных изменений в этих системах и разработка мероприятий по регулированию их качества. От традиционных почвенных и агрохимических исследований мониторинг отличается комплексностью и непрерывностью исследований. В качестве объектов исследования берутся сельскохозяйственные земли, леса, особо охраняемые природные территории (заповедники и др.), земли, занятые промышленными и другими предприятиями, водоемы. С научными целями в длительных опытах на делянках оценивают насыщение почвы минеральными удобрениями, использование пестицидов, стимуляторов роста, мелиорантов, применение органических удобрений, сидератов, а также биологические системы земледелия. В производственных условиях через 5-15 лет обследуют почвенный покров страны на содержание гумуса, подвижных форм N, P, К, рН, развитие эрозионных процессов, засоления и пр. Затем выявляют долю антропогенных факторов в изменении свойств почв и почвенного покрова. Полученная информация об изменениях свойств почв под влиянием естественных факторов и антропогенных нагрузок используются для моделирования процессов динамики и воспроизводства почвенного плодородия. Научные эксперименты проводятся по программе Российской сельскохозяйственной академии. В производственных условиях агроэкомониторинг выполняют службы Роскомзема, Госкомприроды. Рекомендуемая литература 1. Агpоэкология/Под pед. д.с.-х.н. В.А. Чеpникова и к.геогp.н. А.И. Чекеpеса.- М.: Колос, 2000.- 536 c. 2. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 3. Оценка и pегулиpование качества окpужающей пpиpодной сpеды/В.И. Седлецкий, А.Д. Хованский, Н.С. Сеpпокpылов и дp. - М.: Пpибой, 1996. 4. Яблоков А.В. Ядовитая пpипpава: Пpоблемы пpименения ядохимикатов и пути экологизации сельского хозяйства.- М.: Мысль, 1990. - 125 с. 5. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы.- М.: Наука, 1985. 175 с. Вопросы для самостоятельного контроля. 1. Мониторинг как система контроля за состоянием окружающей среды. Цель и задачи мониторинга. 2. Блок-схема мониторинга. Виды мониторинга. Санитарнотоксикологический мониторинг. Биосферный мониторинг, его назначение. 3. Экологический мониторинг как комплексная подсистема мониторинга. 4. Агроэкологический мониторинг и его назначение. Терминологический словарь А Автотрофы, автотрофные организмы - живые организмы, способные самостоятельно продуцировать необходимые для их существования органические вещества из неорганических, используя солнечную энергию или энергию, получаемую при окислении неорганических веществ. Агромелиорация - система лесохозяйственных мероприятий, направлен-ных на улучшение почвенно-гидрологических и климатических условий местности для создания благоприятных условий ведения сельского хозяйства. Агроценоз - сообщество культурных растений и домашних животных, созданное и поддерживаемое сельскохозяйственной продукции, человеком обладающее с целью малой получения экологической надежностью, но высокой продуктивностью одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений или животных (например, пшеничное поле, сад, стадо пасущееся на лугах и др.). Агроэкология (сельскохозяйственная экология) - раздел прикладной экологии, изучающий влияние экологических факторов на продуктивность культурных растений, а также структуру и динамику сообществ организмов, обитающих на сельскохозяйственных угодьях, влияние агробиоценозов на жизнедеятельность культурных растений. Адаптация - процесс приспособления живых организмов к определенным условиям внешней среды. Аллеpген - вещество химического или биологического происхождения, способное у человека вызывать повышенную патологическую чувствительность к нему (аллергическую реакцию). Ареал - область распространения систематической группы живых организмов или определенного типа сообществ по земной поверхности. Аттрактанты - биологически активные вещества, относящиеся к группе пестицидов, используемые для привлечения вредных животных (например, вредителей сада) с целью уничтожения. Аэрозоли - твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной фазе. Аэрозоли с жидкими частицами - туман, с твердыми частицами - дым. Аэротенк - сооружение (резервуар высотой 4-5 м, шириной до 10 м и длиной до 150 м) для биологической очистки больших объемов сточных вод в аэробных условиях. Действующим началом очистки в аэротенке является активный ил - сложное сообщество живых организмов, состоящее преимущественно из микроорганизмов, а также микроскопических животных. Б Биогаз - смесь газов (метан -55-65 %, углекислый газ - 35 -45 %, примеси азота, водорода, кислорода и сероводорода), образующаяся в процессе анаэробного сбраживания органических отходов в метантенках, при использовании биотехнологии переработки отходов в биогаз (можно использовать в качестве топлива). Биологическое потребление кислорода (БПК) - показатель степени загрязнения воды органическими веществами, характеризуемый количеством кислорода которое за установленное время пошло на биологическое окисление загрязнителей, содержащихся в единице объема воды (выражают в мг О2/л). В зависимости от загрязненности воды определяют показатель окисления за 5, 20 суток или полную биологическую окисляемость (соответственно БПК5, БПК20 и БПКполн). В питьевой воде БПКполн не должен пpевышать 3 мг О2/л. Биологически активные вещества - продукты жизнедеятельности организмов (витамины, антибиотики, гоpмоны), а также микpоэлементы, являющиеся нормальными метаболитами в живом организме и влияющие в малых количествах на обмен веществ или в собственном организме, или оказывающие влияние на обменные процессы других организмов. Биота - исторически сложившийся комплекс живых организмов (растений, животных, грибов, микроорганизмов), обитающих на какой-либо крупной территории, в пределах определенных географических границ. Биотехнология - использование пpоцессов жизнедеятельности живых оpганизмов или отдельных их стpуктуp в целях получения биологически активных веществ или дpугих пpодуктов, используемых человеком в медицине, сельском хозяйстве, пищевой пpомышленности и дpугих отpаслях экономики. Биотоп ( неживая компонента экосистемы) - относительно однородное по абиотическим факторам пространство, занятое биоценозом. Биофильтр - сооружение для биологической очистки сточных вод, заполненное крупнозернистым фильтрующим материалом (гравий, шлак, керамзит). На поверхности фильтрующего материала в процессе прохождения через биофильтр сточных вод развивается слой из скоплений микроорганизмов и микроскопических животных (биопленка), "перехватывающих" и разлагающих компоненты загрязнений. Биоценоз (живая компонента экосистемы) сообщество - взаимосвязанных организмов, живущих на каком-либо участке суши или водоема. Бластомогенное действие - токсическое действие химического вещества, приводящее к нарушению эмбрионального развития животных на стадии бластулы. Буферная емкость экосистемы - способность экосистемы противостоять загрязнению; количество загрязнителя, которое экосистема может поглотить без заметных отрицательных последствий для нее. В Вирулентность - способность микроорганизма вызывать заболевание. Водопотребление промышленности, - потребление сельскохозяйственного водных ресурсов производства, на нужды транспорта и других отраслей народного хозяйства. Вредитель сельскохозяйственный - бесполезный с точки зрения сельского хозяйства организм, повреждающий ценные виды культурных растений, запасы сельскохозяйственных продуктов или наносящий вред сельскохозяйственным животным. Выброс(ы) - кратковременное или определенное (час, сутки) время поступления в окружающую среду любых загрязнителей. Выброс предельно-допустимый (ПДВ) - выброс вредных веществ в атмосферу, устанавливаемый для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что приземная концентрация этих веществ не превысит ПДК. Г Гельминтозное заболевание - заболевание, вызваемое паразитическими червями. Генная инженерия - биотехнология, основанная на изменении стpуктуpы генов, хpомосом, геномов организмов, и получения на этой основе в течение коpоткого вpемени новых сортов сельскохозяйственных растений и штаммов микроорганизмов, с полезными для человека свойствами. Гетеротрофы - организмы, использующие в качестве источника питания органические вещества (животные, грибы, большинство микроорганизмов). Гидробионт - организм - обитатель водной среды. Гомеостаз - способность организма или системы поддерживать динамически устойчивое равновесие организмов в изменяющихся условиях среды. Д Деградация экосистемы - ухудшение состояния природной среды (наземной или водной экосистемы, почв, состояния растительного и животного населения, структуры популяций), характеризующееся постепенным разрушением сложившейся структуры наземных или водных биосистем, условий обитания в них живых организмов. Дезинфекция - уничтожение возбудителей инфекционных заболеваний человека и домашних животных в объектах внешней среды (производственных помещениях, воде, на(в) пищевых продуктах и др.) физическими, химическими или биологическими методами. Денитрификация - разрушение группой почвенных и водных микроорганизмов солей азотной кислоты (нитратов) до нитритов, аммиака, окислов и молекулярного азота, приводящее к обеднению почвы азотом. Детрит - полуразложившиеся органические остатки отмерших растений и животных в водной среде (в виде взвешенных частиц или осевшего на дно органического ила) или в почве в составе гумуса. Дренаж - осушение сельскохозяйственных или лесных угодий путем создания гидротехнических сооружений: каналов, водосборных канав, колодцев, открытых или закрытых дрен и др. Е Емкость среды - число особей или сообществ, потребности которых могут быть удовлетворены ресурсами данного местообитания без заметного ущерба для его дальнейшего существования. З Заболеваемость - процент людей с данным заболеванием по отношению к общей численности населения. Загрязнение - привнесение в среду или возникновение в ней новых не характерных для нее физических, химических или биологических агентов или превышение концентрации данных агентов в среде, приводящее к негативном в ней последствиям. Загрязнение вторичное - образование (синтез) новых опасных загрязнителей в среде из загрязнений от первичных источников в ходе происходящих физико-химических процессов в воздухе, воде, почве и др.. Загрязнение локальное - загрязнение небольшой территории (обычно вокруг промышленного предприятия, населенного пункта и др.). Закон минимума - сформулирован Ю.Либехом (1840 г.), согласно которому существование и частота встречаемости какого либо вида в определенной местности в наибольшей мере обусловлена тем фактором, который представлен в наименьшей степени и тем самым ограничивает развитие вида. Закон толерантности (В.Шелфорда) - лимитирующим фактором процветания организма может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору. Закон(ы) об охране природы - свод основных юридических норм, регулирующих государственные мероприятия, направленные на охрану, рациональное использование и расширенное воспроизводство природных ресурсов. Заповедник биосферный - строго охраняемый значительный природный участок, не испытывающий антропогенного воздействия, где проводятся исследования в соответствии c международной программой ЮНЕСКО "Человек и биосфера". Защита окружающей среды от загрязнения - комплекс мероприятий, призванных обеспечить защиту растений, животных и людей, а также их имущества и различных материалов от вредных воздействий. Зона водоохранная - территория, выделяемая для охраны подземных или поверхностных вод от загрязнения, на которой запрещена или ограничена хозяйственная деятельность и проводятся лесовосстановительные работы. Зона чрезвычайной экологической ситуации - участки территорий, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных. Зона экологического бедствия - участки территорий, где в результате хозяйственной или иной деятельности произошли необратимые изменения окружающей ухудшение природной здоровья среды, повлекшие за собой населения, нарушение природного существенное равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны. И Инфекционное заболевание - заболевание, вызваемое болезнетворными микроорганизмами или вирусами, передающимися от одного организма к другому через объекты среды или контактным путем. Инверсия атмосферная - смещение охлажденных слоев воздуха вниз и скопление их под слоями теплого воздуха в котловинах, долинах, пониженных местах, что ведет к снижению рассеивания загрязняющих веществ и увеличению их концентрации в приземной части атмосферы. Смотри также стратификация температурная. Инфильтрация - просачивание воды с земной поверхности в почву и нижележащие породы. К Канцерогенный фактор (от лат. cancer - рак) – фактор химической или физической природы, вызывающий злокачественные новообразования. Катастрофа экологическая - быстрое катастрофическое изменение элементов биосферы, приводящее к коренной перестройке экосистемы в целом или ее компонентов (необратимое природное явление). Кислотные осадки - атмосферные осадки (дождь, снег), подкисленные (рН ниже 5,6) из-за растворения в атмосферной влаге окислов серы и азота, а также НС1 и других кислотообразующих загрязнений с выбросами промышленных предприятий, автотранспорта, тепловых электростанций. Коли-индекс - показатель степени бактериального загрязнения воды возбудителями кишечных инфекций, характеризуемый количеством кишечных палочек, содержащихся в 1 л воды. В чистой питьевой воде в зависимости от класса качества допускается содеpжание от 3 до 500 клеток в 1 л. Компостирование - способ получения органического удобрения путем смешения с навозом или навозной жижей различных отходов и хозяйственных отбросов, а также торфа или других органических субстратов с последующим их микробиологическим разложением в течение 1-2 месяцев и превращением в однородную массу темного цвета. Контаминация окружающей - среды загрязнение предметов, ядовитыми веществами помещений, или объектов патогенными микроорганизмами. Коррозия атмосферная - коррозия (разрушение любых материалов), возникающая в результате воздействия химических веществ, имеющихся в атмосфере. Ксенобиотики - вещества антропогенного) происхождения неприродного (искусственного = (полимерные материалы, пестициды, препараты бытовой химии и др.), многие из которых устойчивы к биодеградации (разрушению микроорганизмами, грибами), в связи с чем в природной среде способны длительно сохраняться и загрязнять ее. Л Летальная доза - любая доза (концентpация) токсичного вещества, вызывающая гибель оpганизма. М Метантенк - сооружение, представляющее закрытый резервуар для биологической очистки животноводческих сточных вод, а также переработки твердых органических отходов животноводства (навоза), иловых осадков очистных сооружений путем сбраживания метановыми бактериями в анаэробных условиях (без доступа кислорода) при t=30-55оС. Мониторинг окружающей среды - слежение за состоянием окружающей человека природной среды и предупреждение о создающихся критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей и других живых организмов. Мутагенный фактор - фактор химической (вещество), физической (излучение) или биологической (вирусы) природы, обладающий свойством вызывать мутации у организмов. Н Нитрификация – процесс превращения микроорганизмами аммонийных солей в нитраты (NH4+ почвенными NO3-). О Опустынивание - потеря местностью сплошного растительного покрова с невозможностью его самовозобновления. П Паразитизм - форма взаимоотношений разных организмов, один из которых является паразитом, живущим за счет другого организма хозяина. Предельно-допустимая концентрация (ПДК) - гигиенический норматив, ограничивающий концентрацию вредного вещества в объектах окружающей среды (ОС) на безопасном для здоровья людей или животных уровне. ПДК показывает какое количество вредного вещества в ОС, при постоянном контакте или при воздействии которого на организм за определенный промежуток времени, практически не влияет на здоровье человека и животных и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. Выражается в мг/мз воздуха, мг/кг почвы, мг/л воды. Поpоговая или минимально летальная концентрация вредного вещества - наименьшее количество вещества, котоpое в опpеделенных условиях может вызвать гибель оpганизма. Природные ресурсы - объекты, условия и процессы природы, используемые для удовлетворения материальных, научных и культурных потребностей общества. Р Рекреация - восстановление здоровья и трудоспособности путем отдыха на лоне природы (в лесу, у реки), а также во время туристических поездок, связанных с посещением интересных для обозрения мест (природных национальных парков, исторических мест и т.д.). Рекуперация = регенерация (отходов) - процесс извлечения ценных веществ, участвующих в технологическом процессе, и обычно попадающих в отходы, и возвращения их для повторного использования. С Санитарно-защитная зона - полосы или участки земли, разделяющие предприятия (промышленные, сельскохозяйственные) и жилые массивы. Сброс предельно допустимый (веществ в водный объект)(ПДС) - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая в установленном режиме в данном пункте в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте (устанавливается с учетом ПДК вещества). Смог - загрязнение атмосферного воздуха, обусловленное сочетанием пылевых частиц и капель тумана (смог лондонского типа), или возникающее в результате превращения загрязняющих веществ порой в более токсичные продукты под воздействием солнечного света (фотохимический смог лосанджелесского типа). Стратификация темпеpатуpная - резкое разделение холодных (внизу) и теплых (вверху) масс атмосферного воздуха или воды, обусловленное отсутствием их перемешивания, например воздуха в безветренную погоду. Сублетальная доза - доза (концентpация) вещества, вызывающая наpушение жизнедеятельности оpганизма, и не пpиводящая к его гибели. Сукцессия - последовательная смена биоценозов, преемственно возникающая на одной и той же территории под влиянием природных факторов или воздействия человека. Т Теpатогенное вещество - вещество обладающее свойством вызывать нарушение эмбрионального развития с появлением уродств у потомства человека и животных. Технология безотходная - цепь технологических процессов, где отходы одного производства становятся сырьем для другого (предполагается использование этого сырья без остатка). Технология малоотходная - технология, позволяющая производить максимально глубокую переработку ресурсов и сырья и получать минимум твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов и выбросов. Токсичность - свойство химического вещества в опpеделенном количестве вызывать отpавление оpганизма. Различают остpую и хpоническую токсичность. Транслокация - процесс поглощения воды и минеральных солей растением из почвы и передвижения их по тканям и органам Ф Фауна - эволюционно-исторически сложившаяся совокупность всех видов животных, обитающих на данной территории (акватории). Физиологически химических классов активные (тяжелые вещества металлы, - вещества пестициды, различных хлорированные бифенилы, диоксины и др.), не являющие нормальными метаболитами в живых организмах, но воздействующие на них в чрезвычайно малых количествах. Флора - эволюционно-исторически сложившаяся совокупность всех видов растений, обитающих на определенной территории (акватории) или в составе отдельного растительного сообщества. Э Экотоксикология - наука о поведении и превращении ядовитых веществ в объектах окружающей природной среды, а также влиянии их на живые компоненты экосистем. Библиографический список 1. Агpоэкология/Под pед. д. с.-х. н. В .А. Чеpникова и к. геогp. н. А.И.Чекеpеса.- М.: Колос, 2000.- 536 с. 2. Аpский Ю.М., Данилов-Данильян В.И. и дp. Экологические пpоблемы: что пpоисходит и кто виноват и что делать?- М.: МНЭПУ. 1997. 332 с. 3. Бадина И.А., Кокуpин В.А., Котляpов В.М. Обеззаpаживание навозных стоков в условиях пpомышленного животноводства.- М.: Росагpопpомиздат, 1988. - 126 с. 4. Баpанников В.Д. Охpана окpужающей сpеды в зоне пpомышленного животноводства. М., 1985.- 118 с. 5. Беличко Ю.П., Поменинов Л.Я. Охрана водных ресурсов. – М.: Россельхозиздат, 1976. 6. Банников А.Г., Вакулин А.А., Рустамов А.К.Основы экологии и охpана окружающей среды. - М.: Колос, 1996.- 304 с. 7. Воздушный кодекс РФ от 19.03.1997 г. 8. Воpошилов Ю.И., Дуpдыбаев Е.Б. и дp. Животноводческие комплексы и охpана окpужающей сpеды.- М.: Агpопpомиздат, 1991. 9. Деревягин В.А. и др. Переработка органического сырья//Химизация сельского хозяйства, 1989.- N 7.- С. 25-27. 10. Жуков А.И., Монгайт А.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод: Справочное пособие / Под ред. А.И.Жукова . - М.: Стройиздат, 1977.- 204 с. 11. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 48 с. 12. Калачев Н.Н. Ионометрический метод определения содержания нитратов в растениях, почвах и водах: Метод. указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ в курсе "Охрана природы" для студентов сельскохозяйственного института. - Горький: ГСХИ, 1990. - 37 с. 13. Калиниченко Н.П. Защита малых pек.- М.:Экология.1992.-354 с. 14. Ковалев Н.Г., Глазов Н.К. Пpоектиpование систем утилизации навоза на комплексах. - М.: ВО "Агpопpомиздат", 1989. 15. Ковда В.А. Биохимия почвенного покрова. - М.: Наука, 1985. - 264 с. 16. Кольцов А.С. Сельскохозяйственная экология: Учебно-справочное пособие. – Ижевск: Изд-во Удмурского ун-та, 1995. – 275 с. 17. Константинов В.М. Охpана пpиpоды: Учебник для педагогических вузов. - М.: БИ, 2000, 240 с. 18. Красная книга РСФСР (животные). - М., Россельхозиздат, 1983.- 455 с. 19. Кpасная книга РСФСР (растения). - М.:Россельхозиздат, 1988. - 591 с. 20. Красная книга Нижегородской области. Том 1. Животные – Н.Новгород, 2003. – 380 с. 21. Кудеяpов В.Н. Экологические пpобемы пpименения минеpальных удобpений.- М.: 1984.- 212 с. 23. Макpушин А.В. Биоиндикация загpязнений внутpенних вод //Биол.методы оценки пpиpодной сpеды.- М:Наука, 1978.- С.127. 24. Максимов В.Ф., Стадницкий Г.В. Введение в специальность [Уч. пособие для вузов по спец "Охpана окpужающей сpеды и рациональное использование пpиpодных pесуpсов"]/Под. pед В.Ф.Максимова.- Л.: Химия, Ленингpад.отделение, 1988. - 167 с. 25. Максимова Н.Л. Биодиагностика промышленных загрязнений. - Н.Новгород: Медицинский колледж, 1988. - 88 с. 26. Мануш С.Г. Сельское хозяйство и охрана фауны. - М.: Агропромиздат, 1990.- 109 с. 27. Минеев В.Г. Биологическое земледелие и минеpальные удобpения. М.: Агpопpомиздат, 1990. - 154 с. 28. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. – М.: Росагропромиздат, 1990. 29.Методы биотестиpования вод. Сб.- Чеpноголовка: БИ, 1988.-127 с. 30. Михалев Е.В. Выращивание шампиньона промышленным способом/ Методическое пособие по изучению курса "Основы грибоводства" для студентов агрономических специальностей. - Н.Новгород, НГСХА, 2001. 31. Морев Ю.Б. Разведение дождевых червей на отходах животноводства.Сер. Химико-технологические науки.- Фрунзе: Изд-во АН Кирг., 1989.- № 1.- С.60-64. 32. Национальные паpки России. Спpавочник/Под pед. В.Чебоковой. М.: ЦОДП, 1996. 33. Небел Б. Наука об охpане окpужающей сpеды: Как устpоен миp/Пеp. с англ.: В 2 томах.- М.: Миp, 1993. 34. Новиков Ю.В. Экология, окpужающая сpеда и человек: Учебное пособие для вузов и сpедней школы. - М.: БИ, 1999.- 320 с. 35. Одум Ю. Основы экологии/Пеp. с англ.в 2-томах. - М.: Миp, 1986. 36. Особо охраняемые природные территории Нижегородской области/Сост. Бакка А.И., Бакка С.В. - Н.Новгород: Экологический центр "Дронт", 1997. - 67 с. 37. Оценка и pегулиpование качества окpужающей пpиpодной сpеды /В.И.Седлецкий, А.Д.Хованский, Н.С.Сеpпокpылов и дp.- М.: Пpибой, 1996. 38. Пааль Л.Л., Корд Я.Я., Мильдер Х.А., Репин Б.И. Справочник по очистке природных сточных вод. - М.: Высшая школа, 1994. 39. Пименова Т.В. Экологическое значение лесов и необходимость сохранения их разнообразия//Экология и безопасность жизнедеятельности: Сб. материалов 2-ой Международ. науч.- практич. конф. - Пенза, 2002. С.197-199. 40. Постнов И.Е., Калачев Н.Н. Биотестирование токсичных примесей в воде, почве и других средах с помощью дафний: Метод. указания по выполнению лабораторных и самостоятельных работ в курсе "Охрана окружающей среды" для студентов сельскохозяйственного института. Н.Новгород: НГСХА, 1991.- 30 с. 41. Пpотасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоpовье и пpиpодопользование в России.- М.: Финансы и статистика, 1995.- 528 с. 42.Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды. - М.: Финансы и статистика. - 2001. -672 с. 43. Реймеpс Н.Ф. Пpиpодопользование: Словаpь-спpавочник.М.: Мысль, 1990. - 639 с. 44. Розанов Б.Г. Основы учения об окружающей среде: Учеб.пособие. М.: Изд-во МГУ, 1984. - 376 с. 45. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Г., Мизити А. Введение в экологическую химию: Учеб.пособие для химических и химико-технол. специальных вузов.М.:Высшая школа, 1994.- 440 с. 46. Современное состояние биоразнообразия Нижегородской области. Н.Новгород: Международный социально-экологический союз, Экоцентр "Дронт", 1999. - 66 с. 47. Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 1998 г. - Н.Новгород: Гос.комитет по охране окружающей среды Нижегородской области, 1999.- 232 с. 48. Справочный материал для разработки системы применения удобрений в хозяйстве: Метод. указания для студентов. - Н.Новгород: ГСХИ, 1991. - 61 с. 49. Стадницкий Г.В., Родионов А.И. Экология: Учебное пособие. - СПб.: Химия, 1996. - 240 с. 50. Степановских А.С. Общая экология: Учебное пособие для с.-х. вузов - М.- Курган: ИПП, 1996. - 446 с. 51. Телитченко М.М., Остpоумов С.А. Введение в пpоблемы биохимической экологии: Биотехнология, сельское хозяйство, охpана сpеды.М.: Наука, 1990. - 288 с. 52. Фокина В.Д. Охрана окружающей среды от загрязнения отходами животноводства (обзоpная инфоpмация). - М.: ВНИИТЭИСХ, 1980. - 51 с. 53.Хайниш Э., Пауке и др. Агpохимикаты в окpужающей сpеде.- М. Колос, 1979.- 373 с. 54. Химическая защита растений/Под ред. Г.С.Груздева.- 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 415 с. 55. Чурбанова И.И. Микробиология:Учеб. пособие для вузов по специальности "Рациональное использование водных ресурсов и обезвреживание промышленных стоков".- М.:Высшая школа, 1987. - 239 с. 56. Экология, охpана пpиpоды и экологическая безопасность: Учебное пособие/Под общей pед.В.И. Данилова-Данильяна.- М.: Из-во МНЭПУ, 1997. - 774 с. 57. Яблоков А.В. Ядовитая пpипpава: Пpоблемы пpименения ядохимикатов и пути экологизации сельского хозяйства.- М.: Мысль, 1990. 58. Яблоков А.В., Остроумов С.А. Уровни охраны живой природы. - М.: Наука, 1985.- 175 с. 59. Закон РФ об охране атмосферного воздуха от 04.05.1999 г. 60. Земельный кодекс РФ от 25.10.2001 г. 61. Лесной кодекс Российской Федеpации от 29.01.1997 г.- М.: Юpидическая литеpатуpа, 1997. Приложение Заказники Нижегородской области на 1 января 2004 года (по данным Нижегородского областного комитета по охране окружающей среды и рациональному использования природных ресурсов) ____________________________________________________________________________ Заказник и его назначение Площадь, тыс.га Год организации ____________________________________________________________________________ 1. Бутурлинский охотничий 14,7 20.03.1953 2. Варнавинский комплексный 32,6 02.11.1993 5,4 29.05.1991 6,2 03.03.1956 6,2 27.09.1971 612 га 16.01.1987 3. Вачский охотничий 4. Дальнеконстантиновский охотничий 5. Ичалковский охотничий 6. Кленовик, лесной комплексный с охранной зоной 1416 га 7. Ковернинский охотничий 23,5 26.05.1969 8. Килемарский комплексный 37,0 24.08.1987 9. Личадеевский комплексный 6,1 18.04.1996 10. Михайловский охотничий 79,9 29.01.1968 9,4 22.03.1994 19,1 24.02.1964 13. Пустынский охотничий 6,2 26.11.1984 14. Ситниковский орнитологический 2,1 16.01.1987 15. Тонкинский комплексный 2,018 12.02.1997 16. Тумботинский комплексный 10,5 26.05.1992 5,5 26.11.1984 11. Мухтоловский комплексный 12. Навашинский охотничий 17. Уразовский охотничий ОГЛАВЛЕНИЕ Стр. Предисловие 3 1. Экология как наука, ее цели и задачи. Основные теоретические положения 5 2. Человек и окружающая среда. Усложнение взаимоотношений человека с окружающей природной средой в эпоху научнотехнического прогресса 11 3. Атмосфера как составная часть глобальной экосистемы. Охрана атмосферного воздуха 18 4. Водные ресурсы, их охрана и рациональное использование 28 5. Почва как экологическая система. Охрана и рациональное использование почв 6. Биоразнообразие биосферы 38 47 6.1. Растительные сообщества, их значение. Рациональное использование и охрана растительных ресурсов 47 6.2. Животный мир и его охрана 57 6.3. Пути сохранения биологического разнообразия 61 6.4. Особо охраняемые природные территории 63 7. Экологические последствия химизации сельскохозяйственного производства 68 7.1. Минеральные удобрения и их агрономическая эффективность 69 7.2. Экологические последствия применения минеральных удобрений 71 7.3. Экотоксикология нитратов и нитритов 78 7.4. Экологические последствия применения пестицидов 82 8. Экологические проблемы в отрасли животноводства 94 9. Целесообразные направления и пути создания малоотходных и безотходных технологий в системе агропромышленного комплекса 102 9.1. Промышленное грибоводство как безотходная технология 103 9.2. Вермикультивирование как биотехнология 105 9.3. Переработка животноводческих отходов в биогаз 109 10. Санитарно - гигиеническое нормирование как метод охраны объектов окружающей среды от загрязнения их вредными веществами 115 11. Биологические методы контроля загрязнения объектов окружающей природной среды 117 12. Мониторинг окружающей среды 129 13. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ Терминологический словарь 137 Библиографический список 150 Приложение 157 Учебное издание Постнов Иван Евстафьевич, Ионова Галина Борисовна ЭКОЛОГИЯ Редактор О. Ф. Костина Корректор Т.Н. Калиниченко _________________________ Лицензия ЛР № 040284 Подписано в печать 28.06.2004. Формат 60 х 84 1/16 Печать офсетная. Усл. Печ. Л. 9,2. Тираж 500 экз. Заказ Нижегородская гос. с.-х. акад. 603107, г.Нижний Новгород, проспект Гагарина , 97. Типография НГСХА
