УМК Экология и экологическая безопасность

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Институт естественных и социально-экономических наук
Кафедра анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности
Айзман Р.И., Тернер А.Я., Иашвили М.В.
«Экология и безопасность жизнедеятельности»
Учебно-методический комплекс
для студентов ИЕСЭН НГПУ
специальность «Безопасность жизнедеятельности»
Новосибирск 2009
1
Содержание
Методические рекомендации по изучению дисциплины .................................................................. 3
Программа курса ................................................................................................................................... 4
Теоретический курс
Глава 1. Введение. Экологическая безопасность, основные понятия………………………………10
Глава 2. Экологическая безопасность как составляющая национальной безопасности России ... 17
Глава 3. Источники и характеристики загрязнений биосферы.
Экологические проблемы современности ..................................................................................... 20
Глава 4. Влияние экологических факторов на состояние здоровья человека ................................. 42
Глава 5. Пути решения экологических проблем ................................................................................. 57
Глава 6. Мониторинг окружающей среды............................................................................................ 61
Глава 7. Средства и методы управления в сфере обеспечения безопасности окружающей среды ..
80
Глава 8. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.......................... 94
Практические (семинарские) занятия……………………………………………………………….101
Учебная практика «Экологическая безопасность»………………………………………………….104
Тестовый контроль……………………………………………………………………………………109
Словарь терминов………………………………………………………………………………………116
Литература…………………………………………………………………………………………….126
2
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦТПЛИНЫ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ УМК
УМК предназначен для самостоятельного изучения дисциплины студентами.
В состав УМК включены следующие элементы:
выписка из базового стандарта;
программа курса;
учебное пособие;
практикум;
вопросы для семинарских занятий;
материалы для лабораторно-практических занятий;
материалы для текущего и итогового контроля;
глоссарий;
список рекомендуемой литературы.
Рекомендации по работе с литературой: необходимо в первую очередь
отдавать предпочтение основной литературе, а затем дополнительной (см. в
программе).
Разъяснения по поводу работы с тестовой системой курса
После изучения каждой темы для сдачи зачета или подготовки к экзамену по
курсу студенту необходимо выполнить тестовые задания закрытого типа (с
одним или несколькими предлагаемыми ответами) на последовательность и
соответствие (именно в такой последовательности рекомендуется выполнить
тестовые задания). Кроме того для сдачи зачета или подготовки к экзамену в
конце каждой темы имеются вопросы для самоподготовки.
Советы по подготовке к зачету
Для сдачи зачета необходимо выполнение одной (по выбору) контрольной
работы, всех тестовых заданий и всех практических работ
Оформление контрольной работы:
Работа в виде реферативного сообщения объемом 15-20 страниц
выполняется на листах формата А-4, с обязательным титульным листом,
листом содержания, листами, содержащими информацию по теме, в конце
работы – лист со списком используемой литературы, расположенной в
алфавитном порядке.
Составление компьютерной презентации средствами PowerPoint
Требования к содержательной части презентации
Компьютерная презентация должна включать в себя следующие разделы:
1. Титульный лист презентации (1 слайд)
2. Введение (1-2 слайда)
3. План презентации (1 слайд)
4. Основная часть (10-15 слайдов)
5. Список использованных информационных ресурсов (1 слайд).
3
Титульный лист презентации
Титульный лист презентации включает в себя:
название темы, выбранной для выполнения КЗ
основные данные об авторе (фамилия, имя, название отделения, номер учебной
группы)
год создания презентации.
Введение
В этом разделе дается краткая информация о рассматриваемой теме:
предназначение, актуальность, проблемы и т.д. Введение заканчивается
указанием цели, которую автор хочет достичь с помощью презентации, а также
задачами с помощью которых решается поставленная цель.
Цель презентации – обязательный элемент данного раздела.
План презентации
Раздел представляет собой оглавление основной части презентации, возможно,
с краткими аннотациями.
Основная часть
Данный раздел призван достичь поставленную автором цель.
Список использованных информационных ресурсов
В данном разделе приводится перечень информационных ресурсов (печатных
изданий, ресурсов Интернет, авторов мнений экспертов и специалистов),
которые были использованы в презентации.
Требования к технологической части презентации
При построении презентации кроме требований к содержательной части
необходимо учитывать требования к обязательному использованию отдельных
приемов и методов, предлагаемых программой MS PowerPoint. Автору следует
максимально использовать возможности программы MS PowerPoint.
1. В презентации должны обязательно присутствовать следующие элементы:
Текстовые объекты
Графические объекты (векторная графика)
Графические объекты (пиксельная графика)
Схема, построенная с использованием автофигур
Таблица
Диаграмма
Фон
Элементы колонтитула (например, номер слайда, авторский идентификатор)
2. В презентации следует широко использовать анимацию текстовых и
графических объектов. Схемы и диаграммы рекомендуется строить также с
элементами анимации.
3. Для слайдов следует назначить эффекты перехода.
4. На слайде раздела «План презентации» следует обеспечить с помощью
гиперссылок прямой переход на те слайды, которые соответствуют позициям
4
плана. На всех страницах основного раздела следует предусмотреть переход на
слайд раздела «План презентации».
Преподавателю на проверку представляется контрольная работа,
выполненные практические задания и результаты заключительного тестового
контроля знаний. Эти материалы могут быть пересланы по почте (630126,
Новосибирск, ул. Вилюйская, 28, Педагогический университет, кафедра
анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности, куратору-тьютору),
электронной почте (aph-nspu@mail.ru) или переданы куратору-тьютору лично).
5
Программа курса
I. Пояснительная записка
На рубеже двух тысячелетий проблема взаимоотношения человеческого
общества с окружающей средой приобрела острый характер. За последние
десятилетия возрос риск возникновения крупных экологических катастроф,
вызываемых человеком и возникающих вследствие защитной реакции природы.
Природные и антропогенные экологические катастрофы имеют
исторический аспект. Различные природные катастрофы, такие как наводнения
и лесные пожары, существовали на протяжении всей истории нашей планеты.
Однако с развитием современной цивилизации возникли катастрофы нового
типа, включающие опустынивание, деградацию земельных ресурсов, пылевые
бури, загрязнение Мирового океана и др.
Начало XXI столетия остро ставит задачи оценки риска экологических
катастроф, принятия мер по их предотвращению. А это возможно при наличии
необходимого информационного обеспечения о прошлом, текущем и будущем
состоянии объектов окружающей среды, включая природные, природнотехногенные и антропогенные системы.
Курс «Экология и безопасность жизнедеятельности» является одним из
основных в профессиональной подготовке студентов по специальности
«Безопасность жизнедеятельности», поскольку влияние на человека факторов
внешней среды создает подчас условия чрезвычайной опасности и во многом
определяет здоровье индивидуума. Настоящий курс нацелен на механизмы
индивидуальных адаптаций человека к факторам среды. Особое место
занимают антропогенные (техногенные) факторы среды с их выраженным
повреждающим действием. Таким образом, в основу курса положена идея
комплексного воздействия факторов внешней среды на человеческий организм.
Этот интегральный подход при анализе причин нарушений здоровья при
остром и хроническом действии факторов среды и должен лежать в основе
мышления специалиста по безопасности жизнедеятельности.
Цель курса: углубление знаний о взаимодействии организма человека с
окружающей средой, влиянии загрязненной окружающей среды на
жизнедеятельности живых объектов, а также о механизмах адаптации к
действию различных факторов среды и способах защиты от их влияния.
В задачи курса входит:
1. Изучение основных источников и характеристик загрязнений биосферы,
экологических проблем современности.
2. Изучение методов мониторинга среды обитания, оценки экологических
рисков.
3. Изучение роли информационных технологий в управлении средой
обитания.
4. Изучение механизмов, лежащих в основе адаптации организма к факторам
внешней среды.
6
5. Изучение влияния экологических факторов на состояние здоровья человека.
Программа предусматривает изучение дисциплины «Экология и
безопасность жизнедеятельности» в объеме 220 часов, из них 110-аудиторных,
110 часов выделяется на самостоятельную работу.
II. Содержание
Лекционный курс
1. Введение. Экологическая безопасность, основные понятия
Экология как наука. Экология, содержание предмета, методы
исследования. Дерево экологических наук. Понятие популяции, биотопа,
генофонда, генотипа. Системный подход в изучении экологии. Понятие
системы. Свойства системы. Система: человек, экономика, биота, среда.
Экологические риски. Экологическая безопасность.
2. Экологическая безопасность
безопасности России.
как
составляющая
национальной
Слагаемые и показатели экологической безопасности. Экологическая
безопасность России.
3. Источники и характеристики загрязнений биосферы. Экологические
проблемы современности.
3.1 Источники и характеристики загрязнений биосферы.
Понятие загрязнителя. Виды загрязнителей и их классификация.
Химическое загрязнение биосферы. Физическое загрязнение. Радиоактивное
загрязнение.
Тепловое
загрязнение.
Взаимодействие
загрязнителей
(аддитивное, синергическое, антагонистическое). Глобальный характер
действия загрязнителей.
3.2 Человек как элемент биосферы: проблемы взаимодействия.
Человек как элемент биосферы. Хозяйственная деятельность человека:
обратимые и необратимые последствия. Непосредственные и опосредованные
воздействия на биосферу. Влияние человека на абиотический компонент
биосферы: атмосферу, литосферу, гидросферу. Влияние человека на
биотический компонент биосферы. Влияние космо-земных связей на человека.
Космические циклы (А.Л. Чижевский, Л.Н. Гумилев). Космическое будущее
человека (К.Э. Циолковский). Человек как геологическая сила (В.И.
Вернадский). Формирование техносферы. Соотношение скорости социальной
эволюции и эволюции биологической.
4. Влияние экологических факторов на состояние здоровья человека
4.1. Характеристика естественных факторов внешней среды, воздействующих
на организм человека
Погода и климат. Понятие микроклимата. Периодичные и не периодичные
факторы, влияющие на погоду. Циклоны и антициклоны. Атмосферные
фронты. Лучистая энергия солнца и ее воздействие на организм человека.
Ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная радиация. Тепловое излучение
7
атмосферы. Влияние высоты солнца над горизонтом и высоты над уровнем
моря на интенсивность ультрафиолетовой радиации. Ультрафиолетовое
излучение в высоких широтах. Озоновые дыры, их роль в воздействии
ультрафиолетового излучения на организм человека. Прямая, рассеянная и
отраженная радиация. Суммарная радиация. Температурный фактор среды и
его влияние на организм. Температура почвы и воздуха, их изменения в течение
суток. Роль ветра в температурном воздействии на организм. Магнитное поле
Земли. Постоянная и переменная составляющие магнитного поля. Влияние
магнитного поля на организм человека. Влажность и ее роль в воздействии
температуры на человеческий организм. Экологическое значение воды. Состав
воды. Состав воздуха. Некоторые вредные компоненты воды и воздуха.
4.2. Учение об адаптациях
Понятие адаптации. Срочная и долговременная адаптация. Генотипическая
и фенотипическая адаптации. Акклиматизация и акклимация. Системный
структурный след - основа долговременной адаптации. Понятие
«интенсивность функционирования структур». Общий адаптационный синдром
Селье (стресс-реакция) и его роль в формировании адаптации. История
открытия общего адаптационного синдрома (ОАС). Стадии ОАС. Проявления
ОАС. Схема формирования срочной и долговременной адаптации.
Липотропный эффект стресса в биомембранах. Стимуляция синтеза
фосфолипидов. Деградация фосфолипидов с помощью фосфорилаз. Активные
метаболиты кислорода (АМК), усиление их образования во время стресса.
Повреждающее воздействие перекисных соединений в биомембране.
Антиоксидантная система как часть системы противодействия отрицательным
проявлениям стресса, ее значение. Витамин К3, токоферол-хинон, метионин,
супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, витамин С, и др. антиоксиданты,
место их действия. Механизм возникновения изъязвлений в желудочнокишечном тракте во время стресса. Повреждающее влияние стресса на клетки
миокарда. Другие отрицательные проявления стресса. Подавление иммунной
системы. Появление гибридных клеток, дающих начало опухолевому росту.
Адаптация к стрессу. Явление десенситизации. Стресс - лимитирующая система
организма.
5. Пути решения экологических проблем.
Рациональное природопользование. Планирование и прогнозирование
взаимодействия общества и окружающей среды. Устойчивое развитие. Роль
общественности в решении экологических проблем. Модели будущего
человечества. Путь к единой культуре.
6. Мониторинг среды обитания.
Измерение качества окружающей среды. Экологический мониторинг.
Средства и методы оценки состояния окружающей среды. Аэрокосмический
мониторинг. Информационные технологии в управлении средой обитания.
8
7. Средства и методы управления в сфере обеспечения безопасности
окружающей среды
Экологическая безопасность. Риск и развитие общества. Техногенные
риски. Экологические риски. Управление риском.
8. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды
Международное
сотрудничество.
программы и проекты.
Международные
экологические
Темы семинаров
Экологические проблемы современности.
Источники и характеристики загрязнений различных сфер.
Мониторинг среды обитания.
Экологическая оценка состояния региона.
Характеристика факторов среды, оказывающих влияние на организм
человека и животных.
6.
Учение об адаптациях.
9. Средства и методы управления в сфере обеспечения безопасности
окружающей среды.
10. Информационные технологии в управлении средой обитания.
11. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды.
1.
2.
3.
4.
5.
III. Тематический план
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Темы
Введение. Экологическая
безопасность, основные
понятия.
Экологическая безопасность
как составляющая
национальной безопасности
России.
Экологические проблемы
современности. Источники и
характеристики загрязнений
различных сфер.
Влияние экологических
факторов на состояние
здоровья человека
Пути решения экологических
проблем.
Мониторинг среды обитания.
Информационные технологии
в управлении средой
обитания.
Средства и методы
управления в сфере
Очное
Сем.
2
Лек.
2
Сам.
4
Лек.
2
Заочное
Сем.
Сам.
10
2
2
4
2
10
4
2
8
2
10
18
36
60
2
70
4
2
4
2
10
4
6
10
2
2
2
4
9
2
36
2
10
8.
обеспечения безопасности
окружающей среды.
Международное
сотрудничество в области
охраны окружающей среды.
Итого:
4
2
4
40
54
98
12
2
10
6
166
IV. Литература
Основная литература:
1.
Ю.Л. Хотунцев. Экология и экологическая безопасность. - М., Изд. Центр
«Академия». – 2002. - 479 с.
2.
В.В. Гершензон, Е.В.Смирнова, В.В. Элиас. Информационные
технологии в управлении качеством среды обитания. – М., Изд. «Академия»,
2003 288 с.
3.
Физиологические основы здоровья. - Новосибирск, Изд. «Лада», 2001. 524 с.
4.
Матвеев А. В., Котов В. П., Мушкудиани М. И. Применение
информационных технологий в управлении средой обитания: Учеб. пособие /
ГУАП. СПб., 2005. 96 с.
5. Экологическая физиология животных. ч 2. – Л., Наука, 1981.
6. Т. А. Акимова, В. В. Хаскин. Экология. - М., Изд. объединенние «Юнити»,
1998. - 455 с.
7. Экологическая физиология животных (руководство по физиологии). ч 1. - Л.,
Наука, 1979.
8. Экология человека: Словарь-справочник / Авт.-сост. Н. А. Агаджанян, И. Б.
Ушаков, В. И. Торшин и др.; Под общ. ред. Н. А. Агаджаняна. — М.: ММП
«Экоцентр», издательская фирма «КРУК», 1997. — 208 с.
9. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов/ Д.А.
Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья. – М.:
ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.
Дополнительная литература:
1. А.Д. Слоним. Экологическая физиология животных. – М., Высшая школа,
1971.
2. Физиология адаптационных процессов (руководство про физиологии). М., Наука, 1986.
3. Г.Селье. На уровне целого организма. - М., Наука, 1972.
4. Селье. Очерки об адаптационном синдроме. – М., Медгиз, 1960.
5. К. Шмидт-Нильсен. Как работает организм животного. – М., Мир, 1976.
6. Экологическая физиология человека. Адаптация к различным
климатогеографическим условиям (руководство по физиологии). – Л.,
Наука, 1980.
7. Бринчук М.М. Экологическое право (право окружающей среды). Учебник
для юридических ВУЗов. М., 1998, 2000.
10
8. Данилов-Данильян В.И. Устойчивое развитие и проблемы экологической
политики / В.И. Данилов-Данильян // ЭКОС-ИНФОРМ, 1999.-№ 5.-С. 3-21.
9. Дубовик О.Л. Экологическое право в вопросах и ответах. М., 2003.
10. Информационные системы экологического мониторинга / В.Ф. Крапивин
и др. // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Обзорная
информация / ВИНИТИ. – 2003 - №12 с. 2-11
V. Контролирующие материалы
Для проверки знаний студентов по окончании изучения отдельных
разделов предусматривается текущий контроль, в том числе в форме рейтинга.
В конце курса по программе предусмотрен зачет и экзамен.
Способы контроля усвоения материала:
устные семинары;
устные блицопросы;
письменные контрольные работы;
тестовые контрольные задания;
подготовка рефератов, курсовых и дипломных работ.
Вопросы к зачету и экзамену
1. Кто ввел в науку термин «экология»?
2. Что такое экосистема?
3. Из каких компонентов состоят трофические цепи?
4. Что такое сукцессия?
5. Какие факторы относятся к абиотическим?
6. Что такое биотоп?
7. О чем говорит закон Эшби?
8. Идет ли в природе круговорот энергии?
9. Кто создал учение о биосфере?
10.В чем состоит геологическая роль живого вещества Земли?
11.Что лежит в основе устойчивости биосферы?
12.В чем заключается космическая роль живого вещества?
13.Прокомментируйте четыре закона Б. Коммонера.
14.В чем состоит принцип исключения Г. Гаузе?
15.Каков смысл закона лимитирующего фактора Либиха?
16.В чем заключается суть законов экологических пирамид?
17.Что такое коэволюция и кто автор этой идеи?
18.Особенности экологической обстановки в России на современном этапе.
19.Причины кризисных явлений в экологической обстановке в России.
20.Основные положения государственной экологической политики России.
21.Направления экологической безопасности в России.
22.Организационные меры по улучшению экологической обстановки в
России.
23. Дайте определение следующих понятий:
Зона чрезвычайной экологической ситуации; Зона экологического
бедствия; ЧС экологического характера.
11
24. Приведите классификацию ЧС экологического характера.
25. Каковы причины загрязнения почв?
26. Перечислите основные загрязнители почвы.
27. Каковы причины опустынивания?
28. Охарактеризуйте влияние опустынивания на экономическое состояние
страны.
29. Каковы основные источники загрязнения атмосферы?
30. Перечислите виды атмосферных загрязнителей.
31. Каково влияние атмосферных загрязнителей на биоэкологию?
32. Экологическое значение шума.
33. Охарактеризуйте влияние радиации на живые организмы.
34. Охарактеризуйте современное состояние гидросферы в России.
35. Характеристика основных загрязнителей природных вод и их влияние на
живые организмы.
36. Температурный баланс воды и его значение для биот.
37. Факторы, влияющие на состояние биосферы.
38. Перечислите экологические проблемы крупных городов.
39. Характеристика атмосферных выбросов крупного города.
40. Охарактеризуйте сочетанное влияние неблагоприятных факторов
окружающей среды на городское население.
41. Влияние абиотических (химических и физических) факторов среды на
здоровье населения.
42. Что изучает экологическая физиология?
43. Классификация факторов среды, воздействующих на человека.
44. Значение солнечного излучения для живых организмов.
45.Состав электромагнитных волн Солнца и их влияние на организм.
46.Что такое альбедо?
47.Понятия погоды и климата, факторы их формирования.
48.Понятие пойкило- и гомотермии.
49.Классификация видов ветра.
50.Влияние различных видов ветра на теплоощущение человека.
51.Понятия абсолютной и относительной влажности.
52.Влияние влажности на температуру кожи человека.
53.Влияние аэроионов на организм человека.
54.Механизм формирования магнитного поля Земли.
55.Влияние магнитных бурь на состояние организма человека.
56.Роль и состав воды живых организмов.
57.Роль различных микроэлементов для организма человека.
58.Значение кислорода для жизни на земле.
59.Классификация гипоксий.
60.Механизмы срочной и долговременной реакций организма на гипоксию.
61.Понятие адаптации.
62.Классификация адаптивных реакций человека.
63.Механизмы формирования срочной и долговременной адаптации.
64.Стресс-реакции организма и их значение в адаптации.
12
65.Механизм возникновения общего адаптивного синдрома.
66.Роль гормонов в общем адаптивном синдроме.
67.Охарактеризуйте стадии стресса.
68.Стресс-лимитирующие системы организма.
69.Адаптивные типы человека и их формирование в эволюции.
70.В чем отличие техногенного круговорота веществ от биогеохимических
круговоротов веществ в природе?
71.Отличается ли техногенный круговорот веществ в развитых и в
развивающихся странах? Если да, то в чем это отличие?
72.Кем введены термины «безотходные технологии» и «малоотходные
технологии»? Приведите аналоги этих терминов, принятые в
англоязычных странах.
73.Какие основные принципы создания безотходных и малоотходных
производств вам известны?
74.Какие основные задачи решают системы мониторинга окружающей
среды?
75.Что означает термин «мониторинг»? Приведите формулировку
определения мониторинга, данную программой ЮНЕП в 1974 г.
76.Какие типы классификации экологического мониторинга вы знаете?
77.Какие два основных критерия оценки качества окружающей среды вы
знаете? В чем их различие?
78.Какие основные виды ПДК (предельно допустимой концентрации) для
воздушной среды вы знаете? Укажите единицы измерения.
79.Приведите два различных вида ПДК для водной среды. В чем их
различие? Каковы единицы измерения?
80.Какие существуют интегральные показатели качества воды? Каковы их
единицы измерения?
81.Что такое эффект суммации? Приведите примеры.
82.Что означают аббревиатуры ВДК, ОБУВ, ПДЭН? В каких случаях эти
показатели применяются для оценки качества среды? Каковы их единицы
измерения?
83.Приведите формулировку определения «риск», «экологический риск»,
«опасность», «экологическая опасность», «безопасность».
84.Каковы основные факторы экологической опасности?
85.Каковы источники и последствия экологической опасности?
86.Каковы основные принципы обеспечения экологической безопасности?
87.Какие виды рисков и типы анализа рисков вам известны?
88.Перечислите основные принципы управления риском.
89.Каковы объекты международного экологического права?
90.На какие группы подразделяются субъекты международного
экологического права?
91.Что представляют собой источники международного экологического
права?
92.Каковы основные и специальные принципы международного
экологического права?
13
93.Что такое ЮНЕП и каковы ее функции?
94.Что такое «твердое» и «мягкое» экологическое право?
95.Каковы основные результаты второй Конференции ООН по ООС, где и
когда она состоялась?
96.Что такое МАГАТЭ и каковы ее основные функции?
97.Какие формы международной эколого-правовой ответственности
существуют сегодня в мире?
98.Что такое санкции, и при каких условиях они осуществляются?
99.Какие учреждения созданы для разрешения международных
экологических споров?
100.
Что такое ресторации?
101.
Что является основанием возникновения международно-правовой
ответственности, и кто может выступать в качестве субъекта этой
ответственности?
102.
Что такое реституции?
103.
В чем главное отличие экологических законодательств стран СНГ
от российского?
104.
Какой смысл заключен в термине «репарации»?
105.
Что такое ФАО, и каковы ее основные функции?
VI. Тематика для реферативных, курсовых и дипломных работ
1.
Глобальный характер действия загрязнителей.
2.
Виды загрязнителей и их классификация.
3.
Взаимодействие загрязнителей (аддитивное, синергическое,
антагонистическое).
4.
Диоксины, их характеристика. Повреждающее воздействие на организм
человека.
5.
Влияние электромагнитных полей на организм человека
6.
СВЧ- радиация и ее воздействие на организм человека
7.
Человек как элемент биосферы. Хозяйственная деятельность человека:
обратимые и необратимые последствия.
8.
Непосредственные и опосредованные воздействия на биосферу.
9.
9. Космические циклы (Чижевский, Гумилев).
10. Космическое будущее человека (К.Э. Циолковский).
11. Человек как геологическая сила (Вернадский). Формирование
техносферы и ноосферы.
12. Лучистая энергия солнца и ее воздействие на организм человека.
13. Противолучевая защита
14. Магнитное поле Земли и его влияние на организм человека.
15. Температура воздуха, ее влияние на человека.
16. Роль ветра в температурном воздействии на человеческий организм.
17. Влажность воздуха и ее роль в воздействии окружающей среды на
организм человека.
14
18. Прямые и отраженные солнечные лучи. Рассеянная радиация.
Коэффициент отражения.
19. Барометрическое давление, воздействие его изменений на организм
человека.
20. Водная среда, ее характеристики. Влияние на организм водных
животных.
21. Роль воды в жизнедеятельности человека. Требования к питьевой воде.
22. Острая реакция организма на действие гипоксии.
23.
Долговременная адаптация к холоду. Системный структурный след. Роль
бурой жировой ткани.
24.
Долговременная адаптация к высокой температуре. Системный
структурный след.
25.
Проблема выживания человека в пустыне.
26.
Выживание человека в тропиках.
27.
Обмен веществ и питание в условиях высокогорья.
28. История открытия общего адаптационного синдрома.
29. Общий адаптационный синдром и его роль в механизме адаптации.
30. Общий адаптационный синдром. Основные проявления и стадии.
31. Срочная и долговременная адаптация.
32.
Генотипическая и фенотипическая адаптации.
33.
Акклиматизация и акклимация.
34.
Роль активных метаболитов кислорода в возникновении стресс
синдрома.
35.
Адаптация к стрессу и стресс - лимитирующая система организма.
36.
Влияние стресса на биолипиды мембран.
37.
Системный структурный след- основа долговременной адаптаци
38. Планирование и прогнозирование взаимодействия общества и
окружающей среды.
39. Устойчивое развитие. Роль общественности в решении экологических
проблем.
40. Модели будущего человечества.
41. Измерение качества окружающей среды. Экологический мониторинг. 41.
Средства и методы оценки состояния окружающей среды.
42. Аэрокосмический мониторинг.
43. Информационные технологии в управлении средой обитания.
44. Экологическая безопасность.
45. Риск и развитие общества.
46. Техногенные риски.
47. Экологические риски.
48. Управление риском.
49. Международное сотрудничество. Международные экологические
программы и проекты.
15
Теоретический курс
Глава 1. Введение. Экологическая безопасность, основные понятия
Термин «экология» был предложен в 1866 г. немецким биологом Эрнстом
Геккелем (1834—1919) для обозначения раздела биологии, изучающего
взаимодействия живых организмов между собой и со средой обитания. Этот
термин возник на основе двух греческих слов: oikos (дом, жилище, место
обитания) и logos — знание, наука.
На рубеже ХIХ—ХХ вв. экология оформляется в самостоятельную науку,
а на 20—40 гг. ХХ в. приходится период ее интенсивного развития. Именно
тогда были сформулированы основные определения и законы экологии, в нее
пришли экспериментальные методы исследования. В частности, английским
ученым А. Тенсли (1871—1955) было введено понятие «экосистема», а русским
ученым, создателем геоботанической школы, Владимиром Николаевичем
Сукачевым (1880—1967) — «биогеоценоз». Значительную роль в становлении
экологии сыграли работы российского микробиолога, основоположника
теоретической и экспериментальной экологии Георгия Францевича Гаузе
(1910—1986).
Экология - это междисциплинарное системное научное направление.
Возникнув на почве биологии, оно включает в себя концепции, технологии
математики, физики, химии. Но экология и гуманитарная наука, поскольку от
поведения человека, его культуры во многом зависит судьба биосферы, а
вместе с ней и человеческой цивилизации.
В зависимости от специфики решаемых экологических задач существуют
ее разнообразные прикладные направления: инженерная, медицинская,
химическая, космическая экология, агроэкология, экология человека и т.д.
Что является предметом исследования экологии? Экология изучает
организацию и функционирование живых систем более сложных, чем организм,
т. е. надорганизменных систем. Эти системы получили название экологических
систем или экосистем.
Экология как наука основывается на холистическом подходе, при котором
воссоздание общей картины важнее проработки частных деталей. И хотя
различные частности нередко приходится анализировать порознь, в рамках
такого подхода осуществляется синтез всей доступной информации для
получения всеобъемлющей картины живых систем и их физического
окружения.
В экологических исследованиях по традиции выделяют два направления аутэкологию и синэкологию. Аутэкология концентрирует свое внимание на
взаимоотношениях между организмом или популяцией и окружающей средой,
тогда как синэкология занимается сообществами и средой. Например, изучение
отдельного экземпляра дуба или вида дуб черешчатый или рода дуб будет
аутэкологическим исследованием, а изучение сообщества дубового леса синэкологическим.
Подходы и методы экологии
16
Для правильного понимания экологической обстановки требуется
одновременный учет всех взаимодействующих в данном месте факторов, и уже
сама сложность такой задачи делает ее нелегкой. На практике большинство
экологов, предпринимая новое исследование, применяют один из нескольких
основных подходов - экосистемный подход, изучение сообществ (синэкология),
популяционный подход (аутэкология), анализ местообитаний, эволюционный
или исторический подходы.
Эти пять подходов в экологии частично перекрываются и взаимодействуют
друг с другом, и одинаково подробное рассмотрение каждого из них в нашей
книге не представляется возможным. Вместо этого сосредоточим внимание на
экосистемном и популяционном подходах и на изучении сообществ, как на
составляющих основную суть предмета экологии. Анализ местообитаний и
эволюционный подход хотя и открывают ряд важных новых перспектив, но
нужны лишь для большего удобства и по существу входят в три первых
метода. Ниже дается краткая характеристика всех пяти подходов и вклада
каждого из них в экологию.
Экосистемный подход
Впервые определение экосистемы как совокупности живых организмов с их
местообитанием было дано Тэнсли в 1935 г. При экосистемном подходе в центре
внимания эколога оказываются поток энергии и круговорот веществ между
биотическим и абиотическим компонентами экосферы. Его больше интересуют
здесь функциональные связи (такие, как цепи питания) живых организмов
между собой и с окружающей средой, чем видовой состав сообществ и
определение редких видов или колебания численности членов организации всех
сообществ, независимо от местообитания и систематического положения
входящих в них организмов. Даже простое сравнение водной и наземной
экосистем подтверждает это. Обращает на себя внимание сходство структуры и
функциональных единиц этих двух экосистем даже при резком различии в
среде обитания и в образующих систему видах.
Вместе с тем в экосистемном подходе находит приложение концепция
гомеостаза (саморегуляции), из которой становится понятным, что нарушение
регуляторных механизмов, например в результате загрязнения среды, может
привести к биологическому дисбалансу. Экосистемный подход важен также при
разработке в будущем научно обоснованной практики ведения сельского
хозяйства.
Изучение сообществ
Экология сообществ уделяет особое внимание биотическим компонентам
экосистем. Синоним экологии сообществ - синэкология. При изучении
сообществ исследуют растения, животных и микроорганизмы, обитающие в
различимых биотических единицах, таких, как лес, луг или вересковая пустошь.
Могут быть выявлены и лимитирующие факторы, но функциональные аспекты
влияния элементов физической среды, например климата, обычно подробно не
рассматриваются. Вместо этого упор делается на определение и описание видов
и изучение факторов, ограничивающих их распространение, в частности на
конкуренцию и расселение.
17
Одним из аспектов подобных исследований является представление о
сукцессиях и климаксовых сообществах, очень важное для решения вопросов
рационального использования природных ресурсов.
Популяционный подход
Популяционная экология занимается аутэкологическими проблемами. В
современных популяционных исследованиях используются математические
модели роста, самоподдержания и уменьшения численности тех или иных
видов. Построение этих моделей связано с рядом важных понятий, таких, как
рождаемость, выживаемость и смертность. Популяционная экология
обеспечивает теоретическую базу для понимания вспышек численности
вредителей и паразитов, имеющих значение для сельского хозяйства и
медицины, и открывает возможности борьбы с ними при помощи биологических
методов (например, использование хищников и паразитов вредителя), а также
позволяет оценить критическую численность вида, необходимую для его
выживания. Последнее особенно важно при организации заповедников, ведении
охотничьего хозяйства, а в теоретическом плане - при изучении вопросов
эволюционной и исторической экологии. Недавнее приложение экологических
идей к палеонтологии позволило лучше понять взаимоотношения видов в
ископаемых сообществах. Популяционная биология обеспечила теоретические
основы для анализа расселения и вымирания видов, начиная с самых ранних
этапов эволюции жизни на нашей планете.
Изучение местообитаний
Местообитание - это участок среды определенного типа, где живет данный
организм, например живая изгородь, пресноводное озеро, дубовая роща или
каменистый берег. Организм приспособлен к определенным физическим
условиям местообитания. Но в пределах последнего могут быть места с особыми
условиями (например, под корой гниющего ствола в дубовой роще), иногда
называемые микроместообитаниями. Каждый вид занимает в своем местообитании
определенную экологическую нишу. Понятие экологической ниши подразумевает
не только физическое пространство, где может быть обнаружен данный вид, но
также, что еще важнее, определенную его роль в сообществе, в частности его
питание и взаимоотношения с другими видами. Когда два вида занимают одну и
ту же нишу, они обычно конкурируют друг с другом, пока один из них не
будет вытеснен. Сходные местообитания включают сходный набор
экологических ниш, и в различных частях земного шара можно встретить
морфологически близкие, хотя и различные по таксономическому положению
виды животных и растений. Например, открытые луга, степи и заросли низкого
кустарника служат экологическими нишами для быстро бегающих травоядных,
но это могут быть лошади, антилопы, бизоны, кенгуру и т.п.
Анализ местообитания особо выделяют в связи с удобством проведения
исследований, но он дает мало дополнительной информации по сравнению с
тремя подходами, описанными ранее. Тем не менее, он широко распространен в
полевых исследованиях, поскольку местообитания легко поддаются классификации. Некоторые сообщества, например сообщества песчаных дюн или
засоленных болот, так тесно связаны с конкретным местообитанием, что их
18
практически нельзя изучать в ином контексте. Однако компетентное
исследование экологии песчаных дюн будет включать и остальные четыре
подхода.
Анализ местообитаний очень удобен также при изучении физических
факторов среды, таких, как почва, влажность, освещенность, с которыми тесно
связана жизнь животных и растений. Здесь связи с экосистемным подходом и
изучением сообществ особенно сильны. Развитие смежных наук - гидрологии,
почвоведения, метеорологии, климатологии, океанографии и др. открыло новые
важные междисциплинарные области исследования. К сожалению, это привело к
тому, что выполнение всестороннего исследования становится слишком
трудоемким для одного человека и требует создания рабочей группы, где
каждый отдельный эколог обычно изучает лишь один аспект взаимодействия
животных или растений с окружающей средой, например гидрологию леса,
климатологию поля или восстановление заброшенных земель. Опять-таки
можно ожидать, что и здесь будут использоваться функциональные подходы
(экосистемный, популяционный, изучение сообществ).
Эволюционный и исторический подходы
Изучая, как экосистемы, сообщества, популяции и местообитания менялись
во времени, мы получаем важный материал для суждения о характере вероятных
будущих изменений. Эволюционная экология рассматривает изменения, связанные
с развитием жизни на нашей планете, и позволяет понять основные
закономерности, действовавшие в экосфере до того момента, когда важным
экологическим фактором, влияющим на большинство организмов и на
физическую среду, стала деятельность человека. Эволюционная экология
пытается реконструировать экосистемы прошлого, используя как палеонтологические данные (ископаемые остатки, анализ пыльцы и др.), так и сведения о
современных экосистемах.
Историческая экология занимается изменениями, связанными с развитием
человеческой цивилизации и технологии, с их возрастающим влиянием на
природу, и рассматривает период от неолита до наших дней.
Используя эти подходы, можно выявлять долговременные экологические
тенденции, установить которые только путем изучения современных экосистем
невозможно; таковы, например, изменения климата, конвергентная эволюция,
расселение видов животных и растений. Этот подход привносит больше новых
теоретических идей, чем анализ местообитаний.
Изучением древних сообществ и популяций традиционно занималась
палеонтология, применение же экологических (экосистемных) идей к
прошлому началось сравнительно недавно. Эволюционная экология - всё
расширяющаяся и плодотворная область исследования.
Любая молодая наука должна, прежде всего, сформировать свой
специфический язык и терминологию. Приведем основные понятия и
определения экологии.
Биоценоз — совокупность всех живых организмов данного места
(территории, акватории), связанных трофическими (пищевыми) цепями.
19
Трофические цепи — цепи питания, начиная с растительной пищи.
Растения являются единственными живыми организмами, способными
синтезировать органические вещества (биоту) из неорганических —
углекислого газа и воды (реакция фотосинтеза, проходящая только на свету).
Отсюда вытекает название зеленых растений в трофических цепях —
продуценты (производители органического вещества). Поскольку продуценты
сами синтезируют для себя пищу, их называют также автотрофами (авто —
сам, троф — пища).
Биотой питаются растительноядные организмы. Они едят готовое
органическое вещество, синтезированное растениями, их называют
консументами (потребителями) первого уровня. Эти организмы не
синтезируют себе пищу, а добывают ее извне, поэтому их называют также
гетеротрофами.
Растительноядными питаются хищники — консументы второго уровня,
которые убивают и поедают своих жертв, добытых в процессе охоты. Согласно
учению Ч. Дарвина, хищники уничтожают наименее жизнеспособных
консументов первого уровня (естественный отбор). Консументы второго уровня
также являются гетеротрофами.
Биоту, которую не съедают хищники, подбирают падальщики,
питающиеся мертвыми телами погибших или умерших животных. В
трофических цепях они также являются гетеротрофами.
Когда продуценты и консументы всех уровней заканчивают свой
жизненный путь, за дело берутся бактерии и грибковые организмы —
редуценты (от английского глагола — «разрушать, делить»). Они разлагают
мертвые останки погибших живых организмов — детриты — до атомов
биогенных химических элементов (напомним, что это, в основном, углерод,
водород, кислород и азот). Редуценты, также как и все консументы, являются
гетеротрофами.
Редуценты формируют гумус (перегной) — основную плодородную часть
почвы, на которой снова вырастают зеленые растения. Цикл замыкается. Трава
и деревья, шумящие над нами, выросли из когда-то бегавших по Земле
животных и диковинных растений! Пример трофической цепи:
микроводоросли — комар — лягушка — цапля — коршун — гумус. Если
какое-либо звено трофической цепи вырывается из природы (например,
истребляют комаров), то рушится вся цепь. Еще один пример: в Африке
местные жители истребили питонов, поскольку считали их опасными, в
результате расплодились крысы, уничтожавшие посевы.
В природе обычно осуществляется сложная совокупность множества
трофических цепей. Отсюда следует, что ни один организм в природе не
существует вне связи с другими; именно таким образом и сохраняется видовое
разнообразие.
Важнейшим свойством трофических цепей является то, что их звенья плотно
«подогнаны» друг к другу; в природе не существует отходов, утилизируется
все.
Биотоп — неживая среда обитания биоценоза.
20
Экосистема — биоценоз вместе со средой обитания, т.е. биоценоз +
биотоп, функциональное единство организмов и окружающей среды,
сохраняющееся неопределенно долгое время. Примеры экосистем: лес
(хвойный или лиственный) вместе со всеми обитателями; луг; река; озеро;
морская толща или морской берег (это разные экосистемы), тундра, пустыня и
т.д.
Свойства экосистем: способность к самовоспроизведению, устойчивость
и целостность. Если не вмешиваться в жизнь экосистемы, она будет
самостоятельно существовать и развиваться. Это отличает природные
экосистемы от искусственных, созданных человеком агроценозов (например,
засеянное поле, молочная ферма), которые неустойчивы и не способны к
самовоспроизведению.
Биогеоценоз — элементарная часть пространства экосистемы (например,
гниющее дерево). Иногда это понятие отождествляют с экосистемой.
Биосфера — совокупность экосистем Земли, т.е. совокупность всех
живых организмов Земли вместе со средой их обитания; это геологическая
земная оболочка, структура и энергетика которой определяется
функционированием живых организмов.
Экологическая ниша — место, занимаемое определенным видом в
биосфере, пространство его выживания.
Сукцессия — это смена экосистем, постепенное превращение одних
экосистем в другие. Различают процессы первичной и вторичной сукцессии.
Первичная сукцессия — это развитие экосистем на незаселенных ранее
участках (постепенное зарастание голых скал). Вторичная сукцессия —
восстановление экосистемы, когда-то уже существовавшей на данной
территории (например, зарастание участков леса после порубок или пожаров,
заболачивание водоема).
Строение экосистем
Несмотря на колоссальное разнообразие экосистем, все они имеют
примерно одинаковую структуру, т.е. включают одни и те же связанные между
собой компоненты. Часть гумуса, образовавшегося в результате
функционирования редуцентов, формирует захороненное органическое
вещество, лежащее в основе горючих полезных ископаемых (угля, нефти,
природного газа, торфа), а другая часть минерализуется и образует
неорганическое вещество, идущее на питание продуцентов. Таким образом,
возникает замкнутый круг, внутри которого осуществляется круговорот
биогенных химических элементов (см. далее учение В.И. Вернадского о
биосфере).
Автотрофность
продуцентов —
зеленых
растений
Земли —
обуславливается реакцией фотосинтеза, в процессе которой из углекислого газа
и воды (неорганических веществ) при взаимодействии света и зеленого
растительного пигмента хлорофилла образуются органические вещества
(клетчатка, крахмал). Побочным продуктом реакции фотосинтеза является
свободный молекулярный кислород. Механизм этой реакции изучил
выдающийся русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев (1843—1920).
21
Реакция фотосинтеза протекает только на свету под действием мощного потока
солнечной энергии. Большая часть этой энергии превращается в тепло, нагревая
воздух, воду и почву. Растения используют для фотосинтеза лишь 1%
падающей на Землю энергии Солнца, но эта ничтожная доля оказывается
достаточной для функционирования всего живого!
Живые организмы, связанные трофическими цепями, — это только часть
экосистем. Воздействие одних видов животных и растений на другие
называется биотическими факторами (наличие хищников, паразитов,
микроорганизмов, недостаток пищи). Другая часть экосистем — это неживая
окружающая среда. Ее физические и химические факторы называются
абиотическими. К ним относятся свет, температура, влажность, соленость
воды и почвы, огонь.
Понятно, что биотические и абиотические факторы воздействуют на
живые организмы одновременно и совместно. Для каждого вида животных и
растений каждый из факторов окружающей среды образует зону оптимума, в
которой организм развивается наиболее комфортно, и две зоны стрессов, в
которых организм выживает. За пределами зон стрессов организм погибает.
Фактор, от которого зависит выживание организма, называется лимитирующим
(ограничивающим).
Пример лимитирующего фактора: растение может иметь достаточно
влаги, питательных веществ и оптимальный температурный режим, но в
отсутствие света оно погибает. В данном случае лимитирующим фактором
является освещенность.
Главные законы классической экологии
1. Закон незаменимости биосферы: биосфера — это единственная
система, обеспечивающая устойчивость среды обитания, т.е. это для
всего живого общий и единственный дом. Биосферу не в состоянии
заменить созданная человеком техносфера (здания, сооружения, машины
и т.п.). Типичные примеры объектов техносферы — подводная лодка,
космический корабль. В них люди могут жить лишь ограниченное время.
И дело здесь не только в обеспечении их физиологических потребностей.
Вряд ли кто-нибудь отважится на эксперимент по установлению
максимального срока пребывания человека в техносфере при условии
сохранения его психического здоровья.
2. Закон Эшби: чем экосистема разнообразнее, тем она устойчивее. Из
этого закона вытекает важный вывод: многообразие биосферы — это
основа ее устойчивости. Очевидно, что уменьшение биоразнообразия, т.е.
быстрое вымирание видов, ведет к неустойчивости биосферы.
3. Закон лимитирующего фактора (минимума Либиха): наиболее значим
тот из факторов внешней среды, который больше всего отклоняется от
оптимальных для организма значений, поскольку от него в данный
момент зависит выживание особей. Выход значения такого фактора за
пределы устойчивости приводит к гибели организма. Пример:
общеизвестно, что без пищи человек может прожить несколько недель,
22
но без воды — не более трех дней: начинается обезвоживание. В данном
случае лимитирующим фактором является наличие или отсутствие влаги.
4. Закон толерантности В. Шелфорда: лимитирующим фактором
процветания организма (или вида) может быть как минимум, так и
максимум экологического воздействия, диапазон между которыми
определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному
фактору.
5. Закон однонаправленности потока энергии: на каждой ступени
трофической цепи 90% энергии, получаемой продуцентами в виде
солнечного света, рассеивается, и только 10% передается консументам.
Поскольку обратный поток энергии (от редуцентов к продуцентам)
ничтожно мал (максимум 0,35 % от поступившей энергии), можно
считать, что круговорот энергии не осуществляется, а энергетический
поток направлен только в одну сторону. Этим объясняется и
сравнительно малая длина трофических цепей, как правило, не более
шести компонентов: на более длинные цепи не хватило бы энергии.
6. Закон экологических пирамид численности и биомассы: чем больше
общая биомасса организмов, тем более низкий трофический уровень
должны занимать эти организмы. Самую большую биомассу имеют
продуценты (зеленые растения суши составляют более 90% от общей
биомассы всех живых организмов Земли), самую низкую — редуценты.
7. Закон физико-химического единства живого вещества: при всем
разнообразии живых организмов Земли они настолько сходны по физикохимическим параметрам, что воздействие, вредное для одних организмов,
вредно и для других. Если не предпринимать никаких природоохранных
мер, то те загрязнения, которые сейчас убивают птиц и рыбу, со временем
убьют и человека.
8. Закон необратимости эволюции Л. Долло: организм (популяция) не
может вернуться к первоначальному виду, от которого он произошел,
даже если ему вернуть первоначальную среду и условия обитания.
Пример: если климат на планете вдруг станет теплым и влажным, как в
мезозойскую эру, динозавры на Земле все равно не появятся.
9. Закон (принцип) исключения Г.Ф. Гаузе: два вида не могут
сосуществовать в одном месте, если их экологические потребности
идентичны, т.е. если они занимают одну и ту же экологическую нишу.
Как правило, в одном районе не могут сосуществовать два вида
хищников, питающихся одними и теми же травоядными, один из видов
должен будет уйти в другое место. Пример: лисы и волки, как правило, не
живут по соседству друг с другом.
10.Четыре закона американского эколога Барри Коммонера:
o Все связано со всем. Фактически это повторение главной идеи учения
В.И. Вернадского.
o Все должно куда-то деваться. Это мысль об отходах материального
производства и быта человека. Как уже было сказано, природа не знает
отходов, процесс их образования неразрывно связан с хозяйственной
23
деятельностью человека. Мы выбрасываем отходы, т.е. мусор в природу,
фактически выкидываем их себе на голову (человек — часть биосферы,
биосоциальное существо, он принадлежит и природе, и обществу;
загрязняя биосферу, мы убиваем себя).
o За все надо платить, и не только в смысле платы за использование
природных ресурсов. Слово «платить» в данном случае подразумевает
«расплачиваться»: за ошибки одного поколения по отношению к
природе будут расплачиваться потомки.
o Природа знает лучше, ее не надо покорять и обуздывать, человек как
биосоциальное существо должен вписаться в биосферу, находиться с
ней в гармонии. Отсюда вытекает абсурдность некоторых «проектов
века», например, переброски вод сибирских рек в Среднюю Азию.
Итак, родившись во второй половине ХIХ в., экология создала свой язык
и терминологию, а к началу ХХ в. были сформулированы ее основные законы.
Учение В.И. Вернадского о биосфере. Ноосфера
Главной теоретической базой экологии стало учение о биосфере,
созданное русским ученым, основоположником геохимии, учеником известного
почвоведа В.В. Докучаева, Владимиром Ивановичем Вернадским (1863—1945).
В буквальном смысле термин «биосфера» означает «сферу жизни», и в таком
значении он был впервые введен австрийским геологом Эдвардом Зюссом
(1831—1914) в конце ХIХ в. Первоначально под этим названием
подразумевалась только совокупность всех живых организмов, обитающих на
Земле.
Совсем иначе определил биосферу В.И. Вернадский. Центральным
понятием в его учении является понятие о живом веществе, которое
определяется как совокупность всех живых организмов Земли. Тогда биосферу
можно определить как сферу единства живого и неживого, т.е. как живое
вещество Земли вместе с неживой средой обитания, «косным веществом», как
называл эту среду В.И. Вернадский. Такое толкование определило и его взгляд
на проблему происхождения жизни на Земле. Будучи космистом,
В.И. Вернадский считал, что жизнь зародилась вместе с планетой, поскольку,
по его мнению, нет убедительных доказательств того, что Земля когда-либо
была безжизненной. Иными словами, биосфера существовала на Земле всегда.
Это расходится с общепринятой в настоящее время точкой зрения русского
ученого А.И. Опарина, согласно которой жизнь на Земле зародилась в воде
3,5 млрд лет назад, а до этого шла неорганическая эволюция планеты, в
процессе которой образовались литосфера и гидросфера.
В.И. Вернадский считал, что биосфера является одной из геологических
оболочек Земли, структура и энергетика которой формируется в результате
совокупной деятельности живых организмов. Биосфера простирается на все
геосферные оболочки Земли: она занимает всю гидросферу, часть литосферы
(до глубин примерно 10 км) и часть атмосферы (всю тропосферу и часть
стратосферы до высот более 25 км над поверхностью Земли). Самыми
24
многочисленными и древними организмами Земли являются бактерии, именно
их споры и были обнаружены на больших глубинах и высотах.
Эволюция органической жизни шла на Земле не только путем
уничтожения нежизнеспособных видов, но и путем сохранения старых,
наиболее приспособляемых к изменяющимся условиям существования. Так
постепенно складывалось нынешнее многообразие живых организмов —
основа устойчивости биосферы.
Одной из главных идей В.И. Вернадского в учении о биосфере была
мысль о взаимосвязи живых организмов с неживой средой обитания. Эта
взаимосвязь осуществляется путем круговоротов главных биогенных
химических элементов, реализующихся в трофических цепях.
Именно в круговоротах биогенных химических элементов, по мнению
В.И. Вернадского, заключается геологическая роль живого вещества планеты.
Живые организмы формируют не только биологический, но и геологический
лик планеты.
Важной идеей В.И. Вернадского была мысль о космической роли живого
вещества, которая заключается в аккумулировании солнечной энергии и
преобразовании ее в энергию химических связей органических веществ. Без
солнечной энергии были бы невозможны круговороты биогенных химических
элементов и эволюция живых организмов.
Эти мысли высказывали также Константин Эдуардович Циолковский
(1857—1935), Александр Леонидович Чижевский (1897—1964) и Лев
Николаевич Гумилев (1912—1992). Благодаря техническому воплощению идей
К.Э. Циолковского о постройке ракеты для преодоления земной гравитации
стали
возможны
космические
полеты.
А.Л. Чижевский
создал
гелиобиологию — науку о влиянии Солнца на физиологию человека и его
социальную активность, за что в годы сталинского режима поплатился арестом
и заключением. Был репрессирован и Л.Н. Гумилев — основатель этнологии —
науки о зарождении человеческих этносов и прямой роли солнечной энергии в
их развитии. Нелегким, трагичным был путь отечественной науки!
Кроме учения о биосфере В.И. Вернадский выдвинул также идею
ноосферы — биосферы, управляемой разумной человеческой мыслью
(буквально термин «ноосфера» означает «сфера разума»). В.И. Вернадский
рассматривал возникновение сознания как закономерный результат развития
биосферы. Идею ноосферы развивал также французский антрополог Пьер
Тейяр де Шарден (1881—1955). Однако в конце ХХ в. выяснилось, что до
ноосферы еще очень далеко. Вместо нее человечество получило глобальный
экологический кризис.
Концепция коэволюции Н.Н. Моисеева
Прямым идейным продолжением идей В.И. Вернадского о ноосфере были
работы российского академика Никиты Николаевича Моисеева (1917—2000),
который в своих трудах дал научные основы перехода России к устойчивому
развитию. Основная идея «Концепции устойчивого экономического развития»
выглядит так: человечеству следует вести мировое хозяйство так, чтобы не
вредить следующим поколениям. Устойчивое развитие — это путь общества,
25
приемлемый для сохранения экологической ниши человека и создания
благоприятных условий для выживания цивилизации. Экологической нишей
человечества является вся биосфера, поэтому устойчивое развитие
Н.Н. Моисеев трактует как совместную, скоординированную эволюцию
человека и биосферы (коэволюцию). Таким образом, устойчивое развитие по
Н.Н. Моисееву — это первый шаг к эпохе ноосферы.
В процессе исследования коэволюции следует установить зависимость
характеристик биосферы от активной природопреобразующей деятельности
человека. Имея детальную информацию о характере влияния этой деятельности
на биосферу, можно будет сформулировать ограничения деятельности
человека, необходимые для выживания цивилизации.
Биосфера является грандиозной нелинейной системой. Вопрос
стабильности этой системы, ее способности реагировать на внешние
воздействия так, чтобы они не выводили ее из состояния внутреннего
равновесия, является одним из важнейших. В последние десятилетия получены
результаты,
показывающие
удивительные
способности
биосферы
противостоять внешним возмущениям, однако эти способности не
беспредельны; поэтому одной из важнейших задач науки является
установление пределов сопротивляемости биосферы внешним воздействиям.
Биосфера —
сложная
саморазвивающаяся
система,
имеющая
многочисленные положительные и отрицательные обратные связи.
Положительные отвечают за ее развитие, возрастание сложности и
разнообразия элементов. Отрицательные обратные связи обуславливают
стабильность (гомеостаз) системы и сохранение уже существующего
равновесия. Информация о положительных и отрицательных обратных связях
биосферы необходима для создания компьютерных моделей, имитирующих
динамику ее развития.
Примерно 20 лет назад в Вычислительном Центре АН СССР под
руководством Н.Н. Моисеева была создана и исследована принципиально новая
компьютерная модель, объединившая модели атмосферной и океанической
циркуляции с моделью углеродного цикла (основного осуществляемого в
биосфере круговорота), включающего энергетику биосферы. Целью разработки
такой модели было выяснение, как будет вести себя биосфера после того, как
человек окажет на нее самые разнообразные крупномасштабные воздействия.
Результаты оказались неожиданными. Во всех случаях, когда возмущение
превосходило некоторый порог (например, энергия воздействия превышала 2—
3 тыс. Мт), биосфера никогда не возвращалась в первоначальное состояние:
изменялась циркуляция атмосферы, структура океанических течений,
распределение температур и выпадение осадков. Но самое главное —
изменялся характер биоты. Возможно, она и сохранится, но станет совершенно
другой, и, что весьма существенно, из биосферы исчезнет человек.
Полученные результаты означали, что стратегия выживания человечества
должна быть согласована с эволюцией биосферы. По мнению Н.Н. Моисеева,
обеспечение коэволюции человека и биосферы (или реализация стратегии
устойчивого развития) требует создания на основе экологии новой
26
синтетической научной дисциплины, которая должна быть неизмеримо шире
существующих ныне естественнонаучных и экономических программ.
Создание такой науки ни в коем случае нельзя откладывать, поскольку
биосфера уже подошла к пределу своих возможностей противостоять
антропогенным воздействиям.
Отрадным является тот факт, что появились первые запреты, основанные
на серьезных научных исследованиях: ограничение выбросов фреонов,
разрушающих озоновый слой; на очереди ограничение углеродных выбросов,
обусловливающих парниковый эффект. Все эти запреты окажутся весьма
болезненными для экономики, но человечество будет вынуждено их выполнять,
чтобы защитить себя от самоуничтожения. Самым трудным для многих стран,
по мнению Н.Н. Моисеева, будет ограничение рождаемости и переход к семье с
одним-двумя детьми.
Н.Н. Моисеев подверг жесткой критике решения Конференции 1992 г. в
Рио-де-Жанейро, на которой не было сказано о сохранении экосистем (а только
отдельных биологических видов), о разработке новой демографической
политики, единой для всех стран мирового сообщества, основанной на новой
этике и нравственности.
Альтернативой осуществления коэволюции, т.е. стратегии устойчивого
развития, считает Н.Н. Моисеев, будет общепланетарный экологический
кризис, борьба за ресурсы, которых заведомо не хватит на всех, деградация
биосферы и исчезновение человека как биологического вида.
Таким образом, если раньше основной целью существования любой
общественной формации было создание максимального комфорта для
жизни человека, а господствующей идеей был антропоцентризм (человек и
его удобство в центре всего), то теперь необходимым условием
существования человечества является сохранение биосферы, нашего
общего дома, среды обитания, поскольку, утеряв биосферу, человек
подпишет себе смертный приговор.
Вопросы для самопроверки
1. Кто ввел в науку термин «экология»?
2. Что такое экосистема?
3. Из каких компонентов состоят трофические цепи?
4. Что такое сукцессия?
5. Какие факторы относятся к абиотическим?
6. Что такое биотоп?
7. О чем говорит закон Эшби?
8. Идет ли в природе круговорот энергии?
9. Кто создал учение о биосфере?
10.В чем состоит геологическая роль живого вещества Земли?
11.Что лежит в основе устойчивости биосферы?
12.В чем заключается космическая роль живого вещества?
13.Прокомментируйте четыре закона Б. Коммонера.
14.В чем состоит принцип исключения Г. Гаузе?
15.Каков смысл закона лимитирующего фактора Либиха?
27
16.В чем заключается суть законов экологических пирамид?
17.Что такое коэволюция и кто автор этой идеи?
Глава 2. Экологическая безопасность как составляющая
национальной безопасности России
Важным направлением национальной безопасности России является ее
экологическая
составляющая.
Стремительная
индустриализация
и
экстенсивный промышленный рост в ХХ в. вызвали крупномасштабную
деградацию природы во многих регионах России. Забота о среде обитания
многократно декларируется в нашей стране, но на деле обеспечивается по
«остаточному» принципу или вовсе откладывается до «лучших времен». Между
тем, по уровню угрозы экологическая ситуация в России не уступает
проблемам экономики и обороны.
Анализ экологической ситуации на территории Российской Федерации
свидетельствует о том, что несмотря на спад производства и осуществление за
последнее время комплекса природоохранных мероприятий как федерального,
так и регионального значения экологическая обстановка на территориях,
наиболее развитых экономически, остается неблагополучной, а загрязнение
природной среды - высоким.
С одной стороны, в России сохранились сплошные массивы ненарушенных
экосистем, на которые по оценкам в соответствии с критериями ЮНЕП
(Программа ООН по окружающей среде) приходится 65% площади страны (II
млн. кв. км). Этот массив образует крупнейший в мире центр стабилизации
окружающей среды, представляющий собой уникальный ресурс для
восстановления биосферы Земли.
С другой стороны, 15% территории России относится к ареалам,
экологическое состояние которых не соответствует нормативам. Здесь
сосредоточены основная часть населения, производственных мощностей и
наиболее
продуктивных
сельскохозяйственных
угодий.
Улучшение
экологической обстановки в этих местностях является приоритетной задачей.
Среднегодовые уровни загрязнения атмосферного воздуха более чем в 200
городах и поселках по-прежнему превышают санитарно-гигиенические
нормы. Наиболее негативное воздействие на атмосферный воздух оказывают
промышленность и автомобильный транспорт.
Не отвечает нормативным требованиям качество воды в большинстве
водных объектов, имеющих актуальное хозяйственное значение. За последние
годы не улучшилось положение и с качеством питьевой воды.
Сохраняется тенденция абсолютного и относительного сокращения
площадей продуктивных сельскохозяйственных угодий вследствие их
деградации за счет роста эрозии почв, снижения плодородия, накопления
вредных веществ.
Лесные пожары остаются основным фактором, снижающим экологический и
ресурсный потенциал лесов Российской Федерации.
28
Сохраняет остроту проблема обезвреживания и переработки бытовых и
промышленных отходов, которые представляют реальную угрозу здоровью
населения и экосистемам.
Обострение экологической обстановки - результат не только кризисных
явлений в экономике страны, но и следствие накопленных за многие
десятилетия структурных деформаций хозяйства, приведших к доминированию
ресурсоемких и энергоемких технологий, сырьевой ориентации экспорта,
падения технологической дисциплины, а также чрезмерной концентрации
производства в наиболее экономически развитых регионах страны.
Вышеперечисленные факторы, а также недостаточное выделение в
последние годы бюджетных ассигнований на природоохранную деятельность,
нерациональная, а подчас хищническая эксплуатация природных ресурсов
обусловливают серьезную опасность дальнейшего ухудшения экологической
ситуации на этапе переходного периода экономического развития страны.
Негативное воздействие на окружающую среду оказывает и спад
производства. При экономическом кризисе спад производства обгонял
сокращение негативных воздействий на окружающую среду: если
уменьшение выпуска составляет около 50%, то выбросов в воздушную среду около 30%, а сбросов сточных вод и размещения твердых отходов - и того
меньше.
Часто отмечается, что уменьшение негативного воздействия производства
на окружающую среду оказалось "неадекватным" сокращению выпуска. Это
неверно: оно было именно адекватным, хотя и непропорциональным снижению
производства. Следует отметить четыре причины такой непропорциональности.
Во-первых, спад был структурно неравномерным, он в наибольшей
степени коснулся отраслей, занимающих отнюдь не лидирующие позиции по
воздействию
на
среду
(машиностроение,
легкая
и
пищевая
промышленность), и в наименьшей - основных загрязнителей (теплоэнергетика,
нефтепереработка, металлургия).
Во-вторых, при острейшем недостатке инвестиционных средств почти не
обновлялись основные фонды, оборудование, и без того немолодое,
постарело еще (на сегодняшний день).
В-третьих, в труднейших экономических условиях предприятия стали
экономить на всем, и - едва ли не в первую очередь - на реализации
природоохранных мероприятий.
В-четвертых, существенны и факторы, не связанные напрямую с
производством. Муниципальные стоки загрязненных вод без строительства
новых очистных сооружений (которое было редкостью в эти годы) и
изменения системы водоснабжения в принципе не могут уменьшиться, а
подчас даже увеличились из-за износа водоочистного оборудования и
нехватки средств на приобретение необходимых для его работы материалов.
Поднялось загрязнение от автотранспорта, в ряде случаев (в том числе в
Москве) - скачкообразно.
В итоге за последние семь лет соответствующие удельные показатели
выбросов, сбросов и размещения твердых отходов в расчете на единицу ВВП
29
возросли. Аналогичная, весьма неблагоприятная динамика наблюдается по
таким важным для экологии экономическим показателям, как энергоемкость и
ресурсоемкость валового продукта.
Подъем экономики России должен изменить указанные негативные
тенденции показателей экологоемкости и ресурсоемкости производства. В
противном случае, если рост будет происходить за счет простой мобилизации
старых производственных фондов, то воздействие на окружающую среду не
только возвратится на прежний уровень, но и превзойдет его.
Ближайшая и главная цель экологической политики - добиться, чтобы
экономический рост происходил без увеличения нагрузки на окружающую
среду, то есть на новой технологической базе. Однако это же условие
необходимо не только для решения экологических задач, только в этом случае
мы обеспечим экономическую эффективность производства в долгосрочном
аспекте и конкурентоспособность продукции на мировом рынке.
В рамках экологической безопасности необходимо, прежде всего,
обеспечить санитарно-эпидемиологическую безопасность населения. Это
обобщающее направление политики России по предотвращению или снижению
опасного и вредного влияния факторов окружающей среды на состояние
здоровья населения, целью которой является обеспечение:
- соответствия качества питьевой воды гигиеническим нормативам;
- соответствия качества атмосферного воздуха населенных мест
гигиеническим нормативам;
- качества и безопасности пищевых продуктов;
- уменьшения неблагоприятного влияния на здоровье населения почв,
загрязненных опасными отходами;
- гигиенической безопасности жилища;
- радиационной безопасности населения;
- соответствия условий труда гигиеническим нормативам.
Решение вышеперечисленных целей и в соответствии с обязательствами
Российской Федерации, вытекающие из Хельсинской декларации по охране
окружающей среды и здоровья населения, необходимо разработать
Национальный план действий по гигиене окружающей среды, направленный на
охрану здоровья населения.
Сегодня долгосрочными ориентирами проведения
государственной
экологической политики, обеспечивающими экологическую безопасность
страны, являются:
- поддержание стабильности и устойчивого равновесного состояния
экосистем регионов и страны в целом как части глобального экологического
равновесия;
- формирование благоприятной экологической обстановки как фактора
улучшения среды обитания человека;
формирование
эколого-ориентированной
экономики,
характеризующейся
минимальным
негативным
воздействием
на
окружающую среду, высокой ресурсо- и энергоэффективностью;
- обеспечение глобальной устойчивости биосферы.
30
Целью государственной экологической политики, направленной на
достижение
долгосрочных
ориентиров,
является
обеспечение
конституционных прав граждан на благоприятную окружающую среду,
сохранение устойчивого экологического равновесия. В среднесрочной
перспективе достижение этой цели будет обеспечено путем улучшения
состояния окружающей среды в регионах с кризисной экологической
обстановкой при сохранении экологической стабильности в остальных
регионах страны.
Для этого необходимо проведение эколого-ориентированной структурной
политики, заключающейся в осуществлении системы мер по развитию
высокотехнологичных, наукоемких отраслей производства, ориентации
промышленного сектора на внедрение ресурсо- и энергосберегающих
технологий, обеспечивающих экологическую чистоту и безопасность процесса
производства и готовой продукции.
Улучшение деятельности непосредственно в природоохранной сфере будет
осуществляться путем совершенствования экономического механизма охраны
окружающей среды и природопользования, развития системы экологических
стандартов и нормирования, улучшения экологического контроля и проведения
экологической экспертизы.
Наряду с модернизацией производственного аппарата на базе передовых
ресурсо- и энергосберегающих технологий, снижением удельного
потребления
первичных
производственных
ресурсов существенное
значение
будет
иметь
реализация
специальных экологических
мероприятий,
связанных
со
строительством
и реконструкцией
водоочистных сооружений, установок по очистке выбросов в атмосферу и т.д.
В среднесрочной перспективе будет восстановлена роль экологических
платежей как стимулов для предприятий по снижению загрязнения
окружающей среды. Будет рассмотрен вопрос о введении шкалы платежей для
предприятий в зависимости от масштабов выбросов загрязняющих веществ и
нанесенного экологического ущерба.
Реализация экологической политики неразрывно связана с общей
инвестиционной
деятельностью.
Необходимо
модернизировать
существующую практику осуществления природоохранных проектов путем
разработки новых схем финансирования. Важным элементом такой системы
должны стать межбюджетные отношения и правила финансирования
экологических проектов, предусматривающие долевое участие средств
федерального бюджета и бюджетов субъектов Российской Федерации.
Приоритетными для финансирования на федеральном уровне будут проекты,
ориентированные на структурные преобразования в наиболее "грязных"
отраслях промышленности, решение острых региональных экологических
проблем.
В перспективе одним из важных факторов защиты прав граждан на
экологическую безопасность и проживание в здоровой природной среде может
стать экологическое страхование как механизм формирования денежных
средств для предотвращения загрязнения окружающей среды.
31
Основными организационными мерами по решению поставленных задач
будут:
- совершенствование системы государственных природоохранных органов,
повышение эффективности деятельности государственной экологической
экспертизы и контроля, усиление ее роли в части внедрения экологоориентированных технологий производства;
- концентрация финансовых, научно-технических ресурсов на решении
важнейших федеральных экологических проблем, формирование необходимой
нормативной
правовой
базы,
внедрение
финансовых
механизмов,
стимулирующих инвестиционную деятельность в области охраны окружающей
среды;
- формирование программ (планов действий) в области охраны окружающей
среды в субъектах Российской Федерации в увязке с региональными
программами социально-экономического развития.
Необходимо принять новую редакцию федерального закона об охране
окружающей природной среды, которая должна заложить основы
совершенствования природоохранной деятельности, установить принципы
экологического
нормирования,
определить
новые
подходы
административного и экономического регулирования. Следует также внести
коррективы в ряд федеральных законов и принять новые акты, прежде всего в
области государственного экологического контроля и экологической
экспертизы и др.
Россия, большая часть территории которой останется резервом устойчивости
биосферы, будет продолжать играть ведущую роль в международном процессе
по решению глобальных экологических проблем. Экологическая политика
страны должна содействовать привлечению иностранных инвестиций в
эколого-ориентированные проекты.
Вопросы для самопроверки.
1.
2.
3.
4.
5.
Особенности экологической обстановки в России на современном этапе.
Причины кризисных явлений в экологической обстановке в России.
Основные положения государственной экологической политики России.
Направления экологической безопасности в России.
Организационные меры по улучшению экологической обстановки в
России.
32
Глава 3. Источники и характеристики загрязнений биосферы.
Экологические проблемы современности.
3.1 Экологические опасности.
На всех этапах своего развития человек тесно связан с окружающим миром.
С возникновением высокоиндустриального общества вмешательство человека в
природу резко усилилось, стало опасным и грозит в ближайшем будущем
превратиться в глобальную угрозу для человечества. Если в 1970 г. общий
объем загрязняющих природную среду отходов производства составлял 40
млрд. тонн, то в 2008 г. он увеличился до 104млрд. тонн, т.е. в 2,6 раза. Объем
загрязненной воды возрос за это время в 10 раз. Суммарная площадь территорий
с острой экологической ситуацией в настоящее время в 17 раз превосходит
площадь природных заповедников и заказников. Экономический ущерб от
загрязнения природы равен примерно половине национального дохода России.
Зонами чрезвычайной экологической ситуации являются такие участки
территории, на которых в результате хозяйственной или иной деятельности
происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной
среде, состоянии естественных экологических систем, генетических фондов
растений и животных. Зонами экологического бедствия признаются такие
территории, на которых в результате хозяйственной или иной деятельности
произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды,
повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, природного
равновесия, разрушения естественных экологических систем, деградация
флоры и фауны.
Чрезвычайные ситуации экологического характера возникают
вследствие природных и/или техногенных чрезвычайных ситуаций, охватывают
все стороны жизни и деятельности человека и по характеру явлений
подразделяются на 4 основные группы:
1) Изменения состояния суши (загрязнение и деградация почв, эрозия,
заболачивание, опустынивание);
2) Изменение свойств воздушной среды (недостаток кислорода, выброс
вредных и радиоактивных веществ в атмосферу, кислотные дожди, шумы,
разрушение озонового слоя);
3) Изменение состояния гидросферы (истощение и загрязнение водной
среды);
4) Изменение состояния биосферы (нарушение равновесия в природе –
гибель растений, животных, загрязнение биосферы).
1. Изменения состояния суши.
Загрязнение почв. Жизнь человека неразрывно связана с почвой. Почвой
называется поверхностный рыхлый плодородный слой земной коры,
представляющий собой комплекс минеральных и органических частиц,
заселенный огромным количеством микроорганизмов, простейших,
33
беспозвоночных (червей, нематод) и насекомых. Важнейшей составной
частью почвы, определяющей ее плодородие, является гумус (от лат. gumus
— земля, почва) или перегной, образовавшийся в результате разложения
органических остатков и содержащий элементы питания растений. Несмотря
на наличие органических веществ, гумус не загнивает, не выделяет
зловонных газов, не привлекает мух и не содержит болезнетворных
микробов. Процесс почвообразования сложен и длителен. Пользоваться этим
величайшим природным богатством необходимо разумно.
Разрушение почвенного покрова происходит в связи с водной и ветровой
эрозией (от лат. erosio — разъедание), многократно ускоряемой
нерациональными системами землепользования, когда образуются так
называемые "нарушенные" земли в процессе горных работ и строительства, а
также в результате загрязнения.
Почва загрязняется твердыми и жидкими бытовыми, сельскохозяйственными и промышленными отходами. Кроме того, вредные
химические вещества накапливаются в почве вокруг предприятий,
выбрасывающих в воздух неочищенные газы. Химические и радиоактивные
соединения могут попадать в почву и с атмосферными осадками,
загрязненными промышленными и аварийными выбросами. Так могут
сформироваться целые техногенные и геохимические провинции,
неблагоприятные для проживания населения. Наконец, загрязнение почвы
может происходить в результате специального внесения в нее химических
удобрений и ядохимикатов, при использовании избыточных их количеств
или применении препаратов, устойчивых к бактериальной деградации
(разложению), например ДДТ.
В почве протекают процессы самоочищения, эффективность которых
зависит от ряда факторов. К их числу относятся температура, влажность и
воздухопроницаемость
почвы,
содержание
гумуса,
поглощающая
способность и, главное, характер и активность почвенных биоценозов. В
почве присутствует значительно больше микробной и грибковой флоры, чем
в водоемах. Поэтому разложение химических соединений в ней
осуществляется гораздо активнее.
Перегрузка почвы нечистотами, органическими отбросами и
химическими веществами замедляет самоочищение. При этом создаются
условия для развития анаэробной гнилостной микрофлоры, в результате
жизнедеятельности которой образуются зловонные продукты, загрязняющие
атмосферный воздух. Такие интенсивные, неприятные запахи нередки в
районах городских свалок, становящихся также местами размножения
грызунов и выплода мух.
В Российской Федерации к середине 90-х годов общее количество всех
видов накопленных бытовых и производственных, сельскохозяйственных и
промышленных отходов составляет около 45 млрд. тонн. Под их
складирование занято не менее 250 тысяч гектаров земельной площади.
34
Твердых бытовых отходов ежегодно образуется более 130 млн. кубических
метров. Промышленным методом перерабатывается ничтожно мало, только
3,5%, а остальные бытовые отходы вывозятся на полигоны и свалки.
Количество бытовых отходов возрастает по мере повышения жизненного
уровня. В развитых странах увеличение их составляет в год около 3% по
объему и 2% по весу. Одной из причин роста бытовых отходов стало широкое
развитие торговли с самообслуживанием, потребовавшее большого
количества упаковочных материалов. Среди последних имеется немало таких,
которые не утилизируются и не разрушаются почвенными микроорганизмами.
Пластмассовые стаканчики, пластиковые пакеты и пленки для своего разрушения
требуют более 20 тысяч лет.
Бытовые отходы могут содержать патогенные микроорганизмы, грибки, яйца
гельминтов. Вне населенных пунктов почвенная микрофлора состоит обычно из
безвредных микроорганизмов. Возбудители инфекционных заболеваний
попадают в нее с нечистотами (фекалиями, мочой), но не находят там благоприятных условий для развития и относительно быстро погибают. Опасность
заключается в том, что еще до своей гибели, они могут проникать в водоемы,
загрязнять овощи, фрукты, руки людей. Главную роль в распространении
микроорганизмов, не образующих спор, таких, как возбудители кишечных
инфекций, туляремии, бруцеллеза, играет не почва, а водный и пищевой пути
передачи.
Длительно выживают в почве спорообразующие патогенные микроорганизмы
столбняка, газовой гангрены, сибирской язвы и ботулизма. Заражение столбняком
и газовой гангреной происходит в случае загрязнения почвой, содержащей
возбудителей этих заболеваний, царапин, ран и травматических повреждений, нарушающих целостность кожных покровов. В связи с этим всем лицам с
повреждениями кожных покровов, загрязненными землей, необходимо вводить
противостолбнячную сыворотку, а детей, военных, пожарных и землекопов
вакцинировать против столбняка.
Споры бактерий ботулизма из почвы попадают в пищевые продукты и
прорастают только в анаэробных условиях. Заболевание, часто смертельное,
вызывается бактериальным токсином (ядом) и связано с употреблением в пищу
без предварительной кулинарной обработки консервированных продуктов,
неэффективно простерилизованных в процессе их изготовления.
Почва может быть источником распространения гельминтозов, вызываемых
паразитическими червями (особенно аскаридоза и трихоцефалеза). Яйца
гельминтов попадают в почву с фекалиями. Там на глубине 2—10 см, защищенные
от солнечных лучей и высыхания, яйца аскариды вызревают и сохраняются свыше
года, перенося даже замораживание. Яйца гельминтов находят в почве дворов и
детских площадок, на пляжах, в ящиках с песком для игр. Они попадают в
организм человека с загрязненными овощами и водой, с почвенной пылью. Как и
в случае кишечных инфекций, заражение может произойти при еде грязными
руками.
Обитают в почве и патогенные грибки, вызывающие различные микозы.
Для распространения этих заболеваний характерно проникновение через
35
кожу в местах ее повреждения. Грибковые заболевания чаще наблюдаются
среди людей, ходящих босиком, а также у тех, кто по роду деятельности (на
сельскохозяйственных и земляных работах) подвержен опасности точечных
повреждений кожи шипами и колючками. Споры грибков могут также
попадать в атмосферный воздух вместе с почвенной пылью, удобренной
птичьим пометом.
В вопросе загрязнения почв сельскохозяйственными отходами в
последнее время произошли существенные изменения. В прошлом в
сельской местности имел место четкий круговорот вещества: почва—
растение—животное—почва. При этом особого загрязнения почвы, как
правило, не возникало. Вследствие развития животноводства на
промышленной основе и широкого освоения в полеводстве интенсивных
технологий выращивания монокультур во многих сельскохозяйственных
районах в настоящее время образуется значительное количество избыточных
органических отходов. При отсутствии правильно поставленного их удаления
происходит интенсивное загрязнение почвы.
В частности, создание крупных птицеводческих хозяйств с недостаточно
эффективным удалением отходов вызвало два серьезных негативных
последствия. Во-первых, широкое обсеменение микрофлорой, особенно
сальмонеллами, окружающей среды, что в конечном итоге привело к
увеличению числа бактериальных пищевых отравлений (сальмонеллезов) при
употреблении домашней птицы и яиц. Во-вторых, усиленный контакт
работников птицефабрик с птичьим пометом, пером и пухом обусловило
повышение уровня заболеваний аллергической природы.
Возрастающее использование в сельском хозяйстве продуктов
химического синтеза — минеральных удобрений, пестицидов, гербицидов,
фунгицидов, фумигантов — породило проблему химического загрязнения
почвы. В Российской Федерации в последние годы приблизительно в 25%
проб исследуемой почвы обнаруживается наличие пестицидов, в том числе в
1,5% — в опасных количествах. С точки зрения экологических и
гигиенических требований в сельском хозяйстве должны использоваться
лишь те химические препараты, разложение которых активно осуществляется обычной почвенной микрофлорой.
Использование больших количеств продуктов химического синтеза
вызывает высокое суммарное повреждение генофонда популяции,
проживающей
на
данной
территории.
Способность
изменять
наследственный аппарат клеток (так называемый мутагенный эффект)
выявлен у 49,8% всех исследованных пестицидов. Это значительно более высокий
процент, чем в среднем по химическим веществам, используемым в народном
хозяйстве, где он не превышает 10%. Поэтому необходим скорейший переход на
производство и применение малотоннажных пестицидов нового поколения, а
также широкое использование биологических средств защиты растений.
В роли основных загрязнителей почв выступают также металлы и их
соединения, радиоактивные элементы.
36
К наиболее опасным загрязнителям почв относят ртуть и ее соединения. Ртуть
поступает в окружающую среду с ядохимикатами, с отходами промышленных
предприятий, содержащими металлическую ртуть и различные ее соединения.
Еще более массовый и опасный характер носит загрязнение почв свинцом.
Известно, что при выплавке одной тонны свинца в окружающую среду с
отходами выбрасывается его до 25 кг. Соединения свинца используются в
качестве добавок к бензину, поэтому автотранспорт является серьезным
источником свинцового загрязнения. Особенно много свинца в почвах вдоль
крупных автострад.
Вблизи крупных центров черной и цветной металлургии почвы загрязнены
железом, медью, цинком, марганцем, никелем, алюминием и другими
металлами. Во многих местах их концентрация в десятки раз превышает ПДК.
Радиоактивные элементы могут попадать в почву и накапливаться в ней в
результате выпадения осадков от атомных взрывов или при удалении жидких и
твердых отходов промышленных предприятий, АЭС или научноисследовательских учреждений, связанных с изучением и использованием
атомной энергии. Радиоактивные вещества из почв попадают в растения, затем
в организмы животных и человека, накапливаются в них.
Твердые промышленные отходы являются главными источниками загрязнения
почвы токсическими веществами. По данным Всемирной Организации
Здравоохранения, около 50% промышленного сырья в конечном итоге становится
отходами, причем около 15% обладает кислотными, щелочными или безусловно
токсическими свойствами. Основное количество отходов образуется при добыче
рудных, нерудных и горючих ископаемых. Количество горной породы,
извлекаемой из недр Российской Федерации, чрезмерно велико и достигает 42
тонн в год на душу населения, в то время как в среднем в мире этот показатель в
два с лишним раза меньше — 20 тонн в год.
Добытые ресурсы используются неэффективно, с большими потерями. Причина
заключается в несовершенстве технологических процессов и некомплексном
ведомственном подходе к освоению сырья. Так, каждый год в факелах
сжигается более 15 млрд. кубических метров попутного нефтяного газа.
Неэффективность использования природных ресурсов, порождающая отходы, оценивается Российской Академией Наук потерями в 200— 250 млрд.
рублей, что составляет 1/6 валового общественного продукта.
Тяжелые специфические изменения окружающей среды происходят при
хозяйственном освоении Севера, где сосредоточены основные наши
месторождения нефти и газа. Большой ущерб природной среде там наносят
не только промышленные и бытовые отходы, но и применение гусеничного
транспорта в теплый период года, когда моховой покров тундры находится в
оттаявшем состоянии. Следы тяжелой техники сохраняются в тундре
многие годы.
Значение проблемы борьбы с загрязнением почвы при возрастающем
количестве бытовых, сельскохозяйственных и промышленных твердых
отходов повышается по мере роста численности населения и увеличения
количества и размеров городов.
37
Опустынивание является на данный момент одной из значимых
глобальных проблем. Во время распашки полей мириады частиц плодородного
почвенного покрова поднимаются в воздух, рассеиваются, уносятся с полей
потоками воды, осаждаются в новых местах, в громадных количествах
безвозвратно уносятся в Мировой океан. Естественный процесс разрушения
водой и ветром верхнего слоя почвы, смыва и развеивания его частиц
многократно усиливается и ускоряется, когда люди распахивают слишком много
земель и не дают почве «отдохнуть».
Под воздействием живых организмов, воды и воздуха на поверхностных
слоях литосферы постепенно образуется важнейшая экосистема, тонкая и
хрупкая, — почва, которую называют «кожей Земли». Это хранительница
плодородия и жизни. Горсть хорошей почвы содержит миллионы
микроорганизмов, поддерживающих плодородие. Чтобы образовался слой
почвы толщиной в 1 см, требуется столетие. Этот слой может быть потерян
навсегда за один полевой сезон. По оценкам геологов, до того как люди начали
заниматься сельскохозяйственной деятельностью, пасти скот и распахивать
земли, реки ежегодно сносили в Мировой океан около 9 млрд. т почвы. Ныне
это количество оценивают примерно в 25 млрд т.
Почвенная эрозия — сугубо местное явление — ныне приобрела всеобщий
характер, особенно велика она в самых больших и густонаселенных странах. В
США, например, около 44% обрабатываемых земель подвержено эрозии. В
России полностью исчезли уникальные богатые черноземы с содержанием
гумуса 14-16%, которые называли цитаделью русского земледелия; площади
самых плодородных земель с содержанием гумуса 10-13% сократились почти в
5 раз.
Почвенная эрозия не только уменьшает плодородие и снижает
урожайность, вследствие этого процесса гораздо быстрее, чем обычно
предусматривается в проектах, заиливаются искусственно сооружаемые водные
резервуары, сокращаются возможности орошения, получения электроэнергии от
гидроэлектростанций.
Особенно тяжелая ситуация возникает, когда сносится не только почвенный
слой, но и материнская порода, на которой он развивается. Тогда наступает
порог необратимого разрушения, возникает антропогенная пустыня.
Поразительную картину представляет собой плато Шиллонг в районе
Черапунджи, расположенное на северо-востоке Индии. Это самое дождливое
место в мире, где в среднем за год выпадает больше 12 тыс. мм осадков. Но в
сухой сезон, когда прекращаются муссонные ливни (в октябре-мае), район
Черапунджи напоминает пустыню. Почвы на склонах плато практически
смыты, обнажаются бесплодные песчаники.
Один из самых глобальных и быстротечных процессов современности —
расширение опустынивания, падение и — в самых крайних случаях — полное
уничтожение биологического потенциала Земли, что приводит к условиям,
аналогичным условиям естественной пустыни.
38
Естественные пустыни и полупустыни занимают более 1/3 земной
поверхности. На этих землях проживает около 15 % населения мира. Пустыни
— территории с крайне засушливым континентальным климатом, обычно
получающие в среднем всего 150-175 мм осадков за год. Испарение с них
гораздо выше, чем их увлажнение. Наиболее обширные массивы пустынь
располагаются по обе стороны от экватора, между 15 и 45° с. ш., а в Средней
Азии пустыни достигают 50° с. ш.
Пустыни—это естественные образования, играющие определенную роль в
общей экологической сбалансированности ландшафтов планеты. Однако в
результате деятельности человека к концу XX в. появилось еще свыше 9 млн
км2 пустынь, а всего они охватили уже 43 % общей площади суши.
В 90-х гг. опустынивание стало угрожать засушливым землям. Их
насчитывается 3,6 млн га, что составляет 70 % потенциально продуктивных
засушливых земель или 1/4 общей площади поверхности суши, причем эти
данные не включают площадь естественных пустынь.
Около 1/6 населения мира страдает от процесса опустынивания. Он
происходит в разных климатических условиях, но особенно бурно — в жарких,
засушливых районах. В Африке находится почти треть всех аридных областей
мира; они широко распространены также в Азии, Латинской Америке и
Австралии. В среднем за год 6 млн. га обрабатываемых земель подвергаются
опустыниванию (полностью разрушаются), кроме того, свыше 20 млн га земель
снижают свою продуктивность. Такова скорость приближения к порогу
необратимого разрушения.
Как считают эксперты ООН, современные потери продуктивных земель
привели к тому, что к настоящему времени мир лишился почти 1/3 своих
пахотных земель. Такая потеря в период значительного роста населения и
увеличения потребности в продовольствии может стать поистине гибельной для
человечества.
Опустынивание — это процесс деградации всех природных систем
жизнеобеспечения: чтобы выжить, местное население должно или получать
помощь со стороны, или уйти в поисках земель, пригодных для жизни. В мире
все больше людей становятся экологическими беженцами.
Процесс опустынивания обычно вызывается совокупным действием
природы и человека. Особенно губительно это действие в аридных районах со
свойственными
им
хрупкими,
легкоразрушающимися
экосистемами.
Уничтожение скудной растительности вследствие чрезмерного выпаса скота,
вырубки деревьев и кустарников, а также распашка земель, мало пригодных для
земледелия, и другие виды хозяйственной деятельности, нарушающие
неустойчивое равновесие в природе, многократно усиливают действие ветровой
эрозии, иссушение верхних слоев почвы. Резко нарушается водный баланс,
снижается уровень грунтовых вод, пересыхают колодцы. Разрушается структура
почв, усиливается их насыщение минеральными солями. Вследствие
избыточной хозяйственной нагрузки сложно организованные бассейноворечные системы превращаются в примитивные пустынные ландшафты.
39
Опустынивание и опустошение могут возникнуть в любых климатических
условиях как результат разрушения природной системы. Но в аридных областях
«двигателем» опустынивания становится еще и засуха. В истории человечества
есть примеры того, как опустынивание, развивающееся в результате неумелой и
неумеренной хозяйственной деятельности, разрушало целые цивилизации.
Основное отличие опыта истории от сегодняшнего дня состоит в темпах и
масштабах. Чрезмерно активная хозяйственная деятельность, ущерб от которой
накапливался столетиями и даже тысячелетиями, ныне оказалась
спрессованной в десятилетия. Если раньше под слоем песка погибали отдельные
города, то теперь процесс опустынивания, зарождаясь в различных местах и имея
региональное проявление, принял глобальные масштабы. Накопление в
атмосфере углекислого газа, усиление запыленности и задымленности атмосферы ускоряют опустынивание суши. Темпы расширения границ пустыни в
Африке составляют до 10 км/год.
В 90-х гг. бедствия, приносимые засухой и опустыниванием, приобрели в
Африке континентальные масштабы. В 1995 г. в Африке погибло около 1 млн.
ее жителей, 10 млн. человек стали «экологическими беженцами». Последствия
этих процессов испытывают 34 африканские страны и 150 млн. людей.
3.2. Изменение свойств воздушной среды
В настоящее время выделяются три основные источника загрязнения
атмосферы: промышленность, транспорт и котельные, которые
потребляют более 70 % ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.
Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха в разных
регионах различна. Общепризнано, что наиболее сильно загрязняют воздух
теплоэлектростанции (ТЭС), вместе с дымом выбрасывающие в воздух
сернистый и углекислый газ, а также металлургические предприятия, особенно
цветной металлургии, в результате деятельности которых в воздух попадают
оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и
соединения ртути и мышьяка. В этот список можно включить, кроме того,
химические и цементные заводы.
Атмосферные
загрязнители
подразделяют
на
первичные,
поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся
результатом превращения первичных. Так, сернистый газ окисляется в
атмосфере до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и
образует капельки серной кислоты. В результате реакции серного ангидрида с
аммиаком возникают кристаллы сульфата аммония. Аналогичным образом —
путем химических, фотохимических, физико-химических реакций между
загрязняющими веществами и компонентами атмосферы — образуются другие
вторичные загрязнители.
Наибольший ущерб наносят следующие атмосферные загрязнители:
Оксид углерода. Образуется при неполном сгорании углеродистых веществ.
В воздух попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными
40
газами и выбросами промышленных предприятий. Активно реагирует с
составными частями атмосферы, способствует повышению температуры на
планете и созданию парникового эффекта. Ежегодно в атмосферу поступает не
менее 1250 млн. т этого газа.
Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего
топлива или переработки сернистых руд. Часть соединений серы выделяется при
горении органических остатков в горнорудных отвалах.
Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида.
Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в
дождевой воде –«кислотные дожди», которые подкисляют почву, обостряя тем
самым заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной
кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой
облачности и высокой влажности воздуха. Предприятия цветной и черной
металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки
миллионов тонн серного ангидрида.
Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с
другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются
предприятия
по
изготовлению
искусственного
волокна,
сахара,
коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтяные промыслы. В
атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями сероводород и
сероуглерод подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия,
производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые
красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.
Соединения фтора. Источники загрязнения — предприятия по
производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных
удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде
газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия и
кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные
фтора являются сильными инсектицидами.
Соединения хлора. Поступают в атмосферу с химических предприятий,
производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические
красители, соду, гидролизный спирт, хлорную известь. Токсичность хлора
определяется видом соединения и его концентрацией.
В металлургической промышленности при выплавке чугуна и
переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых
металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т чугуна выделяется, кроме 12,7
кг сернистого газа, еще 14,5 кг пылевых частиц, которые включают соединения
мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, а также пары ртути и редких металлов.
Аэрозольное загрязнение атмосферы. Аэрозоли состоят из твердых или
жидких частиц, находящихся в воздухе (или другой газовой среде) во
взвешенном состоянии. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев
41
особенно опасны для живого организма, а у людей они вызывают
специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения
воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть
аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких
частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных
частиц — 11-51 мкм. Большое количество пылевых частиц образуется также в
ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках
техногенной пыли приведены ниже:
Производственный процесс
Сжигание каменного угля
Выплавка чугуна
Выплавка меди (без очистки)
Выплавка цинка
Выплавка олова (без очистки)
Выплавка свинца
Производство цемента
Выброс пыли, млн. т/год
93,6
20,2
6,23
0,18
0,004
0,13
53,37
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха
являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, а также
обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые заводы.
Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием
химического состава. Чаще всего в них обнаруживаются соединения кремния,
кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка,
меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия,
хрома, кобальта, молибдена; встречается асбест.
Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей
алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Такая пыль
образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на
нефтеперерабатывающих, нефтехимических и подобных предприятиях.
Постоянными
источниками
аэрозольного
загрязнения
являются
промышленные отвалы — искусственные насыпи из отходов предприятий
перерабатывающей промышленности, а также ТЭС. Источником пыли и
ядовитых газов служат и массовые взрывные работы. Так, в результате одного
среднего по массе взрыва (1250-3000 т взрывчатых веществ) в атмосферу
выбрасывается около 12 тыс. м3 условного оксида углерода и более 1150 т
пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является
источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические
процессы этих производств — измельчение и химическая обработка шихт,
полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов — всегда
сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
К атмосферным загрязнителям относят и углеводороды, источник которых
промышленные предприятия и транспорт. Насыщенные и ненасыщенные
углеводороды
подвергаются
различным
превращениям:
окислению,
полимеризации, взаимодействию с другими атмосферными загрязнителями
после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются
42
перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с
оксидами азота и серы, часто в виде аэрозольных частиц.
При определенных погодных условиях могут образовываться особо
большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном
слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха
непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия
— расположение слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует
движению воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. Вредные
выбросы при этом сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у
поверхности земли резко возрастает, что является одной из причин образования
фотохимического тумана - смога.
Фотохимический туман. Фотохимический туман, или смог, — это
многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц первичного и
вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят
озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения
перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Смог
возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях:
если в атмосфере высока концентрация оксидов азота, углеводородов и других
загрязнителей, при интенсивной солнечной радиации и безветрии, а также в
случаях очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной
повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода (в июне-сентябре, реже
— зимой) создает условия для высокой концентрации реагирующих веществ.
В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме
образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние
являются источником, так называемых свободных радикалов, отличающихся
особой реакционной способностью. Они крайне опасны, поскольку
воздействуют на дыхательную и кровеносную системы организма человека и
часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с
ослабленным здоровьем.
Загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий и
подвижными источниками выбросов. Степень загрязнения воздуха
основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от
промышленного развития города. Максимальные концентрации характерны для
городов с населением более 500 тыс. человек. Загрязнение воздуха
специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в
городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей
промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха.
В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и
авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от
подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов,
тепловозов и самолетов. Согласно оценкам, в городах на долю автотранспорта
приходится (в зависимости от уровня развития в данном городе
промышленности и числа автомобилей) от 30 до 70 % общей массы выбросов.
43
Автотранспорт. Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят
автомобили, работающие на бензине (на их долю приходится около 75 %),
самолеты (около 5 %), автомобили с дизельными двигателями (около 4 %),
тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 %),
железнодорожный и водный транспорт (около 2 %).
Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при
разгоне автомобиля, а также при движении с малой скоростью. Относительная
доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее
высока при торможении и на холостом ходу, а доля оксидов азота — при
разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют
воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.
Создаваемые в городах системы движения в режиме «зеленой волны»,
которые существенно сокращают число остановок транспорта на перекрестках,
призваны снизить загрязнение атмосферного воздуха.
Несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны и таких
веществ, как оксид углерода (СО), диоксид азота (NO2), выбрасывают не более,
чем бензиновые, они дают существенно больше дыма (преимущественно
несгоревшего углерода, который, к тому же, обладает неприятным запахом,
создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами). А если учесть, что
дизельные двигатели производят сильный шум, становится понятно, что они
воздействуют на здоровье человека гораздо больше, чем бензиновые двигатели.
Двигатели самолетов. Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ
двигателями самолетов сравнительно невелик (для города, страны), в районе
аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К
тому же турбореактивные двигатели (как и дизельные) при посадке и взлете
выбрасывают хорошо заметный глазу шлейф дыма.
Согласно полученным данным, значительная часть топлива тратится на
выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе (ВПП) перед взлетом и на
заруливание с ВПП после посадки. Доля несгоревшего и выброшенного в атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в полете. Существенного
уменьшения выбросов можно добиться, помимо улучшения работы двигателей
(распыление топлива, обогащение смеси в зоне горения, использование
присадок к топливу, впрыск воды и др.), путем сокращения времени работы
двигателей на земле и числа работающих двигателей при рулении (только за
счет последнего достигается снижение выбросов в 3-8 раз).
В течение последних 10-15 лет большое внимание уделяется исследованию
эффектов, которые возникают в связи с полетами сверхзвуковых самолетов и
космических кораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферы
оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также
частицами оксида алюминия (транспортные космические корабли). Поскольку
перечисленные загрязняющие вещества разрушают озон (озоновые дыры), то
первоначально создалось мнение, что планируемый рост числа полетов
сверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей приведет к
существенному уменьшению содержания озона, с последующим губительным
воздействием ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли. Однако тща44
тельный анализ этой проблемы позволил сделать заключение о слабом влиянии
выбросов сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы.
Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру
воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ), например, фреон-11 и фреон-12
— газы, выделяющиеся, в частности, при испарении аэрозольных препаратов.
Поскольку ХФМ очень инертны, то они распространяются и долго живут не
только в тропосфере, но и в стратосфере.
В заключение можно отметить, что все эти антропогенные эффекты
перекрываются в глобальном масштабе естественными факторами —
например, загрязнением атмосферы вулканическими извержениями.
Шумы. Это одно из вредных для человека загрязнений атмосферы.
Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от интенсивности,
спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплошными
спектрами действуют менее раздражающе, чем шумы узкого интервала частот.
Уровень шума в 20—30 децибел (ДБ) практически безвреден для человека.
Это естественный шумовой фон, без которого невозможна человеческая
жизнь. Для "громких звуков" допустимая граница составляет примерно 80
децибел. Звук в 130 децибел уже вызывает у человека болевое ощущение, а в
150 — становится для него непереносимым. Звук в 180 децибел вызывает
усталость металла, а при 190 — заклепки вырываются из конструкций. Недаром в средние века существовала казнь "под колокол". Звон колокола
медленно убивал человека. Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000-5000 Гц.
Работа в условиях повышенного шума на первых порах вызывает быструю
утомляемость, обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы
привыкает к шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает,
начинается ухудшение слуха, которое постепенно переходит в тугоухость и
глухоту. При интенсивности шума 125-140 дБ возникают вибрации в мягких
тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если интенсивность
превышает 140 дБ, то начинают вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног;
появляется боль в ушах и в голове, развиваются крайняя усталость и
раздражительность. При уровне шума свыше 160 дБ может произойти разрыв
барабанных перепонок.
Шумная музыка также притупляет слух. Группа специалистов обследовала
молодежь, часто слушающую модную современную музыку. У 20% юношей
и девушек слух оказался притуплённым в такой же степени, как у 85-летних
людей.
Шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы человека, служит причиной
многих других заболеваний, мешает нормальному отдыху и восстановлению
сил, нарушает сон. Шум способствует увеличению числа всевозможных
заболеваний, поскольку угнетающе действует на психику, способствует
45
значительному расходованию энергии, вызывая душевное недовольство и
протест.
Исследования показали, что и неслышимые звуки также опасны.
Ультразвук, занимающий заметное место в гамме производственных шумов,
неблагоприятно воздействует на организм, хотя ухо его и не воспринимает.
Пассажиры самолета часто ощущают недомогание и беспокойство, одной из
причин, которых является ультразвук. Инфразвуки вызывают у некоторых
людей приступы морской болезни. Даже слабые инфразвуки могут
оказывать на человека существенное воздействие, если они носят
длительный характер. Некоторые нервные болезни, свойственные жителям
промышленных городов, вызываются именно инфразвуками, проникающими
сквозь самые толстые стены.
Мощным источником шума, интенсивность которого значительно
превышает предельно допустимые нормы, являются вертолеты и самолеты,
особенно сверхзвуковые. С ними связаны также звуковой удар и вибрация жилищ
вблизи аэропортов.
Влияние загрязнения атмосферы на человека, растительный и
животный мир.
Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей
степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества
попадают в организм преимущественно через дыхательную систему. Органы
дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку до 50 % частиц
радиусом 0,01-0,1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.
В организме частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:
• токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;
• служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью
которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;
• являются носителями поглощенного организмом ядовитого вещества.
В некоторых случаях воздействие одних загрязняющих веществ в
комбинации с другими приводит к более серьезным расстройствам здоровья, чем
воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет
продолжительность воздействия.
Статистический анализ позволил достаточно надежно установить
зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как
поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхит,
астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение
концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней,
увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и
сердечнососудистых заболеваний.
Оксид углерода. Концентрация СО, превышающая предельно допустимую,
приводит к физиологическим изменениям в организме человека. Объясняется
это тем, что СО — исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с
гемоглобином. В результате реакции образуется карбоксигемоглобин,
46
повышение содержания которого в крови (сверх нормы, равной 0,4 %)
сопровождается:
• ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность
интервалов
времени;
• нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга (при
содержании
2-5 %);
• изменениями деятельности сердца и легких (при содержании более 5 %);
• головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и в
некоторых
случаях смертью (при содержании более 10 %).
Степень воздействия оксида углерода на организм зависит не только от его
концентрации, но и от времени пребывания (экспозиции) человека в
загазованном СО воздухе. К счастью, образование карбоксигемоглобина в
крови — процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его
постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови
каждые 1-2 ч уменьшается в 2 раза.
Оксид углерода — очень стабильное вещество, время его жизни в
атмосфере составляет 2—3 мес.
Диоксид серы (SO2) и серный ангидрид (SO3) в комбинации со
взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредное воздействие на
живые организмы. SO2 — бесцветный и негорючий газ; в смеси с твердыми
частицами (при концентрации дыма 150-200 мкг/м3) приводит к нарастанию
симптомов затрудненного дыхания и обострению болезней легких, а при
концентрации дыма 500-750 мкг/м3 резко увеличивается число больных и
повышается количество смертельных исходов.
Оксиды азота и некоторые другие вещества. Оксиды азота (наиболее
ядовит — NO2), соединяясь при участии ультрафиолетовой солнечной
радиации с углеводородами, образуют пероксил-ацетилнитрат (ПАН) и другие
фотохимические окислители, в том числе пероксибензоил-нитрат (ПБН), озон
(О3), перекись водорода (Н2О2). Эти окислители — основные составляющие
смога, который часто возникает в сильно загрязненных городах, расположенных
в низких широтах северного и южного полушарий.
При высокой концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой
жидкости, губительно действующей на растительный покров.
Все окислители — в первую очередь ПАН и ПБН — сильно раздражают
слизистую оболочку глаз и вызывают воспаление. В комбинации с озоном эти
вещества раздражают носоглотку, приводят к спазмам сосудов, а при высокой
концентрации (свыше 2-3 мг/м3) вызывают сильный кашель.
Назовем некоторые другие загрязняющие воздух вещества, вредно
действующие на человека. Установлено, что у людей, профессионально
имеющих дело с асбестом, повышена вероятность раковых заболеваний.
Бериллий оказывает вредное воздействие на дыхательные пути, а также на кожу
и глаза. Пары ртути нарушают работу центральной нервной системы и почек.
47
Поскольку ртуть может накапливаться в организме, то в конечном итоге ее
воздействие приводит к расстройству умственных способностей человека.
В городах вследствие увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно
растет число больных, страдающих хроническим бронхитом, эмфиземой, раком
легких, различными аллергическими заболеваниями.
Влияние радиоактивных веществ на живые организмы. Ионизирующие
излучения — любые излучения, взаимодействие которых со средой приводят
к образованию положительно и отрицательно заряженных частиц,
называемых ионами. Об ионизирующих излучениях стало известно после
открытия в 1895 году немецким физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном
нового вида лучей, позднее названных рентгеновскими, а также факта
установления в 1896 году французским ученым Анри Беккерелем явления
радиоактивности, то есть способности атомов некоторых элементов
испускать ионизирующие излучения.
Радиоактивный распад — это явление самопроизвольного превращения
атомных ядер ряда элементов в ядра атомов других элементов,
сопровождающееся испусканием альфа- и бета-частиц и гамма-лучей.
Ионизирующие излучения постоянно наблюдаются в естественных
условиях. Они имеют двоякое происхождение — космическое излучение и
излучение от радиоизотопов, рассеянных в окружающей природной среде.
Наибольшую долю естественного фона (около 70%) ионизирующих
излучений составляют природные источники, в то время, как доля
источников, которые связаны с приборами медицинских учреждений — 29%,
а всех остальных — около 1%.
По своей природе ионизирующее излучение может быть двух видов.
Рентгеновские и гамма-лучи относятся к электромагнитному излучению, как
видимый свет и радиоволны, но отличаются от них диапазоном частот и
волн. Альфа- и бета-частицы представляют собой поток корпускулярного
излучения. Альфа-частицы состоят из двух протонов и двух нейтронов. Бетачастицы представляют собой поток электронов высокой энергии.
Считается, что наибольший вклад в радиационный фон Земли вносит
радон, точнее, его коротко живущие продукты распада (целый ряд быстро
распадающихся изотопов радия). Их концентрация в воздухе жилых
помещений может превышать среднее значение в тысячи раз. В воздух радон
поступает в основном из земной коры, где он образуется при распаде радия226. Из-за достаточно большого периода полураспада (3,8 суток) радон более
или менее равномерно распределяется в тропосфере (на высоте около 10 км).
Но любая постройка, в том числе жилой дом, препятствуют рассеиванию
радиоактивного газа, что приводит к значительной его концентрации в
помещениях. Второй по значимости источник радона в воздухе помещений
— его выделение из стен и перекрытий. В этом случае концентрация радона
зависит от строительных материалов. И, наконец, значительные количества
радона могут поступать в наши квартиры из водопровода и с бытовым газом.
48
Ионизирующая радиация, как и другие постоянно действующие
физические и химические факторы окружающей среды, в определенных
пределах необходимы для нормальной жизнедеятельности. Таким
благоприятным воздействием на биоту (все живое, включая человека)
обладают малые дозы ионизирующей радиации, свойственные природному
радиационному фону, к которому за миллионы лет эволюции адаптирована
жизнь на нашей планете. Известно, что воздействие ионизирующей радиации в очень малых дозах стимулирует развитие и рост растений.
Десятки тысяч больных улучшают состояние своего здоровья на всемирно
известных курортах с источниками минеральных вод, обладающих
повышенным содержанием радона. Оздоровительный эффект достигается
путем кратковременного дозированного облучения больных радоном и
дочерними продуктами его распада на уровне повышенного природного
радиационного фона. Малые дозы вызывают активацию восстановительных
процессов, благодаря чему ускоряется выздоровление.
В
нашем
столетии
человечество
подвергается
воздействию
ионизирующего излучения от искусственных источников, создаваемых для медицинских, научных, технических и военных целей. Опасность для человека могут представлять, главным образом,
подобные техногенные источники.
Радиация — явление потенциально опасное, поэтому облучение человека
подлежит контролю и нормированию. Нельзя допускать необоснованного
воздействия радиации. Основной принцип радиационной защиты
заключается в обеспечении как можно более низкого, разумно достижимого
уровня воздействия.
Рентгеновское излучение, альфа-, бета-, гамма-излучения и другие
обладают разной энергией, создают неодинаковую плотность ионизации и
потому дают разный биологический эффект.
Альфа-частицы относительно тяжелы и не способны проникать через
неповрежденную кожу. Если же с пищей, водой или воздухом они попадают
внутрь организма, то становятся чрезвычайно опасными. Бета-излучение
обладает большей проникающей способностью и проходит в ткани организма
на глубину 1—2 см. Проникающая способность рентгеновских лучей и
особенно гамма-излучения чрезвычайно высока. Они пронизывают весь
человеческий организм, задержать их может только достаточно толстый слой
свинца или бетона. Под влиянием рентгеновских или гамма-лучей в
облучаемых средах происходит освобождение электронов с высокой
энергией. Таким образом, и в этом случае ионизация в конечном итоге
создается за счет частиц.
При ядерном взрыве проникающая радиация представляет собой поток
гамма-излучения и нейтронов, испускаемый примерно в течение 10—25
секунд с момента ядерного взрыва из зоны взрыва. Поток нейтронов, кроме
того, вызывает в различных веществах (предметах), оказавшихся в зоне его
действия, наведенную радиацию — способность под влиянием облучения самостоятельно испускать радиоактивное излучение. Гамма-лучи и нейтроны вызывают у
49
человека радиационное поражение, лучевую болезнь. При лучевом поражении
развивается общая слабость, тошнота, рвота, головокружение.
В организме наиболее радиочувствительны половые и кроветворные клетки, а
также клетки эпителия тонкой кишки. Очень чувствительны к действию
ионизирующих излучений ткани эмбриона, молодые ткани, а также органы в
период формирования.
У облученных людей нарушается детородная функция. Увеличивается также
опасность онкологических заболеваний крови - лейкемии. Это связано с
поражением основного кроветворного органа — костного мозга. У детей костный
мозг является наиболее радиочувствительным органом. К отдаленным последствиям действия ионизирующей радиации относятся изменения в работе щитовидной
железы, гипофиза, половых желез.
Как измерить степень радиационной опасности? В этих целях используют три
показателя: экспозиционную дозу, поглощенную дозу и эквивалентную дозу.
Каждый из них измеряется особыми единицами.
Экспозиционная доза (рентген) определяется как отношение суммарного
заряда всех ионов, возникающих в элементарном объеме воздуха, к массе
воздуха в этом объеме. Применяется для характеристики фотонного,
рентгеновского и гамма-излучений с воздухом. Дозе в 1 Р соответствует
образование 2,083 • 109 пар ионов в 1 см3 воздуха.
Поглощенная доза (рад) определяется как отношение энергии, переданной
веществу ионизирующим излучением в бесконечно малом элементарном
объеме, к массе вещества в этом объеме. Рад соответствует энергии
излучения 100 эрг, поглощенной веществом массой 1 г.
Эквивалентная доза (бэр) — это физическая величина, введенная для
оценки и нормирования риска неблагоприятных последствий хронического
воздействия излучением произвольного состава. Бэр — биологический
эквивалент рентгена — единица эквивалентной дозы ионизирующего
излучения: 1 бэр = 0,01 Дж/кг.
В целом обычный средний уровень доз от излучения, обусловленного
техногенными причинами, складываются следующим образом:
—облучение при использовании ионизирующей радиации в медицинских
целях — 25 мбэр/год;
—облучение в результате выпадения радиоактивных осадков после
ядерных испытаний, аварий — 7 мбэр/год;
—облучение в связи с профессиональной деятельностью — 1 мбэр/год;
—облучение от потребительских товаров и электронных устройств,
создающих ионизирующую радиацию — 2 мбэр/год.
Общий итог составляет около 35 мбэр в течение года, что не превышает
1/3—1/5 природного уровня радиации. Однако важен не только общий
уровень дозы, но и локализация облучения. Техногенные радионуклиды
могут обладать особым распределением в организме и создавать местное
облучение в ткани, не адаптированной к нему в процессе эволюции.
50
Ионизирующие излучения используют в медицине при диагностике
болезней (рентгеновское излучение, радиоизотопная диагностика) и лечении
больных (лучевая терапия).
Работая с радиоактивными веществами и другими источниками
ионизирующих излучений необходимо соблюдать строгие правила и нормы
радиационной безопасности.
Если женщина в первые недели беременности получила дозу облучения при
рентгенографии желудка или малого таза, возможны катастрофические последствия
для ребенка. Поэтому медики следуют "правилу десяти дней". Диагностическое
рентгеновское облучение женщин детородного возраста проводится во время первых 10 дней после начала менструального периода, когда нет сомнений в
отсутствии беременности.
При распаде радиоактивного вещества (РВ) его масса с течением времени
уменьшается. Периодом полураспада называется время, по истечении которого
масса уменьшается вдвое. Период полураспада для разных РВ варьирует в
широких пределах, составляя от нескольких часов до миллиардов лет.
Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь
предупредительный
характер,
поскольку
не
существует
способов
биологического
разложения
и
других
механизмов,
позволяющих
нейтрализовать этот вид заражения природной среды. Наибольшую опасность
представляют РВ с периодом полураспада от нескольких недель до нескольких
лет: этого времени достаточно для проникновения таких веществ в организм
растений и животных.
Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), РВ
поступают в организм человека вместе с продуктами питания и могут
накапливаться в количестве, способном нанести вред здоровью.
Наиболее опасны среди РВ изотопы стронция (90Sr) и цезия (137Cs), они
образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в
окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря
химическому сходству с кальцием 90Sr легко проникает в костную ткань
позвоночных, тогда как 137Cs накапливается в мышцах.
Излучение РВ оказывает губительное воздействие на организм человека —
ослабляет иммунитет, снижает сопротивляемость инфекциям. Результатом
является уменьшение продолжительности жизни, сокращение показателей
естественного прироста населения вследствие временной или полной
стерилизации. Отмечено поражение генов, при этом последствия проявляются
лишь в последующих — втором или третьем — поколениях.
Наибольшее загрязнение вследствие радиоактивного распада вызвали
взрывы атомных и водородных бомб, испытание которых особенно широко
проводилось в 1954-1962 гг.
Второй источник радиоактивных примесей — атомная промышленность.
Примеси поступают в окружающую среду при добыче и обогащении
ископаемого сырья, использовании его в реакторах, переработке ядерного
горючего в установках.
51
Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по
обогащению и переработке атомного сырья. Для дезактивации радиоактивных
отходов до их полной безопасности необходимо время, равное примерно 20
периодам полураспада (это около 640 лет для 137Cs и 490 тыс. лет для 239Rа).
Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых отходы
хранятся в течение столь длительного времени.
Таким образом, хранение отходов атомной энергетики — это наиболее
острая проблема охраны окружающей среды от радиоактивного заражения.
Теоретически, правда, возможно создание атомных электростанций с
практически нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае
производство энергии на атомной станции оказывается существенно более
дорогим, чем на тепловой электростанции.
Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе
(уголь, нефть, газ), также сопровождается загрязнением среды, а запасы такого
топлива ограничены, большинство исследователей, занимающихся проблемами
энергетики и охраны среды, пришли к выводу: атомная энергетика способна не
только удовлетворить возрастающие потребности общества в энергии, но и
обеспечить охрану природной среды и человека лучше, чем это может быть
осуществлено при производстве такого же количества энергии на основе химических источников (сжиганием углеводородов). При этом особое внимание
следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного
загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности,
необходимо обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от
ведомств, ответственных за производство атомной энергии.
Предельно допустимая доза ионизирующей радиации не должна
превышать удвоенного среднего значения дозы облучения, которому человек
подвергается в естественных условиях. При этом предполагается, что люди
хорошо приспособились к естественной радиоактивности среды. В среднем доза
ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем планеты,
колеблется между 50 и 200 мрад.
Известны группы людей, которые живут в районах с высокой
радиоактивностью, значительно превышающей среднюю на нашей планете (так,
в одном из районов Бразилии жители за год получают около 1600 мрад, что в
10-20 раз больше средней дозы облучения).
Последствия Чернобыльской аварии до сих пор сказываются на жизни
миллионов граждан России, Украины и Беларуси, и международная помощь в
решении порожденных ею долгосрочных проблем остается крайне необходимой.
Об этом говорилось в отчете ООН «Последствия атомной аварии на
Чернобыльской АЭС для жизни людей — стратегия восстановления».
3.3. Изменение состояния гидросферы.
Вода - самое распространенное неорганическое соединение на нашей
планете. Она является средой обитания многих организмов, определяет климат и
изменение погоды, способствует очищению атмосферы от вредных веществ,
52
растворяет, выщелачивает горные породы и минералы, транспортирует их из
одних мест в другие и т. д. Для человека вода имеет важное производственное
значение: она и транспортный путь, и источник энергии, и сырье для
получения продукции, и охладитель двигателей, и очиститель, и др. Вода
присутствует во всей биосфере: не только в водоемах, но и в воздухе, в почве,
во всех живых существах. Последние содержат до 80-90% воды в своей
биомассе. Потери 10- 20% воды живыми организмами приводят к их гибели.
В естественном состоянии вода никогда не свободна от примесей. В ней
растворены различные газы и соли, находятся взвешенные твердые частички. В
1 л пресной воды может содержаться до 1 г солей.
Большая часть йода и других солей сосредоточена в морях и океанах. На
пресные воды приходится всего 2%. Большая их часть (85%) находится во
льдах полярных зон и ледников. Возобновление пресных вод происходит в
результате круговорота воды.
С появлением жизни на Земле круговорот воды стал относительно сложным,
так как к простому явлению ее физического испарения (превращения воды в
пар) добавились более сложные процессы, связанные с жизнедеятельностью
живых организмов. К тому же роль человека становится все более
значительной в этом круговороте.
Круговорот воды в биосфере происходит следующим образом. Вода
выпадает на поверхность Земли в виде осадков, образующихся из водяного
пара атмосферы. Определенная часть выпавших осадков испаряется прямо с ее
поверхности, возвращаясь в атмосферу водяным паром. Другая часть проникает
в почву, всасывается корнями растений и затем, пройдя через растения,
испаряется в процессе транспирации. Третья часть просачивается в глубокие
слои подпочвы до водоупорных горизонтов, пополняя подземные воды.
Четвертая часть в виде поверхностного, речного и подземного стока стекает в
водоемы,
откуда
также
испаряется
в
атмосферу.
Наконец,
часть воды используется животными и потребляется человеком для своих
нужд. Вся испарившаяся и вернувшаяся в атмосферу вода конденсируется и
вновь выпадает в качестве осадков.
Таким образом, один из основных путей круговорота воды - транспирация, то
есть биологическое испарение, которое осуществляется растениями,
поддерживая их жизнедеятельность. Количество воды, выделяющееся в
результате транспирации, зависит от вида растений, типа растительных
сообществ,
их
биомассы,
климатических
факторов,
времени года и других условий.
В
среднем
для
растительных
сообществ
умеренного
климата
3
транспирация составляет от 2000 до 6000 м воды в год.
Величина суммарного испарения (с почвы, с поверхности растений и через
транспирацию) зависит от физиологических особенностей растений и их
биомассы, поэтому служит косвенным показателем жизнедеятельности и
продуктивности сообществ. Растительность в целом выполняет роль
грандиозного испарителя, существенно влияя при этом на климат территории.
Растительный покров ландшафтов, особенно лесов и болота, имеет также
53
огромное водоохранное и водорегулирующее значение, смягчая перепады стока
(паводки), способствуя удержанию влаги, препятствуя иссушению и эрозии почв.
Загрязнение природных вод. Под загрязнением водоемов понимается
снижение их биосферных функций и эконономического значения в результате
поступления в них вредных веществ.
Проблема сохранения качества воды является на данный момент самой
актуальной. Во многих странах все более ощутимой становится нехватка
пресной воды. Однако главная причина обострения проблемы водных ресурсов
заключается не в увеличении водопотребления (в развитых странах составляет
400-500 л на душу населения в сутки), а в загрязнении многих водоисточников.
Науке известно более 2,5 тыс. загрязнителей природных вод, пагубно
влияющих на здоровье населения, ведущих к гибели рыб, водоплавающих птиц и
животных, а также к гибели растительного мира водоемов. При этом опасны для
водных экосистем не только ядовитые химические, нефтяные загрязнения и
избыток органических и минеральных веществ, поступающих со смывом
удобрений с полей. Природные водоемы не являются естественной средой
обитания болезнетворных микроорганизмов. В отличие от них бытовые сточные
воды всегда содержат различные микроорганизмы, часть которых может быть
болезнетворными. О потенциальной опасности распространения с водой
кишечных инфекций судят по присутствию в ней так называемых индикаторных
микроорганизмов, прежде всего кишечной палочки Коли. По гигиеническим
нормативам в питьевой воде допускается присутствие не более 3 кишечных
палочек в 1 л воды (коли-индекс 3). После обеззараживания воды хлором,
ультрафиолетовыми лучами, озоном или гамма-излучением, вода уже не
содержит жизнеспособных микробных возбудителей брюшного тифа,
дизентерии и других. Однако устойчивость болезнетворных вирусов выше, чем
кишечной палочки. Это заставляет с осторожностью оценивать коли-индекс как
показатель безопасности питьевой воды в отношении вируса инфекционного
гепатита и других вирусов. Полную уверенность в обеззараживании питьевой
воды в настоящее время может дать только ее кипячение. Серьезным
аспектом загрязнения водного бассейна Земли является тепловое загрязнение —
сброс подогретой воды с промышленных предприятий и тепловых
электростанций в реки и озера.
Использование воды из естественных водоемов в качестве охладителя.
Наиболее крупные проблемы термального загрязнения связаны с тепловыми
электростанциями. Выработка электричества с помощью пара неэффективна,
поскольку в этом случае используется 37-39 % энергии, заключенной в угле, и
31 % ядерной энергии. Но, несмотря на все недостатки, тепловые
электростанции продолжают существовать.
Большая часть энергии топлива, которая не может быть превращена в
электричество, теряется в виде тепла. Простейшим способом избавления от этого
тепла является выброс его в атмосферу. Однако более экономичный путь
54
состоит в использовании в качестве охладителя воды, благодаря ее
способностью аккумулировать огромное количество тепла с незначительным
повышением собственной температуры, чтобы затем она сама постепенно
отдавала тепло в воздух.
Серьезную экологическую проблему представляет прямая прокачка
пресной озерной или речной воды через охладитель, и последующее ее
возвращение в естественные водоемы происходит без предварительного
охлаждения.
Электростанции могут повышать температуру воды водоемов на 5-15 °С:
если изначально температура составляет +16 °С, то отработанная на станции
вода будет иметь температуру от +22 до +28 °С. В летний период она может
достигнуть +30...+36 °С. Повышение температуры в водоемах пагубно влияет
на жизнь водных организмов. В процессе эволюции холоднокровные обитатели
водной среды приспособились к определенному интервалу температур. Для
каждого вида существует температурный оптимум, который на определенных
стадиях жизненного цикла может изменяться. Это позволяет организмам
приспосабливаться к более высоким или более низким температурам. Большая
часть водных организмов быстрее приспосабливается к жизни в более теплой
воде, нежели в более холодной. Однако способность к адаптации не имеет
абсолютных максимальных или минимальных пределов и меняется в
зависимости от вида.
В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях
температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к
изменениям температуры окружающей среды. Но в результате сброса в реки и
озера горячих стоков с промышленных предприятий очень быстро
устанавливается новый температурный режим, времени для акклиматизации не
хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.
Тепловой шок — это крайний результат теплового загрязнения.
Результатом сброса в водоемы нагретых стоков могут быть и иные, более
серьезные, последствия. Поскольку температура тела холоднокровных
организмов зависит от температуры окружающей водной среды, повышение
температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и водных
беспозвоночных. В свою очередь, это повышает их потребность в кислороде. В
результате же возрастания температуры воды содержание в ней кислорода
падает. Нехватка кислорода вызывает стресс и даже смерть. В летнее время
повышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать
100%-ную гибель рыб и беспозвоночных, особенно тех, которые обитают у
южных границ температурного интервала. Искусственное подогревание воды
может существенно изменить и поведение рыб — вызвать несвоевременный
нерест, нарушить миграцию. Если разрушающая сила электростанций
превышает способность видов к самовосстановлению, популяция приходит в
упадок.
Повышение температуры воды способно нарушить структуру подводного
растительного мира. Характерные для водоемов с холодной водой водоросли
55
заменяются более теплолюбивыми и при возрастании температур постепенно
ими вытесняются — вплоть до полного исчезновения.
Если тепловое загрязнение усугубляется поступлением в водоем
органических и минеральных веществ (смыв удобрений с полей, навоза с ферм,
бытовые стоки), происходит резкое повышение продуктивности водоема. Азот и
фосфор, служа питанием для водорослей, в том числе микроскопических,
позволяют им резко усилить свой рост. Размножившись, они начинают
закрывать друг другу свет, в результате чего происходит их массовое отмирание
и гниение. Процесс сопровождается ускоренным потреблением кислорода: он
может оказаться полностью исчерпанным, а это грозит гибелью всей экосистемы.
Кроме того, что электростанции способны изменять среду обитания водных
организмов, они могут оказывать на них и физическое влияние. Соленая вода,
использующаяся для охлаждения, оказывает значительное коррозирующее
влияние на металлические поверхности и вызывает высвобождение ионов
металлов, особенно меди, в воду. Ракушечные животные накапливают медь в
таких количествах, что становятся опасными при использовании их в пишу.
Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоемов
наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному
изменению среды обитания человека. Ущерб в результате теплового загрязнения
можно условно разделить на несколько направлений:
• экономический (потери вследствие снижения продуктивности водоемов,
затраты на ликвидацию последствий от загрязнения);
• социальный (эстетический ущерб вследствие деградации ландшафтов);
• экологический (необратимые разрушения уникальных экосистем,
исчезновение видов, генетический ущерб).
Нефть и нефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую
жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой
флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных
алифатических и гидроароматических углеводородов.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными
загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 90-х гг. в океан
ежегодно попадало около 6 млн. т нефти. Наибольшие потери нефти связаны с
ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт
танкерами промывочных и балластных вод — все это обуславливает
присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.
За последние 45 лет, начиная с 1964 г., в Мировом океане пробурено около
2 тыс. скважин, из них только в Северном море оборудовано 1350. Вследствие
утечек ежегодно теряется 0,1 млн. т. нефти. Большие массы нефтепродуктов
поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем
загрязнений из этого источника составляет 2 млн. т/год. Со стоками
промышленности ежегодно теряется 0,5 млн. т. нефти.
56
При попадании в морскую среду нефть сначала растекается в виде пленки,
образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее
толщину, а эта величина дает возможность установить количество нефти в воде.
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в
воду света. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую
(«нефть в воде») и обратную («вода в нефти»). Прямые эмульсии, составленные
из капелек нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для
нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При удалении летучих
фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться
на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на
дно.
Пестициды. Это группа искусственно созданных веществ, используемых
для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды подразделяют на
следующие группы:
• инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми;
• фунгициды и бактерициды—против грибковых и бактериальных
болезней растений;
• гербициды — для уничтожения сорных растений.
Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим
полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве
давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к
биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями.
Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением
большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В
водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов,
фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды подразделяются на
три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты.
Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических и
гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, а также всевозможные хлорированные производные хлородиена
(элдрина). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков
лет и очень устойчивы к биодеградации.
В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы — производные
ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За
последние 45 лет использовано более 1,2 млн. т полихлорбифенилов в
производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов.
Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате
сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходов на свалках.
Последний источник поставляет ПХБ в атмосферу, откуда они с атмосферными
осадками выпадают во всех районах земного шара.
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), или детергенты,
относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение
57
воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (CMC), широко
применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ
попадают в материковые воды и морскую среду.
Присутствие СПАВ в промышленных сточных водах связано с
использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд,
разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение
условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией
оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяются в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества —
это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую
активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение
процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организме. В
зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию
роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению
генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными
свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды,
винилхлорид и, особенно, полициклические ароматические углеводороды
(ПАУ).
Максимальное количество ПАУ в осадках Мирового океана (более 100
мкг/кг массы сухого вещества) обнаружено в тектонически активных зонах,
подверженных
глубинному
термическому
воздействию.
Основные
антропогенные источники ПАУ в окружающей среде — это пиролиз
органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и
топлива.
Тяжелые металлы. Ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк являются
тяжелыми металлами и относятся к числу распространенных и весьма
токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных
промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия,
содержание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах
довольно высокое. Большое количество соединений поступает в океан через
атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и
некоторые другие.
Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При
выветривании осадочных и магматических пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.
т ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т ртути, причем
значительная часть — антропогенного происхождения. Около половины
годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т/год)
различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых
промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно
повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в
высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно
приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 г.
насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата (Япония), причиной которой
58
послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида,
на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть..
Свинец — элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей
среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых
организмах. Свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе
хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и
бытовыми стоками, с дымом и пылью предприятий, с выхлопными газами
двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в
океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С
континентальной пылью океан получает 20-30 т свинца в год.
Сброс отходов в море с целью захоронения. Многие страны, имеющие
выход к морю, производят морские захоронения различных материалов и
веществ, в частности, грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового
шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов,
взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем
захоронений (дампинга) составляет около 10 % от всей массы загрязняющих
веществ, поступающих в Мировой океан.
Основанием для дампинга (от англ. dumping — сваливание в отвал) служит
способность морской среды к переработке большого количества органических и
неорганических веществ без особого ущерба для воды. Однако возможности
среды не беспредельны. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная
мера вследствие несовершенства технологий.
В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные
органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем
содержит (на массу сухого вещества) 32-40 % органических веществ, 0,56 %
азота, 0,44 % фосфора, 0,155 % цинка, 0,085 % свинца, 0,001 % ртути, 0,001 %
кадмия. Во время сброса (прохождения материала сквозь столб воды) часть
загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая
сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно
повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к
быстрому расходованию кислорода в воде и даже к его полному исчезновению,
растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению
сероводорода.
Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах
устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых
вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию
сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются обитающие в воде
организмы. Загрязняющие вещества могут аккумулироваться в тканях и органах
гидробионтов (морских живых организмов) и оказывать токсическое
воздействие на них. Сброс материалов на дно и длительная повышенная
мутность придонной воды приводят к гибели от удушья малоподвижных форм
бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость
роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется
видовой состав данного сообщества.
59
При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее
значение имеет местонахождение районов дампинга, определение динамики
загрязнения морской воды и донных отложений. Для определения максимально
возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех
загрязняющих веществ в составе валового сброса.
Итак, эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются
на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях. Длительное
действие загрязняющих веществ приводит к обеднению экосистемы. Для
защиты источника хозяйственно-питьевого водоснабжения выделяется
специальная территория, называемая зоной санитарной охраны. На этой
территории устанавливается особый режим, значительно ограничивающий
возможность загрязнения воды и снижения ее качества в месте водозабора.
Кроме того, современные градостроительные проекты предусматривают в
местах сброса сточных вод строительство специальных очистных сооружений.
Очень важно также поддерживать способность водоемов к самоочищению,
которая обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их бактерий,
водорослей, водных растений, моллюсков и зависит от температуры воды,
содержания в ней кислорода, скорости течения.
3.4. Изменение состояния биосферы.
В связи с увеличением масштабов хозяйственной деятельности человека,
особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может
привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни
на планете. Биосфера – оболочка Земли, являющаяся областью
существования живого вещества или затронутая жизнедеятельностью
живых организмов. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу
и верхнюю часть литосферы.
Влияние загрязнений атмосферного воздуха, почвы и гидросферы на
растительный и животный мир, а также на здоровье человека рассматривалось в
предыдущих разделах этой главы. В целом, можно обобщить, что в настоящее
время обозначились перспективы уничтожения животных и растений многих
видов и в таких масштабах, перед которыми меркнут как естественные, так
и вызванные человеком вымирания видов в течение предыдущих миллионов
лет.
В завершающие годы XX века темпы исчезновения видов резко возросли и
значительно превзошли темпы эволюционного образования новых видов. Это
происходит в результате ускоренного расселения человека по прежде
необитаемым зонам, широкого распространения токсичных химических
веществ и безжалостной эксплуатации природы. По оценкам Международного
союза охраны природы и природных ресурсов, в среднем исчезает ежегодно
один вид. В общем, около 1000 видов птиц и животных в настоящее время
находятся под угрозой вымирания.
Исчезновение какого-либо вида растений может привести к вымиранию от 10
до 30 видов насекомых, высших животных или других растений. Исследование
60
перспектив выживания всех форм растительной и животной жизни, включая и
малоизвестные виды папоротников, кустарников, насекомых и моллюсков,
показывает, что громадное их количество имеет весьма слабые надежды на
дальнейшее существование.
Для растений наибольшую опасность представляют сернистый газ,
фтористые соединения, хлор и окислители. Фтор опасен тем, что он способен
накапливаться в организмах животных, растений, в почве и воде до высоких
концентраций, создающих серьезную угрозу для жизни. Особенно
чувствительны к фтору сосна, пихта, ель.
Повышение уровня загрязнения воздуха сернистым газом вызывает либо
хроническое, либо острое кратковременное поражение листьев растений.
Большую опасность представляют сульфаты, попадающие в почву с
осадками. Повреждение листьев растений происходит в результате постепенного накопления в их тканях избыточного количества сульфатов. Кроме
того, сульфаты окисляют почву и снижают плодородие.
Биосфера является объектом мониторинга, то есть системы слежения за
природными процессами и явлениями. Помимо наблюдения, задачами
мониторинга являются также оценка состояния среды и прогнозирование ее
изменений.
На решении задач мониторинга, на разработке проблем предельно точного
изучения и учета сложного комплекса взаимосвязей в биосфере и
приспособления деятельности человеческого общества к задачам поддержания
ее стабильности сосредоточены усилия многих стран на международном и
региональном уровнях.
Под угрозой исчезновения видов флоры и фауны находятся 415 видов
животных, 533 вида растений, 17 видов грибов. 6 видов беспозвоночных и 123
вида позвоночных занесены в Красный список Международного союза охраны
природы. Недостаточна охрана редких представителей нашей фауны
(уссурийский тигр, дальневосточный леопард, белый медведь, калан, морж,
морской котик и все китообразные). Сохранение многих видов животных
(сайгак, дзерен, кубанский и дагестанский туры, манул и др.) требует
специально разработанных мероприятий на федеральном уровне.
Основу природно-заповедного фонда России составляют 100
государственных природных заповедников и 35 национальных парков (33,5 и
6,99 млн.га.). Поддерживая ландшафтное и биологическое разнообразие, они
препятствуют усилению негативных процессов, ведущих к деградации
биосферы. Одновременно они выполняют важные научные
социальнокультурные функции, являясь полигонами для изучения естественных
экосистем, и способствуют экологическому воспитанию населения.
В то же время они не оснащены всем необходимым оборудованием и
имуществом, стареет их инфраструктура, ухудшаются охрана и научные
исследования. Практически не функционируют станции фонового мониторинга,
не выполняются международные обязательства по его комплексному
осуществлению в биосферных заповедниках, входящих в международную сеть
биосферных резерватах ЮНЕСКО.
61
3.5. Экология городов.
В некотором приближении город можно сравнить с единым сложно
устроенным организмом, который активно обменивается веществом и энергией с
окружающими его природными и сельскохозяйственными территориальными
комплексами и другими городами. Важно отметить, что город можно разделить
на две основные подсистемы:
• территориальная общность людей (все горожане), которая составляет
неотъемлемую часть города и является смыслом его существования;
• все материальные объекты.
Города служат центрами притяжения для людских и материальных
ресурсов. В крупных городах концентрируются высококвалифицированные
специалисты и рабочие, научная и творческая интеллигенция, а также хранятся
огромные материальные, культурные, исторические и научные ценности. В
города поступают промышленное сырье и полуфабрикаты, готовая продукция,
плоды
сельскохозяйственного
производства.
Одновременно
города
«экспортируют» промышленную продукцию, выбрасывают в окружающую
среду огромное количество отходов. Они становятся центрами техногенных
биогеохимических провинций. Фактически любой крупный город — как при
«импорте» вещества и энергии, так и при «экспорте» готовой продукции и
своих отходов — связан со всей планетой. Выбрасываемые заводскими трубами
больших городов химические вещества (например, тяжелые металлы)
включаются в глобальный круговорот и выпадают на поверхность земли вплоть
до ледников Антарктиды и Гренландии. Но наиболее существенное влияние
города оказывают на свое непосредственное окружение.
При оценке воздействия неблагоприятных факторов на организм человека
учитываются степень их влияния на здоровье человека, уровень и характер
изменений функционального состояния организма, а также возможности
развития отдельных нарушений, для чего проводят нормирование вредных
факторов, учитывая предельно допустимые уровни или предельно допустимые
концентрации.
Предельно допустимым уровнем (ПДУ), или предельно допустимой
концентрацией (ПДК), называется максимальное значение фактора, при
котором этот фактор, воздействуя на человека (изолировано или в сочетании с
другими факторами), не вызывает у него и у его потомства биологических
изменений (даже скрытых или временно компенсируемых), в том числе
заболеваний,
изменений
реактивности,
адаптационно-компенсаторных
процессов, иммунологических реакций, нарушений физиологических циклов, а
также психологических нарушений (снижение интеллектуальных и
эмоциональных способностей, умственной работоспособности). ПДК и ПДУ
устанавливают для производственной и окружающей среды. При этом
руководствуются следующими принципами:
• приоритет медицинских и биологических показаний к установлению
санитарных
62
регламентов
перед
прочими
показаниями
(техническими,
экономическими и т. д.);
• пороговость действия неблагоприятных факторов (в том числе
химических соединений с мутагенным или канцерогенным эффектом
действия, ионизирующего излучения);
• опережение разработки и внедрения профилактических мероприятий по
отношению к появлению вредных факторов.
Поступление веществ в города. Для нормального функционирования
города нуждаются в разнообразных продуктах и сырье. Ниже приведены цифры
поступления различных веществ в город с населением 1 млн. человек (млн.
т/год):
Чистая вода
Воздух
Минерально-строительное сырье
Уголь
Сырая нефть
Сырье черной металлургии
Природный газ
Жидкое топливо
Горнохимическое сырье
Сырье цветной металлургии
Техническое растительное сырье
Сырье пищевой промышленности,
готовые продукты питания
470,0
50,2
10,0
3,8
3,6
3,5
1,7
1,6
1,5
1,2
1,0
Энергохимическое сырье
0,22
0,5
Как видно из этих данных, больше всего город потребляет чистой воды.
Большая часть воды из города поступает в природные водотоки, но уже в виде
сточных вод, загрязненных различными примесями.
В городах постоянно осуществляется сжигание топлива, которое
сопровождается потреблением кислорода, идущего в первую очередь на
окисление соединений водорода и углерода. Подсчеты показывают, что воздуха
миллионный город в год потребляет около 50 млн. т.
Следующий по величине поток поступающего в город-миллионер
вещества — минерально-строительное сырье, которое служит источником
поступления пыли в атмосферу.
Среди техногенных потоков важны различные виды топлива: уголь, сырая
нефть, природный газ, жидкое топливо. Соотношение видов топлива может
быть разным, но каждый город-миллионер получает в год до 7-8 млн. т
условного топлива.
63
Значительное место занимает поставка сырья для промышленных
предприятий. В зависимости от индустриальной специализации города сырье
может быть самым различным.
Особое место занимают продукты, используемые в пищевой
промышленности и поступающие непосредственно в продовольственные
магазины, на рынки и предприятия общественного питания. Жители города
потребляют за год около 1 млн. т. пищевых продуктов (с учетом отходов при
обработке).
Таким образом, в город-миллионер поступает за год около 29 млн. т
различных веществ (без учета воды и воздуха); при транспортировке и
переработке они дают значительное количество отходов, многие из которых
оказывают отрицательное воздействие на объекты окружающей среды.
Загрязняющие вещества попадают в атмосферу, водоемы и подземные
водоносные горизонты, а также в почву.
Атмосферные выбросы города. Состав промышленных и бытовых
выбросов города-миллионера, поступающих в атмосферу, весьма разнообразен.
Самая большая доля в составе атмосферных выбросов принадлежит воде
(водяному пару и аэрозолям) и углекислому газу, затем следует сернистый
ангидрид, оксид углерода и пыль. Следует подчеркнуть, что внутригодовое
распределение этих выбросов достаточно неравномерно. Максимальные
поступления в атмосферу отмечаются в зимние месяцы, когда на полную
мощность работают тепловые электростанции и котельные.
Еще один важный компонент загрязнений нижнего слоя атмосферы —
углеводороды, которых выбрасывается ежегодно до 108 тыс. т.
Следующая рассматриваемая группа веществ, поступающих в воздух
городов, содержится в количествах на 1-2 порядка меньше, чем предыдущие.
Сюда относятся органические вещества — фенолы, спирты, растворители,
жирные кислоты, бензол. Примерно в одинаковых количествах выбрасываются в
атмосферу сероводород и хлор в сочетании с аэрозолями соляной кислоты.
Количество выбросов группы наиболее токсичных для человека и объектов
живой природы веществ — свинца, ртути, мышьяка, кадмия, бензапирена —
составляет до нескольких тонн в год.
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу оставляют свой «след на
земле». Данные о зонах выброса загрязняющих веществ вокруг городов и
окружающих территорий представляют огромный интерес, так как наглядно
демонстрируют воздействие городов на эти территории, в том числе на
сельскохозяйственные угодья, зоны отдыха, водоемы, заповедные ландшафты и
т. д.
Примерно 44% населения страны (65 млн. чел.) живут в городах, в
которых превышены установленные нормы загрязнённости воздуха. Данные
по количеству городов с превышением ПДК некоторых вредных примесей в
воздухе представлены в табл. 3.1.
64
Таблица 3.1.
Количество городов в России с превышением ПДК некоторых вредных
примесей в воздухе
Вещество
Взвешенные вещества
Диоксид азота
Формальдегид
Количество городов
73
96
103
В табл. 3.2.
приведены данные о городах с наибольшим уровнем
загрязнения атмосферного воздуха.
Таблица 3.2.
Города с наибольшим уровнем загрязнения воздуха (2005 г.)
Город
Ангарск
Архангельск
Вещества,
Город
определяющие
высокий уровень
загрязнения атмосферного воздуха Новгород
Формальдегид,
бенз(а)пирен
Сероуглерод, формальдегид, метилмеркаптан
Благовещенск, Формальдегид, взвеАмурская
шенные вещества
область
Бийск
Братск
Иркутск
Кемерово
Новокузнецк
Новороссийск
Формальдегид,
Омск
взвешенные
вещества, диоксид
азота
Диоксид
азота, фор- Ростов-намальдегид, фторис- Дону
тый
водород,сероугФормальдегид,
Санктлерод
взвешенные
Петербург
вещества, диоксид
азота
Сероуглерод,
Саратов
аммиак,
формальдегид, сажа
65
Вещества, определяющие
высокий уровень
загрязнения атмосферного
воздуха
Взвешенные вещества,
аммиак, диоксид азота,
бенз(а)пирен, формальдегид
Формальдегид, взвешенные
вещества, фтористый
водород, диоксид азота
Формальдегид, диоксид азота,
оксид азота, взвешенные
вещества
Формальдегид, ацетальдегид, сажа
Диоксид азота, формальдегид, взвешенные
вещества
Фенол, диоксид азота,
аммиак, бенз(а)пирен
Диоксид азота, формальдегид, взвешенные
вещества
Красноярск
Краснодар
Бенз(а)пирен, взве- Селеншенные вещества, гинск
хлор
Фенол, формальдегид, взвешенные вещества
Кызыл
Бенз(а)пирен, формальдегид,
взвешенные
вещества
Липецк
Фенол, аммиак,
формальдегид,
диоксид азота
Магадан
Фенол, формальдегид, диоксид азота
Магнитогорск Диоксид азота, фенол, взвешенные
вещества
Москва
Аммиак, диоксид
азота,
формальдегид
Нижний Тагил Фенол, формальдегид, сероуглерод
Формальдегид, фенол,
сероуглерод, метилмеркаптан
Ставрополь
Формальдегид, диоксид
азота, фенол
Сызрань
Формальдегид, диоксид
азота
Тюмень
Взвешенные вещества,
формальдегид, свинец
Улан-Удэ
Взвешенные вещества,
формальдегид, диоксид азота
Хабаровск Бенз(а)пирен, диоксид серы,
диоксид азота, формальдегид, аммиак
Чита
Бенз(а)пирен, формальдегид,
взвешенные вещества, диоксид азота
ЮжноСажа, взвешенные вещества,
Сахалинск диоксид азота
Твердые и концентрированные городские отходы. Ежегодно городмиллионер «производит» и по преимуществу накапливает на окружающих
его территориях около 3,5 млн. т твердых и концентрированных отходов.
Концентрированные отходы представляют собой осадки, накапливающиеся в
отстойниках, и концентраты жидких отходов.
Наибольшую массу среди городских отходов составляют зола и шлаки
тепловых электростанций и котельных — около 16%. Вместе со шлаками
предприятий черной и цветной металлургии, горелой землей и пиритными, или
колчеданными, огарками их удельный вес составляет 30 % от всех твердых
отходов. В качестве примера вредного влияния городских отходов можно
привести воздействие пиритных огарков. Их складирование требует больших
площадей ценных земель. Атмосферные осадки вымывают из отвалов огарков
ряд токсических веществ (например, мышьяк), которые загрязняют почву и
водоемы.
Доля галитовых отходов (в основном — вследствие деятельности
целлюлозно-бумажных и химических предприятий) достигает 400 тыс. т, или
11% всей массы отходов. Примерно такова и доля древесных отходов. По 10 %
приходится на твердые бытовые и отходы сухарных заводов. Пищевая
промышленность дает еще около 4 % отходов.
66
Особенно неблагоприятное влияние на окружающую среду оказывают
концентрированные осадки от стоков химических заводов — примерно 90 тыс.
т/год.
Фосфогипс и строительный мусор составляют около 5,5 % всех отходов,
хлорид кальция — менее 1 %, различные растворители (спирты, бензол, толуол
и др.) — 2 %.
Массовая доля остальных отходов, которые город-миллионер «поставляет» в
окружающую среду в твердом или концентрированном состоянии, несколько
превышает 25 %. Эта часть отходов (резина, клеенка, полимерные отходы, кожа,
шерсть и пр.) сжигается на городских свалках и в значительной степени
превращается в атмосферные загрязнения, весьма неблагоприятно влияющие на
среду обитания людей.
Городские сточные воды. Город с миллионным населением ежегодно
сбрасывает через канализационную сеть и помимо нее до 350 млн т
загрязненных сточных вод (включая ливневые и талые воды с промышленных
площадок, городских свалок, стоянок автотранспорта и т. д.). В сточных водах
миллионного города обнаруживаются биологически активные химические
элементы: фосфаты, синтетически активные вещества, нефтепродукты, фтор,
цинк, медь, мышьяк и т. д. Естественно, что содержание этих веществ в сточных
водах обусловлено промышленной специализацией населенного пункта (в
полной мере это, конечно, относится к загрязнению атмосферного воздуха
и твердым отходам).
Таким образом, сточные воды городов играют важную роль в общем балансе
веществ, поступающих в города и удаляемых из них. «Шлейф» водных
загрязнений от больших городов распространяется по естественным водотокам
на десятки и даже сотни километров и может отрицательно воздействовать на
источники питьевого водоснабжения, расположенные ниже по течению от
места выпуска городских сточных вод.
Суммарное
энергопотребление.
Города
являются
огромными
накопителями и выделителями энергии. В рамках принятой модели можно
считать, что город с миллионным населением ежегодно потребляет энергии
около 4,5 • 1015 кДж, или 1,5 • 1013 кДж/км2. Последняя цифра несколько
превышает величину энергии, поступающей от Солнца на уровне 56° с. ш.
Концентрируя большое количество энергии, города часть ее выделяют в
окружающую среду. В городе температура воздуха всегда выше, чем на
территориях вокруг него. Это обусловлено как техногенной деятельностью, так
и нагревом солнцем асфальтовых, бетонных и каменных поверхностей улиц,
площадей, стен и крыш домов и т. д. В больших городах с плотной застройкой
температура воздуха может быть выше на 5°С по сравнению с окружающей
местностью. При сильных морозах температура в центре крупного города
иногда бывает на 9-10°С выше, чем на окраине.
В Российской Федерации задействовано около 4200 предприятий
коммунальной энергетики, эксплуатирующих более 32 тыс. котельных
67
суммарной мощностью более 150 тыс. Гкал/ч, 70 тыс. км муниципальных
теплосетей и около 400 тыс. км воздушных и кабельных электросетей.
Ежегодно, как правило, отмечается низкий уровень подготовки систем
жизнеобеспечения к эксплуатации в холодный период года (на уровне 70—
80%).
Особую тревогу вызывает создание запасов топлива для котельных,
дизельных электростанций и других коммунальных объектов (в отдельных
регионах от 1,5 до 20% от необходимого минимального 100-дневного запаса).
Такое положение дел негативно сказывается на безаварийном
функционировании систем жизнеобеспечения. Так, только в течение
отопительного сезона 2005—2006 годов в 50 регионах Российской Федерации
произошло 89 крупных аварий и чрезвычайных происшествий.
Отмечаемое в последние годы увеличение аварийности, прежде всего,
связано со значительным физическим износом основных фондов
коммунальной инженерной инфраструктуры городов: на системах
теплоснабжения — 56,7%, электроснабжения — 67,8%, водоснабжения —
53,7%, водоотведения — 51,8%.
Из-за тяжести аварий увеличивается время, затрачиваемое на их
устранение. Если в 90-е годы 60% аварий устранялось в течение 10— 15 часов
и население не слишком болезненно ощущало последствия, то в настоящее
время в срок до суток ликвидируется не более 25% аварий.
К нарушениям в работе жизненно важных инженерных систем и
аварийным
ситуациям
нередко
приводят
стихийные
бедствия.
Коммунальные службы не всегда готовы противостоять сильным морозам, в
результате многие инженерные системы размораживаются. Большое
количество жилых домов, школ, больниц, детских садов остаются без тепла и
света, что вынуждает население ставить печи-буржуйки, освещать квартиры
керосиновыми лампами или свечами. В ряде случаев приходится
переселять людей или размещать их в железнодорожных вагонах.
Во многих регионах не созданы достаточные запасы материальнотехнических средств для оперативного устранения аварийных ситуаций на
системах жизнеобеспечения (насосного оборудования, труб с утеплителем,
установок для отогрева сооружений, замороженных коммуникаций и др.).
Экология городского населения. Город формирует многие стороны
жизнедеятельности человека. При оценке степени экологической комфортности
города имеются в виду, в частности, уровень социального благополучия
(бюджеты семей, обеспеченность жильем, использование сферы услуг, учеба
детей, состояние здоровья, качество медицинского обслуживания и социального
обеспечения и т. д.), степень экологической безопасности и правовой
защищенности, занятость и удовлетворенность своей работой (характер и сфера
занятости, взаимоотношения на работе, транспортная или пешеходная
доступность места работы и т. д.), условия для полноценного отдыха и
восстановления сил, степень полноты информационного обеспечения, условия
для преемственности культурных традиций и др.
68
Важное место в ряду таких характеристик принадлежит состоянию
общественного здоровья, которое можно охарактеризовать как санитарнодемографическими параметрами (продолжительность жизни, общая смертность,
младенческая смертность, заболеваемость, инвалидность и др.), так и рядом
функций, им определяемых.
Так, к числу фундаментальных функций общественного здоровья можно
отнести:
• воспроизводство последующих поколений (рождаемость);
• конкретный живой труд, осуществляемый людьми в различных
профессиональноспециализированных сферах общественного производства;
• воспитание и обучение последующих поколений.
Указанные функции здоровья горожан в высокой степени зависят от
характеристик локального экосоциокультурного комплекса, сложившегося в
течение
определенного
исторического
времени
и
составляющего
антропоэкологическую систему города. Сюда относят производственные,
энергетические, коммуникационные, управленческие и другие системы, которые
обеспечивают функционирование города как единой мегаструктуры.
3.6. Сочетанное действие неблагоприятных факторов среды.
В условиях среды обитания, особенно в производственных условиях,
человек подвергается, как правило, многофакторному воздействию, эффект
которого может оказаться более значительным, чем при их изолированном
действии.
Установлено, что токсичность ядов в определенном температурном
диапазоне является наименьшей, усиливаясь как при повышении, так и при
понижении температуры воздуха. Главной причиной этого является изменение
функционального состояния организма: нарушение терморегуляции, потеря
воды при усиленном потоотделении, изменение обмена веществ и ускорение
биохимических процессов. В частности, учащение дыхания и усиленное
кровообращение приводят к повышению проникновения ядов в ткани
организма. Расширение сосудов кожи и слизистых повышает скорость
всасывания токсических веществ через кожу и дыхательные пути. Так, усиление
токсичности действия при повышенных температурах воздуха отмечено в
отношении многих летучих ядов, например, паров бензина, паров ртути, оксида
азота. Низкие температуры повышают токсичность бензола, сероуглерода и др.
Возрастание влажности воздуха также увеличивает опасность отравлений,
особенно отравляющими газами. Причиной этого служит усиление процессов
гидролиза, повышение задержки ядов на поверхности слизистых оболочек,
изменение агрегатного состояния ядов. Растворение ядов с образованием слабых
растворов кислот и щелочей усиливает их раздражающее действие.
Изменение атмосферного давления также влияет на токсический эффект.
При повышенном давлении усиление токсического эффекта происходит
69
вследствие двух причин. Имеет значение, во-первых, наибольшее поступление
ядов вследствие роста парциального давления газов и паров в атмосферном
воздухе и ускоренного перехода их в кровь, а во-вторых, изменение функций
дыхания, кровообращения и центральной нервной системы. Пониженное
атмосферное давление усиливает действие таких ядов, как бензол, алкоголь,
оксиды азота.
Из множества сочетаний неблагоприятных факторов наиболее часто
встречаются пылегазовые комбинации. Газы адсорбируются на поверхности
частиц, в результате чего локальная концентрация адсорбированных газов
может превышать их концентрацию непосредственно в газовой фазе.
Токсичность аэрозолей в значительной мере зависит от адсорбированных в них
газов.
Рассматривая сочетанное действие неблагоприятных факторов физической
и химической природы, следует отметить, что на высоких уровнях воздействия
наблюдаются потенцирование, антагонизм и независимый эффект. На низких
уровнях, как правило, встречаются аддитивные зависимости, получаемые путем
сложения (от лат. additivus — прибавляемый). Известно усиление эффекта
токсического действия свинца и ртути, бензола и вибрации, карбофоса и
ультрафиолетового излучения, шума и марганецсодержащих аэрозолей.
Изменение функционального состояния ЦНС и сердечнососудистой
системы под воздействием шума и вибрации способствует усилению
токсического эффекта промышленных ядов. Так, шум усиливает токсический
эффект оксида углерода, стирола и др. Вибрация, изменяя реактивность
организма, повышает его чувствительность к другим факторам, например
кобальту, кремниевой пыли, дихлорэтану; оксид углерода также более токсичен
в сочетании с вибрацией.
Ультрафиолетовое излучение, оказывая влияние на взаимодействие газов в
атмосферном воздухе, способствует образованию смога. Вместе с тем
ультрафиолетовое облучение может понижать чувствительность организма к
некоторым вредным веществам вследствие усиления окислительных процессов
в организме. Так, токсичность оксида углерода при ультрафиолетовом
облучении снижается благодаря ускоренной диссоциации карбоксигемоглобина и более быстрому выведению яда из организма.
Тяжелый физический труд сопровождается повышенной вентиляцией
легких и усилением скорости кровотока, что приводит к возрастанию
количества яда, поступающего в ткани. Кроме того, интенсивная физическая
нагрузка может приводить к истощению механизмов адаптации с последующим
развитием профессионально обусловленных заболеваний.
Оценивая сочетанное влияние неблагоприятных факторов на организм,
следует отметить, что, как правило, ранние изменения в организме не
специфичны для действия какого-либо из них и отражают лишь напряжение и
срыв приспособительных реакций.
При продолжающемся воздействии сверхдозового уровня растет частота
профессионально обусловленных общих заболеваний или формируются
различные формы таких заболеваний.
70
К профессиональным заболеваниям, вызываемым воздействиями внешних
физических факторов, относят: вегетативно-сосудистую дистонию (вследствие
воздействия ионизирующих излучений), вибрационную болезнь (из-за
вибрации), кохлеарный неврит (при систематическом воздействии
производственного шума), ухудшение зрения от воздействия электромагнитных
излучений и др.
Таким образом, человек живет в окружении разнообразных химических
веществ. Каждое из новых химических веществ способно стать причиной
отравления или химической болезни.
Причиной химического отравления могут стать, например, лекарства.
Нельзя использовать препараты с истекшим сроком годности. Отравления
лекарствами нередки среди пожилых людей, которые путают названия,
превышают дозировки; попадают в больницу и дети, часто не отличающие
разноцветные таблетки от витаминов.
Другой источник химических отравлений — товары бытовой химии: красители, клеи, стиральные порошки, отбеливатели, средства для выведения
пятен на одежде, для борьбы с насекомыми и т.д.
В нашей стране — более миллиона случаев отравлений в год, до 50 тысяч
человек при этом не удается спасти. И тенденция к росту этих показателей
сохраняется не только у нас, но и во всем мире.
Химическая травма наносит удар сразу по многим органам и системам
организма, но всегда сопровождается поражением психики — так реагируют
на действие ядовитых веществ нервные клетки, наиболее уязвимые в
организме.
При лечении отравлений нужны специальные диагностические лаборатории,
сложное оборудование: аппараты "искусственная почка" и "искусственные
легкие", гемосорбционные колонки. Поэтому в больницах создаются
специализированные токсикологические отделения.
Основной способ принести облегчение пострадавшему — освободить его
организм от яда. Вещества водорастворимые удаляют промыванием кишечника,
усилением мочеотделения, резко активизируя работу почек. Жиросодержащие
яды выводят при помощи гемосорбции — очистки крови в особых колонках с поглотителями.
В настоящее время предпринимаются попытки снизить уровень загрязнения
окружающей среды. Изучение систем защиты организма от чужеродных веществ ксенобиотиков может помочь выиграть время — дать возможность ослабить
вредное действие загрязнений, повысив эффективность работы защитных систем
(фармацевтическим путем). Особенно важно это для детей — они очень
чувствительны к чужеродным химическим веществам, а механизмы защиты у них
еще не развиты в полной мере.
Вопросы для самопроверки.
1. Дайте определение следующих понятий:
Зона чрезвычайной экологической ситуации; Зона экологического бедствия;
ЧС экологического характера.
71
2. Приведите классификацию ЧС экологического характера.
3. Изменения состояния суши включают следующие процессы:
4. Каковы причины загрязнения почв?
5. Перечислите основные загрязнители почвы.
6. Каковы причины опустынивания?
7. Охарактеризуйте влияние опустынивания на экономическое состояние
страны.
8.Каковы основные источники загрязнения атмосферы?
9. Перечислите виды атмосферных загрязнителей.
10. Каково влияние атмосферных загрязнителей на биоэкологию?
11.Экологическое значение шума.
12.Охарактеризуйте влияние радиации на живые организмы.
13.Охарактеризуйте современное состояние гидросферы в России.
14. Характеристика основных загрязнителей природных вод и их влияние
на живые организмы.
15. Температурный баланс воды и его значение для биот.
16. Факторы, влияющие на состояние биосферы.
17. Перечислите экологические проблемы крупных городов.
18. Характеристика атмосферных выбросов крупного города.
19. Охарактеризуйте сочетанное влияние неблагоприятных факторов
окружающей среды на городское население.
20. Влияние абиотических (химических и физических) факторов среды на
здоровье населения.
Глава 4. Влияние экологических факторов на состояние здоровья человека
4.1. Характеристика
естественных
факторов
внешней
среды,
воздействующих на организм человека
Особенности формирования приспособлений к среде обитания у человека
В настоящее время существует несколько научных дисциплин, которые
исследуют закономерности и особенности взаимоотношений человека и
окружающей среды с разных позиций. Одной из них является экологическая
физиология – наука, сформировавшаяся на стыке экологии и физиологии.
Следовательно, экологическая физиология изучает механизмы приспособления
и функционирования живых организмов в разных экологических условиях.
Экологическая физиология человека в англоязычных странах больше
известна как физиология окружающей среды и основными ее направлениями
являются: физиология пустынь, арктическая физиология, физиология
высокогорья, подводная физиология и космическая физиология.
Исследования влияния факторов среды на человека в большей степени связаны
с воздействием на него необычных факторов среды и с так называемыми
индивидуальными адаптациями, возникающими в течение жизни у каждого
отдельного субъекта. При анализе средовых воздействий на человека, несмотря
на комплексный их характер (действие комплекса факторов), всегда можно
72
выделить главный, основной фактор, оказывающий наиболее сильное влияние.
Например, в пустыне это высокая температура, а в высоких широтах, наоборот,
холод. Для высокогорья таким главным фактором будет гипоксия, в
космическом аппарате - невесомость, а на глубине высокое давление. Однако
не всегда можно с уверенностью сказать, какое воздействие главное, а какое
второстепенное. Например, в высокогорье на людей влияет не только гипоксия,
но и повышенный фон ультрафиолетовой радиации и, конечно же, низкие
температуры, особенно коварные в сочетании с гипоксией. В Арктике человек
подвергается не только низкотемпературному воздействию, но и влиянию
мощных магнитных возмущений, совершенно иному световому режиму, с
продолжительной полярной ночью зимой.
Все факторы среды можно разделить на биотические и абиотические. В
дальнейшем изложении нас в большей степени будут интересовать последние.
Все абиотические факторы, в свою очередь, удобно поделить на естественные,
природные и антропогенные факторы, связанные,
прежде всего, с
производственной деятельностью человека. К ним можно отнести, например,
повышенный радиационный фон, выбросы различных загрязнителей в
атмосферу и водные бассейны и т.д.
Одним из естественных основных факторов среды, воздействующих на
человека, является солнечная радиация.
СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ
Хотя мы живем на Земле, в силу огромного размера самого Солнца, мы
фактически живем в его атмосфере. А.Л.Чижевский - творец гелиобиологии
писал по этому поводу: « В нас глубоко укоренилась привычка считать, что
Солнце чрезвычайно удалено от нас. Однако данный взгляд в корне неверен.
Его ошибочность происходит оттого, что мы не учитываем одного важнейшего
фактора размеров самого светила и связанных с этим размером массы тела и
величины излучающей поверхности, т.е. силы притяжения Солнца и силы его
радиации».
Температура в недрах солнца составляет 13000000, а на
поверхности около 6000  С. Из всей энергии, излучаемой солнцем, на Землю
попадает лишь двухмиллиардная ее часть. Тем не менее, ежегодно наша
планета получает около 1500 квадриллионов киловатт часов энергии. Из этого
количества 47% поглощается атмосферой, поверхностью материков, морей и
океанов, около 30% отражается назад в космическое пространство, чуть менее
23% расходуется в гидрологическом цикле и только 0,02% улавливается
зелеными растениями и служит источником энергии всему живому на Земле.
Энергия солнца определяет не только жизнь как явление, но и оказывает
влияние практически на все погодообразующие процессы на Земле, в том
числе воздушные и морские течения. В недрах солнца непрерывно
совершаются термоядерные реакции, результатом которых являются
электромагнитные волны и корпускулярный поток, представляющий собой
выброс мельчайших частиц солнечного вещества в космическое пространство.
73
Электромагнитные волны неоднородны и включают в себя  -лучи с длиной
волны до 1 А
 до 20 А ), ультрафиолетовые лучи
(- до 400 нм или 4000 А), световые лучи видимого спектра ( от 400 до 750
нм), инфракрасные лучи ( -от 760 нм до 500 мкм) и радиоволны ( > 1 мм). В
состав элементарных частиц, испускаемых солнцем, входят протоны,
электроны, мезоны и нейтрино - нейтральные частицы, для которых нет
преград. Они практически не взаимодействуют с веществом и легко проникают
через все предметы. Если волны проходят расстояние от солнца до Земли за 8
минут, то частицам для преодоления такого же пути требуется от 1 до 2 суток.
Энергетический выход от солнца - величина достаточно постоянная. То, что
на Земле в разные сезоны температура колеблется в относительно широких
пределах, связано с тем, что южное и северное полушария в эти периоды поразному подставлены под поток солнечного излучения.
Солнечная
активность также испытывает циклические колебания. Отмечены 27-дневные
(27 дней - период обращения солнца), годовые, 5-6 летние и т.д. циклы.
Наибольшее значение имеют 11-летние циклы солнечной активности - именно
с ними связаны отклики со стороны биосферы Земли. Изменения активности
солнца проявляются в виде так называемых солнечных пятен. Пятна это
отдаленные аналоги того, что мы называем на Земле ураганом или бурей.
Начало изучению влияний циклических колебаний солнечной активности на
биосферу Земли было положено в трудах выдающегося русского биофизика
А.Л. Чижевского.
Ему удалось убедительно продемонстрировать
существование четкой взаимосвязи между тем, что происходит на Солнце и
самыми разнообразными проявлениями жизни. Так оказалось, что пики
страшных эпидемий чумы, холеры и многих других болезней, имевших место в
прошлом, совпадали практически точно с 11-летними пиками активности
солнца. Циклы солнечной активности влияют не только на частоту заболеваний
и количество смертей, но параллельно стимулируют и рождаемость.
Если от глобальных влияний перейти к более привычным воздействиям
солнечной радиации, то разговор необходимо начать, несомненно, с
ультрафиолетовой части спектра, как наиболее активной в биологическом
отношении. Жесткий ультрафиолет (от 190 до 290 нм) задерживается
атмосферой, и на Земле мы имеем дело с ультрафиолетовыми лучами, начиная
с 290 нм. Жесткий ультрафиолет регистрируется в тех районах Земли, где в
верхних слоях атмосферы возникают так называемые «озоновые дыры».
Биологическое действие ультрафиолетовой радиации проявляется, прежде
всего, в губительном влиянии на микроорганизмы. Именно это свойство
используется для стерилизации операционных, родовых и других помещений,
где необходимо поддержание высокой степени чистоты. Ультрафиолет
известен также как фактор, достаточно сильно влияющий на организм
человека: при воздействии на кожу он вызывает ее покраснение (эритему), а
при передозировке могут возникать солнечные ожоги различной степени
тяжести. Длительное воздействие ультрафиолетовых лучей приводит к
возникновению так называемого загара, возникающего в результате отложения
74
в коже пигмента- меланина. Под влиянием ультрафиолетовой части спектра в
коже образуется витамин D3 (холекальциферол).
Избыточное воздействие ультрафиолета вызывает появление так
называемой фотоофтальмии - своеобразного поражения конъюнктивы глаза,
объективно выражающееся в покраснении, отечности, появлении слезотечения
и светобоязни. Такие явления очень часто наблюдаются в горах, в результате
сильного воздействия на глаза отраженного от снега света. Аналогичные
явления могут наблюдаться в пустыне, где повышено отражение от песка, в
высоких широтах, где уменьшен атмосферный защитный слой, а также у
людей, пренебрегающих защитными средствами при работе с электросваркой.
В периоде острых проявлений необходимо защитить глаза от прямого
воздействия света. Для этого некоторое время целесообразно пребывание в
темном помещении или применение специальных защитных очков, которые
оказываются весьма полезными в качестве профилактического средства.
Видимая часть спектра – это свет с длиной волны от 400 до 760 нм. Видимая
радиация, поглощаясь поверхностью тела, сообщает ему тепло. Наиболее
важным является специфическое воздействие
этой части спектра на
фоторецепторы глаза, благодаря чему мы получаем зрительную информацию
о происходящих вокруг нас явлениях. C видимым спектром связаны и широко
распространенные в природе явления фотопериодизма. Многие из
биологических ритмов имеют в качестве внешнего датчика (синхронизатора)
циклические колебания освещенности, в частности суточные ритмы сон –
бодрствование, температуры тела и др. В последнее время появилось огромное
количество исследований, посвященных так называемым сезонным
аффективным расстройствам (САР). Эти расстройства возникают у
чувствительных к свету людей в основном в северных странах и выражаются
они
в снижении настроения вплоть до развития депрессии. Известный
путешественник Фредерик Э. Кук оставил следующую запись в своем дневнике
во время его посещения Арктики: «Медленно, но неотвратимо завладевают
нами тьма и зима…Мысли и настроения моих товарищей нетрудно прочесть по
выражениям их лиц…Черная пелена и ледяное запустение, поглотившие все
вокруг, проникли и в наши души». Но у многих САР протекают достаточно
легко и не требуют специального вмешательства. Вместе с тем часть людей
испытывает при этом значительные трудности, серьезно нарушающие
работоспособность. Очень часто депрессия сопровождается повышенной тягой
к употреблению углеводов. С одной стороны, было установлено, что САР
усиливаются зимой и исчезают летом, а с другой - состояние это легко
корректируется фототерапией, что позволяет утверждать: причиной подобных
нарушений является дефицит света.
Инфракрасная радиация представляет собой излучение с длиной волны от
760 до нескольких десятков микрон. Оно на 57% поглощается кожей. В
биологическом плане инфракрасное излучение - это источник тепла. Других
эффектов этой части спектра пока не зарегистрировано.
Потоки видимой радиации включают в себя прямую (S`), рассеянную (D)
и отраженную (r) радиацию. Прямая радиация несет наибольшее количество
75
энергии (1,2 кал/см2 * мин.). Интенсивность рассеянной радиации определяется
прозрачностью атмосферы, которая зависит от облачности и наличия в воздухе
посторонних частиц и составляет при безоблачном небе 0,2 кал/см 2 * мин.
Общая, или суммарная радиация Q представляет собой сумму прямой и
рассеянной радиации. Отраженная радиация - это излучение, отраженное от
различных предметов. При наличии больших отражающих поверхностей, таких
как вода, песок интенсивность отраженной радиации может существенно
возрастать. При расчете
отраженной радиации от данного предмета или
поверхности
необходимо учитывать интенсивность общей радиации и
коэффициент отражения (A) [r=Q x A], который может существенно
различаться у разных поверхностей. В идеальном варианте поверхность,
отражающая 100% падающих на нее лучей, имеет коэффициент отражения,
равный 1. Конечно, таких поверхностей в природе не существует. Наиболее
высокий коэффициент отражения имеет свежевыпавший снег (Табл. 4.1.).
Коэффициент отражения (альбедо)
Айзенштат Б.А., 1981, с изменениями)
ПОВЕРХНОСТЬ
Травяной покров
Пески пустынь
Солончаки
Снег свежевыпавший
Снег сухой слежавшийся
Снег мокрый
Черное море, поверхность спокойная
Кожа человека непигментированная
Кожа человека пигментированная
Кожа человека (коричневый загар)
различных
Таблица 4.1.
поверхностей (по
АЛЬБЕДО (A)
0,18-0,22
0,23-0,26
0,40-0,50
0,88
0,60
0,43
0,5-0,7
0,44
0,30
0,18
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Деятельность солнца во многом определяет погоду. Погода - это
состояние атмосферы, характеризующееся целым рядом метеорологических
параметров, таких как температура воздуха, влажность, атмосферное давление,
скорость ветра и т.д. Погода может меняться довольно быстро, даже в течение
нескольких часов в зависимости от интенсивности процессов, протекающих в
атмосфере, географического положения данной местности и времени года.
Устойчивый многолетний режим погоды в данной местности называется
климатом. Климат ограниченных территорий, полей, защищенных лесными
полосами, горных долин и т.д. называют микроклиматом. Этим же термином
часто пользуются для характеристики условий в помещениях, на строительных
площадках и т.д.
76
Погода изменяется под влиянием периодических (чередование дня и
ночи, времен года) и непериодических (циклоны и антициклоны) факторов.
Циклоны представляют собой огромные атмосферные вихри, возникающие за
счет взаимодействия масс воздуха с различной температурой, влажностью,
запыленностью и т.д. Циклонам всегда сопутствуют антициклонические зоны,
для которых характерно высокое атмосферное давление, отсутствие облачного
покрова, высокая в летнее время или, наоборот, низкая температура воздуха
зимой. Существует еще один фактор формирования погоды - фронты. Фронты
возникают в результате резких температурных перепадов (градиентов
температур) и движения теплых воздушных масс из низких широт в более
высокие широты. Наоборот, холодный воздух прорывается с севера на юг.
Встреча холодного и теплого воздуха и формирует атмосферные фронты,
достигающие в ширину сотен километров, а в высоту до 10 км. Во
фронтальных зонах погода ухудшается, наблюдается резкое усиление ветра,
выпадают осадки, усиливается облачность.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ФАКТОР
Все организмы делятся на пойкилотермные и гомойотермные в
зависимости от характера реагирования на температуру внешней среды.
Пойкилотермные организмы пассивно меняют температуру своего тела в
зависимости от колебаний внешней температуры, тогда как гомойотермные
способны сохранять свой температурный гомеостаз при широких колебаниях
температур внешней среды, благодаря наличию специфических механизмов
регуляции. Но возможности этих механизмов не беспредельны и поэтому
воздействие низких или высоких температур может для многих живых
организмов, к ним не адаптированных, стать критическим.
ВЛИЯНИЕ ВЕТРА
Ветер представляет собой движение воздуха. В зависимости от его
скорости ветер классифицируется на ряд видов (табл.4.2).
Таблица 4.2.
Виды ветра и их внешние признаки
Штиль
Скорость,
м/сек
0-0,5
Тихий
Легкий
Слабый
0,6-1,7
1,8-3,3
3,4-5,2
Умеренный
5,3-7,4
Характер ветра
Визуальная оценка
Дым поднимается вертикально, листья
неподвижны
Движение флюгера незаметно
Дуновения ветра чувствуются лицом
Шевелятся тонкие ветки деревьев, слегка
развиваются флаги
Двигаются
тонкие
ветки
деревьев,
77
поднимается пыль
Свежий
Сильный
Крепкий
7,5-9,8
9,9-12,4
12,5-15,2
Качаются тонкие стволы деревьев
Качаются толстые стволы деревьев
Гнутся большие ветки, при ходьбе против
ветра
испытывается
заметное
сопротивление
Ветер ломает тонкие ветки, затрудняет
движение
Очень крепкий
15,3-18,2
Шторм
18,3-29,0
Ветер вызывает разрушения
Ураган
более 29,0
Значительные разрушения
Наиболее важной представляется роль ветра в процессах теплообмена.
Ветер усиливает процесс съема тепла с поверхности тела человека и, поэтому
субъективно при его появлении и той же самой внешней температуре люди
ощущают холод гораздо сильнее. Так, при исходной температуре –5о, ветер в
10 м/сек даст человеку такие же ощущения, как если бы он находился при
температуре –23о, но в отсутствии ветра (Рис. 4.1).
Усиление ветра будет усиливать субъективные ощущения холода, но
взаимосвязь эта не линейна. И дело не только в субъективном ощущении
холода, но и в реальном падении температуры открытых участков кожи (рис.6).
Вот почему при температуре –30о С и сильном ветре у человека гораздо
быстрее (чем при –40о и полном штиле) могут возникать отморожения таких
открытых частей как нос, щеки, мочки уха и т.д.
78
температура открытых участков кожи
35
30
25
20
15
10
0
0,5
1
3
5
6
ветер, м/сек
Рис. 4.1. Влияние ветра на температуру открытых участков кожи
человека при внешней температуре 4о (прямоугольники) и 24о (овалы).
В условиях жары ветер может давать значительное облегчение, но только
тогда, когда температура воздуха ниже температуры тела. В этом случае, с
одной стороны, будет возрастать конвективный съем тепла, а с другой, будет
усиливаться испарение пота с поверхности тела. В противоположном варианте
ветер будет способствовать притоку тепла к телу.
ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА
В воздухе в результате непрерывного испарения воды всегда содержится
определенное количество водяных паров, которое можно выражать в граммах
воды на единицу объема воздуха (в г/м3) или в единицах упругости пара (в мм
рт. столба или миллибарах - абсолютная влажность. Абсолютная влажность
лимитируется внешней температурой: чем ниже температура воздуха, тем
быстрее начинается процесс конденсации пара. Следовательно, при низких
температурах не может быть высокой абсолютной влажности. Критическая
температура, при которой начинается конденсация пара, называется точкой
росы.
Поскольку абсолютная влажность меняется в зависимости от
температуры, удобно пользоваться понятием относительной влажности.
Относительная влажность - это отношение упругости пара к максимальной
(насыщающей) упругости (давлению) при данной температуре, выраженное в
процентах.
79
Таким образом, можно записать:
R = (p/P) 100% ,
где р – абсолютная влажность при данной температуре; Р - упругость паров,
насыщающих пространство при данной температуре.
Относительная влажность - одна из важнейших характеристик, которая наряду
с температурой воздуха и скоростью ветра определяет теплоощущение
человека. Высокая относительная влажность при высоких температурах
заметно снижает испарение пота с поверхности тела. Поэтому в тропиках, где
существуют именно такие условия, жара переносится особенно тяжело. В
горах абсолютная влажность заметно снижается: на высоте 2000 м она
уменьшается в два раза.
При низкой влажности человек может переносить очень высокие
температуры. Например, в финской сауне температура достигает 120-130о С.
Вместе с тем, субъективно жара начинает ощущаться лишь по мере появления
первых капель пота. Наоборот, в русской парилке, где принято поддавать воду
на каменку, и влажность достаточно высокая, температура никогда не бывает
такой высокой, как в финской сауне.
При низких температурах высокая влажность способствует усиленной
отдаче тепла, поскольку вода обладает высокой теплопроводностью. Человек,
находящийся в воде, при той же температуре замерзает гораздо быстрей, чем
на воздухе. В условиях повышенной влажности снижаются теплоизоляционные
свойства одежды и обуви, вследствие того, что часть их пор заполняется водой.
Зарегистрированы даже случаи отморожений при температуре –6оС и высокой
влажности. В северных городах, расположенных вблизи больших водоемов
(Санкт-Петербург, Магадан), где достаточно высока относительная влажность,
низкие температуры переносятся субъективно достаточно тяжело.
АТМОСФЕРНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА
Одним из важных факторов, воздействующих на организм человека,
является ионизация воздуха. В процессе ионизации могут образовываться
ионы, несущие отрицательный или положительный заряды. Аэроионы,
заряженные отрицательно, оказывают самое благотворное воздействие на
организм, а положительные, напротив, воздействуют негативно. Ионизацию
воздуха вызывают космические лучи, солнечная радиация, особенно в
ультрафиолетовом, коротком диапазоне, а также корпускулы, количество
которых увеличивается в период активизации солнца. Процессы ионизации
протекают и при возникновении молний.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Земной шар представляет собой огромный сферический магнит, у
которого есть северный и южный полюсы и магнитное поле. Магнитные
полюсы не совпадают с географическими. Постоянное магнитное поле связано,
как полагают, с вихревыми движениями в раскаленном ядре Земли. Угол,
образуемый между направлениями географического и магнитного меридианов,
80
называется магнитным склонением. Условная линия, проходящая через
магнитные полюсы, называется магнитной осью. Магнитное поле Земли
имеет достаточно сложное строение (Рис. 4.2.). Его силовые линии, имеющие
эллиптическую форму, отстоят от Земли на расстояние до 10 земных радиусов.
Магнитное поле, окружающее нашу планету, представляет своего рода
панцирь, защищающий нас от солнечной плазмы. Можно видеть, что наиболее
доступными для частиц солнечного ветра и космических лучей являются
полярные области в силу особенностей строения магнитного поля Земли.
Электроны и протоны, частично захватываются магнитным полем Земли и
движутся вокруг нее вдоль его силовых линий, формируя так называемые
радиационные пояса.
Рис. 4.2. Строение магнитного поля Земли по А.Азимову (пунктирной
линией показано направление движения частиц)
Напряженность магнитного поля Земли имеет постоянную составляющую
(порядка 0,7 эрстед на полюсах и около 0,35 эрстед на экваторе) и переменную,
меняющуюся во время солнечных вспышек. Эти изменения магнитного поля
носят название магнитных возмущений или при значительной их величине магнитных бурь. Во время магнитных бурь в полярных областях Земли в
результате взаимодействия частиц с ионосферой
возникают красочные
явления, называемые полярные сияния. На здоровых людей магнитные
возмущения не оказывают видимого влияния. Однако, люди, страдающие
заболеваниями сердечно-сосудистой системы, проявляют повышенную
чувствительность к пертурбациям в магнитосфере Земли. Во время магнитных
бурь, особенно в полярных районах, резко увеличивается количество
гипертензионных кризов и инфарктов. Влияние переменного магнитного поля
на людей усиливается с возрастом.
ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ.
81
Вода представляет собой уникальное соединение как в физическом, так и
в биологическом плане. Это единственное на планете вещество, которое в
природных
условиях встречается в жидком, твердом и газообразном
состояниях. В чистой воде концентрации [H+] =[OH-]= 1*10-7 . Уникальность
воды для биологических систем заключается в том, что она является
прекрасным растворителем, в котором растворяются соли и многие
органические вещества. В живых организмах вода находится не в чистом виде,
а содержит огромное количество растворенных веществ минерального и
органического происхождения, что в значительной степени меняет свойства
воды как растворителя. Вода обладает большой теплоемкостью и способна
поглощать огромное количество тепла, сама при этом существенно не
разогреваясь. Это свойство воды гомойотермные организмы используют для
испарительной теплоотдачи: испаряясь с поверхности тела, вода уносит с собой
значительное количество тепла.
Распределение воды в организме
Тело взрослого человека состоит на 73% из воды, которая находится
внутриклеточно (43%) и внеклеточно (30%). Последняя содержится внутри
сосудов – плазма крови (5%) и межклеточно, или интерстициальная жидкость
(25%). Наибольшее ее количество содержится в мозге, а наименьшее - в костях
скелета (табл. 4.3).
Таблица 4.3.
Содержание воды в некоторых органах и тканях взрослого человека
ТКАНЬ
СКЕЛЕТ
ЖИР
ХРЯЩ
ПЕЧЕНЬ
КОЖА
МЫШЦЫ
СЕЛЕЗЕНКА
СЕРДЦЕ
ПОЧКИ
СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ
МОЗГ
СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ
22%
30%
55%
70%
68%
73%
76%
79%
83%
80%
86%
В крови содержатся неорганические катионы и анионы: натрий, калий,
магний, кальций, хлор, НСО3, богатый набор микроэлементов, а также
органические вещества: мочевина, глюкоза и др. (табл.4.4.). Большинство из
известных микроэлементов, несмотря на малые их концентрации, выполняют
чрезвычайно важные функции (табл.4.5.). С другой стороны, даже весьма
полезные элементы становятся ядами, если принятая доза превышает предельно
82
допустимый уровень. Потребность в микроэлементах удовлетворяется как за
счет питьевой воды, так и за счет различных пищевых продуктов.
Таблица 4.4.
Концентрации основных компонентов жидкостей тела
Показатель
Плазма
Интерстициальная
жидкость
Внутриклеточная
жидкость
Осмолярность,
мосм/л
Концентрация
натрия,
ммоль/л
Концентрация
калия, ммоль/л
Концентрация
кальция,
ммоль/л
Концентрация
магния,
ммоль/л
Концентрация
хлора, ммоль/л
НСО-3,ммоль/л
НРО4, ммоль/л
Н2РО4
Глюкоза,
ммоль/л
Мочевина
2981
1380,5
134
14
4,30,1
4
140
2,5
2,4
Следы
1,5
0,7-1,0
31
105
108
2-25
27
2
28
2
10
75-80
5,6
5,6
4
5,80,3
5,8
5,8
Таблица 4.5.
Основные микроэлементы и их физиологическое значение
Элемент
1
Кобальт
Co
Суточная
потребность
0,1-0,2 мг
2
Марганец
Mn
5-10 мг
83
Физиологическая роль
Входит в состав витамина
B12,
одного
из
необходимых участников
кроветворения
Является
кофактором
многих
ферментов,
положительно влияет на
рост, половое развитие и
др.
Интенсифицирует
3
Фтор
F
Не более 1 мг
4
Медь
Cu
2 мг
5
Фосфор
P
1,2-1,5 г
6
Селен
Se
0,5-1 мг
7
Железо
Fe
12 мг
8
Молибден
Mo
0,5 мг
9
Иод
J
150 мкг
10
Бром
Br
11
Никель
Ni
84
белковый
обмен. При
недостатке
нарушается
костеобразование.
Совместно с кальцием и
фосфором
формирует
минеральный каркас зубов
и костей. При недостатке
фтора зубы становятся
подверженными кариесу.
Входит
в
состав
дыхательного фермента
цитохромоксидазы.
Без
меди
плохо
идет
созревание эритроцитов,
что приводит к развитию
анемии.
Входит в состав АТФ и
креатинфосфата.
фосфолипидовсоставляющих
основу
биомембран.
Входит в состав фермента
глутатионпероксидазы,
одного
из
мощных
антиоксидантов.
Структурный
элемент
молекулы гемоглобина и
железосодержащих
дыхательных ферментов.
Дефицит железа вызывает
развитие анемии.
Участвует в тканевом
дыхании
Входит в состав молекул
тиреоидных
гормонов.
Недостаток иода в пище
вызывает
развитие
эндемического зоба.
Имеет
выраженный
успокаивающий эффект
на нервную систему.
Способствует усвоению
меди
и
железа,
стимулирует эритропоэз.
12
Хром
Cr
13
Цинк
Zn
14
Ваннадий
V
15
Кремний
Si
16
Титан
Ti
17
Сера
S
18
Бор
B
15-30 мг
4-6 г
Способствует
более
эффективному усвоению
глюкозы.
Влияет
на
функции
полового
аппарата.
Стимулирует
сперматогенез. Входит в
состав инсулина. Является
коферментом
алкогольдегидрогеназы
Участвует
в
костеобразовании,
обладает
гипохолестеринемическим
эффектом.
Участвует в построении
соединительной
и
эпительальной ткани.
Участвует
в
костеобразовании,
образовании
соединительной ткани в
том числе и хрящевой .
Входит
в
состав
серосодержащих
аминокислот и белков.
Необходим для процессов
костеобразования,
участвует в механизме
мобилизации
жирных
кислот из депо
Дистиллированная вода абсолютно безопасна для однократного приема,
но непригодна для постоянного потребления, поскольку не содержит
необходимых микроэлементов, потребность в которых покрывается за счет
водных источников. Минеральный состав природной воды весьма существенно
различается в зависимости от водоисточника. Основная минерализация зависит
от солей натрия, калия, кальция и магния, и в воде из различных источников
она может весьма существенно различаться. Питьевая вода централизованного
водоснабжения должна иметь благоприятные органолептические свойства, т.е.
быть приятной на вкус, бесцветной, прозрачной и не иметь запаха. Она должна
быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении и безвредной
по химическому составу. Качество воды нормируется санитарными нормами и
правилами за № 2.1.4.559-96. «Питьевая вода. Гигиенические требования к
85
качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль
качества».
Важнейшим показателем безопасности воды является полное отсутствие
в ней патогенных микроорганизмов, яиц гельминтов и нормальное содержание
в ней макро- и микроэлементов. Так, зарегистрированы случаи интоксикации
свинцом при использовании воды, загрязненной этим металлом. Впрочем, это
касается практически любого элемента. Следует отметить, что повышенное
содержание в воде свинца, нитратов, молибдена, цинка, кадмия, ртути,
стронция и др, как правило, обусловлено не природным качеством воды, а
является следствием хозяйственной деятельности человека.
ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КИСЛОРОДА
Кислород один из самых распространенных элементов на Земле. Он
входит в состав организма в качестве одного из структурных компонентов.
Кислород необходим для биологического окисления, лежащего в основе жизни
высокоорганизованных организмов.
В природе встречаются шесть изотопов кислорода с атомной массой от
14 до 19. Однако наиболее распространен кислород с атомной массой 16.
Используемый для дыхания кислород представляет собой молекулярную форму
О2. В обычной ситуации кислород используется в процессе мягкого
биологического окисления с участием ферментов так называемой дыхательной
цепи для получения организмом необходимой ему энергии. Кислород в
повышенных концентрациях оказывает на организм токсическое действие. Оно
выражается большим набором симптомов, от, казалось бы, безобидных
(тревожность, беспокойство, одышка, потоотделение и т.д.), до таких грозных
как развитие судорог и зрительная слепота. Под влиянием высокого
парциального давления кислорода происходит сужение сосудов сетчатки с
последующим быстрым замещением эндотелия соединительной тканью и
развитием слепоты.
Состояние организма, возникающее в результате недостатка кислорода,
называется гипоксией. Все гипоксии можно разделить на экзо - и эндогенные.
Эндогенные гипоксии развиваются вследствие воздействия внутренних
причин. Так, легочная форма возникает в результате разнообразных
болезненных изменений в легких. Циркуляторная форма гипоксии может
возникнуть при недостаточности функции сердца, нарушениях кровообращения
во время шоковых состояний, развитии коллапса или в результате снижения
объема циркулирующей крови. Гемическая форма имеет причиной снижение
кислородной емкости крови, которое может возникнуть либо при уменьшении
содержания гемоглобина в крови
или в результате образования
карбоксигемоглобина (соединение гемоглобина с угарным газом) или
метгемоглобина. Гистотоксическая форма развивается как следствие
инактивации дыхательных ферментов под влиянием цианидов или
ингибирования их работы избытком меди, ртути, серебра, из - за недостатка в
организме витаминов группы В, РР, пантотеновой кислоты. У здоровых людей
86
может возникнуть особая перегрузочная форма гипоксии при осуществлении
тяжелой физической работы.
Экзогенные гипоксии подразделяются на нормобарическую и
гипобарическую. Если последняя возникает при подъеме на высоту, то
нормобарическая может иметь место и при нормальном или даже высоком
атмосферном давлении. Подобное может наблюдаться в шахтах, подводных
лодках, водолазных костюмах и т.д.
Наиболее часто человек сталкивается с гипоксией в высокогорье. Наряду
с гипоксией, в высокогорье на людей интенсивно воздействует
коротковолновая ультрафиолетовая радиация и низкие температуры.
Критической высотой, на которой
большинство неадаптированных к
высокогорью людей начинают ощущать нехватку воздуха, является высота
порядка 5000 метров (Табл. 4.6.)
.
Таблица 4.6.
Зависимость барометрического давления, парциального давления
кислорода во вдыхаемом воздухе и процентного содержания кислорода от
высоты над уровнем моря
Высота, м
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Атмосферное
давление,
мм рт. ст.
760
672
596
526
460
404
355
310
270
233
200
Парциальное
давление
кислорода во
вдыхаемом
воздухе, мм рт. ст.
159
140
125
110
96
85
75
65
56
49
43
Содержание
кислорода в
воздухе, %
21
18,6
16,2
14,5
12,7
11,2
9,8
8,6
7,5
6,4
5,5
Срочная реакция - это многокомпонентный ответ, включающий в себя,
прежде всего, изменения деятельности сердечно-сосудистой системы.
Недостаток кислорода организм стремится компенсировать за счет возрастания
минутного объема.
В результате рефлекторно увеличивается частота
сердечных сокращений (ЧСС) при неизменном или даже несколько сниженном
ударном объеме. Ответ сердечно-сосудистой системы заметно меняется, когда
на высоте человек выполняет работу. В этом случае к гипоксии внешней
87
добавляется гипоксия нагрузки, в результате повышенного запроса в кислороде
со стороны работающих мышц. Реакция также направлена и на увеличение
общего объема циркулирующей крови (ОЦК). Для этого в циркуляцию из
кровяных депо (селезенка, печень) мобилизуются
дополнительные порции
крови. Кроме того, почки увеличивают реабсорбцию натрия и воды, что также
ведет к росту ОЦК.
Рис. 4.3. Схема срочной реакция организма на гипоксию.
Всё это приводит к повышению системного артериального давления.
Систолическое давление может достигать 180-190 мм Hg, а диастолическое 140 мм. Давление растет не только в связи с увеличением минутного объема,
но и в результате увеличения гематокрита и вязкости крови. Чрезвычайно
важным является и реакция сосудов, направленная на перераспределение
кровотока между отдельными сосудистыми областями. Увеличение кровотока
происходит в пользу головного мозга. Вот почему нередко возникают
кровоизлияния в сетчатку с неизбежными нарушениями зрения. Наоборот,
кровоток через скелетную мускулатуру уменьшается и поэтому большинство
поднимающихся в горы людей, особенно не прошедших предварительную
адаптацию к гипоксии, отмечают утомляемость и невозможность в течение
88
продолжительного времени осуществлять мышечную деятельность. Самой
примечательной реакцией сосудистой системы, развивающейся в ответ на
острое действие гипоксии, является рост давления в системе легочной артерии
в результате спазма легочных сосудов. Спазм держится до тех пор, пока
существует недостаток кислорода, что в конечном итоге может привести к
отеку легких вследствие выхода плазмы крови из сосудов в просвет альвеол.
Острый отек - крайне тяжелое осложнение, как правило, несовместимое с
жизнью. Лишь быстрое врачебное вмешательство и дыхание чистым
кислородом может помочь в этой опасной ситуации.
Реакции сердечнососудистой системы, несмотря на всю их важность, не
смогли бы компенсировать недостаток кислорода, который появляется на
высоте. Наиболее эффективной в этом плане является увеличение вентиляции
легких. Усилению легочной вентиляции способствует падение плотности
воздуха на высоте и связанное с этим уменьшение сопротивления дыханию.
Как бы хорошо ни срабатывала система, ответственная за срочную
адаптацию, она не может обеспечить нормальное функционирование
организма в
экстремальных условиях высокогорья и поэтому у не
адаптированных к гипоксии людей начинает развиваться острая горная болезнь.
Симптоматика острой горной болезни весьма разнообразна. Наиболее часто
возникает одышка, тахикардия, мышечная слабость, цианоз губ, побледнение
кожных покровов. Нередки и носовые кровотечения, нарушения зрения и слуха.
Нарушается координация движений, что еще больше
усугубляет
невозможность выполнения квалифицированной деятельности. Человек в
таком состоянии теряет способность адекватно оценивать обстановку,
нарушается и мыслительная деятельность, удлиняется время, в течение
которого решается простейшая арифметическая задача. Появляющаяся
головная боль может осложниться тошнотой, рвотой и даже потерей сознания.
Очень часто возникают нарушения сна и расстройства ритма дыхания.
Для предотвращения ухудшения здоровья, тяжело заболевших лиц
необходимо срочно спустить в базовый лагерь, расположенный на более низкой
высоте, или на равнину.
После первых дней появления симптомов проявления горной болезни
могут ослабевать, а при нахождении на высоте в течение более длительного
времени в организме человека происходят изменения, позволяющие ему без
особых проблем жить и работать на высоте. В этом случае речь уже идет о
развитии долговременной адаптации к гипоксии. Под влиянием недостатка
кислорода активизируется фактор, стимулирующий экспрессию ключевых
генов, запускающих синтез необходимых для адаптации продуктов. Этот
фактор получил название фактора транскрипции, индуцируемого под влиянием
гипоксии (ФТИГ-1). Одним из важнейших
моментов долговременной
адаптации к гипоксии является усиление под влиянием увеличенного синтеза
эритропоэтинов образования эритроцитов в костном мозгу. Возрастает и
концентрация гемоглобина в крови. Возникающие сдвиги, несомненно,
являются адаптивными и приводят к увеличению кислородной емкости крови.
Одним лишь увеличением кислородной емкости крови для обеспечения
89
резервов работы на высоте не обойтись. Существенным приобретением,
помогающим справиться с кислородным дефицитом, является новообразование
новых капилляров под воздействием фактора, стимулирующего рост
сосудистых эндотелиальных клеток. Особенно сильно объем капиллярного
русла увеличивается в наиболее интенсивно работающих органах: сердце,
диафрагме, скелетной мускулатуре и в головном мозге.
Другим чрезвычайно важным приспособлением к гипоксии является
увеличение мощности миокарда при меньшем потреблении кислорода.
Эффективность работы сердца и скелетных мышц повышается
в большей
степени благодаря увеличению количества митохондрий в миоцитах.
Это сопровождается снижением обмена веществ и уменьшением
соответственно калорийности потребляемой пищи. С высотой появляется
отвращение к жирной пище, большинство предпочитает потреблять еду с
высоким содержанием углеводов.
Наконец, в процессе долговременной адаптации к гипоксии происходит
увеличение мощности аппарата внешнего дыхания: возрастает число
функционирующих альвеол, в том числе и за счет образования новых структур,
возрастает суммарная диффузионная поверхность легких, увеличиваются
легочные объемы.
Кроме О2, существуют и другие соединения кислорода (О3 , О4), наиболее
важным из которых, несомненно, является озон (О3), скапливающийся в
верхних слоях атмосферы (от 20 до 40 км) и формирующий так называемый
озоновый защитный слой. Озоновый слой является мощным препятствием,
защищающим земную поверхность от жесткого коротковолнового
ультрафиолета. Поэтому в местах «озоновых дыр» наблюдается высокий
уровень солнечной радиации.
4.2 Учение об адаптациях и их механизмах
В конце 19 века были сформулированы два кардинальных принципа,
определивших развитие физиологии в 20-м столетии. Первый принцип Клода
Бернара, создавшего учение о внутренней среде организма и сохранении её
постоянства как основной цели всех физиологических механизмов.
Сохранение этого постоянства, (или гомеостаза по Кэннону), обеспечивает
независимое существование организма во внешней среде. Другой принцип,
сформулированный И.М. Сеченовым, гласил, что организм без внешней
среды невозможен и поэтому в понятие организма непременно должна быть
включена и среда обитания. Учение Клода Бернара дало развитие физиологии
гомеостатических регуляций, а
труды И.М.Сеченова заложили основы
экологической физиологии.
В процессе взаимодействия организма со средой непрерывно
происходят процессы приспособления и возникают механизмы, уменьшающие
влияния средовых факторов.
Приспособления, которые выработались в
организме в процессе эволюции в ответ на воздействия внешней среды, или
вырабатываются в процессе жизни каждого индивидуума, называются
90
адаптациями. По А.Д.Слониму, под адаптацией следует понимать
совокупность
физиологических
особенностей,
обусловливающих
уравновешивание организма с постоянными или изменяющимися условиями
среды. Существует несколько классификаций адаптаций.
Ф.З.Меерсон делит все адаптации на фенотипические (индивидуальные),
развивающиеся в течение онтогенеза каждого индивидуума,
и
генотипические, или наследуемые. Кроме того, в индивидуальной адаптации
выделяется два этапа: срочный и долговременный (рис.1).
Наследственно закрепленные адаптации, в свою очередь, делятся на видовые и
популяционные. Последние имеют более сложную структуру, поскольку к
особенностям вида добавляется влияние конкретной среды, в которой живет
данная популяция. Это влияние тем сильнее, чем большее число поколений
подверглось этим средовым воздействиям.
АДАПТАЦИИ
индивидуальные
Наследственно
Наследственно
закрепленные видовые
закрепленные
адаптации
популяционные
адаптации
Возникающие при
Возникающие при
воздействии факторов на
воздействии факторов
взрослый организм
в ранний
постэмбриональный
Рис.4.4. Классификация адаптаций
период
А.Д. Слоним подчеркивал, что необходимо выделять также уровень, на
котором развивается та или иная адаптация: клеточный, тканевой, органный
или организменный. По всей видимости, в настоящее время вряд ли имеет
смысл это делать специально, поскольку большинство адаптаций затрагивают
практически все уровни организации системы.
Адаптация к климатическим условиям той или иной географической
зоны называется акклиматизацией, а приспособление к какому-то одному
фактору среды обозначают как акклимация.
Для характеристики степени адаптации можно ввести особую меру,
которую назовем адаптированностью или приспособленностью. Для
измерения
индивидуальной адаптированности у людей разработаны
разнообразные тесты, с помощью которых можно производить оценку этого
91
параметра по отношению к различным факторам среды. Например, измерение
времени задержки дыхания на вдохе и выдохе позволяет при прочих равных
условиях судить об адаптированности организма к гипоксии. Об
адаптированности к холоду можно судить по времени, в течение которого
человек может выдерживать погружение рук в холодную воду. Под
резистентностью понимается устойчивость, сопротивляемость индивидуумов
воздействию внешних факторов, если организм не был к ним предварительно
адаптирован.
Пути приспособления организма к природным условиям чрезвычайно
многообразны. Имеются пассивные и активные механизмы адаптации.
При использовании пассивных механизмов организм не затрачивает энергии и
адаптация протекает по типу избегания (осенний перелёт птиц в теплые края)
или подчинения (зимняя спячка, смена окраски шерсти). У человека эти
механизмы также имеют место, но они не определяют его развитие. Активные
механизмы адаптации требуют повышенного расхода энергии и включают
биологические (биохимические, функциональные, психологические и,
наконец,
морфологические
перестройки)
и
социальные
(одежда,
использование достижений науки и техники, т.д.) приспособления.
Итак, при воздействии на неадаптированный организм необычного или
необычно сильного фактора среды в организме возникают гомеостатические
сдвиги, причем величина этих сдвигов зависит от силы действующего фактора.
Долговременная
адаптация
Срочная
адаптация
Факторы
среды
Нарушения
гомеостаза
Усиление
функционирования
систем
центры
Связь
Г Ф
ССС
ССС - системный структурный след
- генетический аппарат- функция
Рис.4.5. Этапы формирования адаптации (по Ф.З.Меерсону)
Возникшие сдвиги генерируют возбуждение в соответствующих
рецепторных структурах, от которых поступает информация в центральную
нервную систему. На основе полученной информации центр формирует серию
сигналов (гуморальных или нервных), перестраивающих работу органов,
ответственных за возвращение к исходному состоянию. Такая цепь событий
92
составляет суть срочного этапа адаптации. Особенностью этого этапа является
то, что организм использует для адаптации имеющиеся в его распоряжении
ресурсы, и поэтому органы начинают функционировать в режиме предельных
нагрузок. Примером такой срочной адаптации является бег животного или
человека от опасности, грозящей самому существованию индивидуума. В такие
минуты многие, даже специально не подготовленные люди могут творить
чудеса, выполняя подчас высокие спортивные нормативы. Такое
функционирование на пределе физиологических возможностей представляет
прямую опасность для организма, поскольку высока вероятность
возникновения срыва.
Долговременный этап адаптации развивается постепенно в процессе
длительного, хронического воздействия на организм физических нагрузок или
факторов среды. В большинстве случаев это связано с формированием
дополнительных новых структур, которые могут в дальнейшем обеспечить
приспособление к длительно действующим нагрузкам. Так, например,
адаптация мышечной системы к повышенным нагрузкам выражается в
увеличении мышечной массы. Новые структуры возникают по следующей
схеме. Усиление работы органа (сердца, скелетных мышц, легких и т.д.)
мобилизует синтез нуклеиновых кислот и белков в работающих клетках. Это
приводит к наработке РНК или увеличению скорости ее транскрипции на
структурных генах ДНК. Увеличение количества информационной РНК
приводит к росту количества рибосом, в которых и происходит синтез
белковых молекул. В результате масса работающей структуры нарастает, и
увеличиваются ее функциональные возможности. Возникшие новые структуры
называются системным структурным следом (ССС). По Меерсону, не только
генетический аппарат клетки определяет интенсивность функции (Ф), но и сама
функция влияет на генетический аппарат клетки. Снижение интенсивности
функционирования структур приводит через подавление генетического
аппарата к свертыванию синтеза белка (атрофия клеток при снижении
функции).
Любой процесс адаптации начинается с универсальной ответной реакции
организма, получившей название общий адаптационный синдром.
ОБЩИЙ АДАПТАЦИОННЫЙ СИНДРОМ
СТРЕСС- РЕАКЦИЯ
Общий адаптационный синдром (ОАС) впервые был описан канадским
физиологом Гансом Селье, который обнаружил, что введение животным
экстрактов различных желез или других химических повреждающих агентов
вызывало: 1)увеличение массы надпочечников 2)инволюцию (обратное
развитие) тимуса и лимфатических узлов 3)появление кровоточащих язв в
желудке и двенадцатиперстной кишке. Эти проявления получили в
последующем название морфологической триады Селье, а сами факторы,
вызывающие эту триаду, – стрессорами. В качестве стрессоров могли быть
также любые физические, химические, биологические или психические
93
воздействия достаточной интенсивности и продолжительности действия, а
ответная реакция организма получила название стрессовой реакции.
Анализ механизмов этой реакции показал, что она развивается в
результате активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы,
обуславливающей повышение секреции адренокортикотропного гормона
(АКТГ) из передней доли гипофиза и последующей стимуляции продукции и
секреции глюкортикоидов в коре надпочечников. Глюкокортикоиды обладают
многообразным влиянием на организм. Они подавляют развитие воспаления и
именно они вызывают обратное развитие тимуса и лимфоидной ткани, что
приводит к подавлению иммунитета. Известно, что под влиянием кортизола
тормозится синтез белков в скелетных мышцах. Кортизол тормозит деление,
рост и метаболизм фибробластов, оказывает тормозное влияние на синтез
АКТГ, липотропина, эндорфинов и некоторых других продуктов. Один из
основных эффектов кортизола состоит в том, что он повышает уровень сахара в
крови за счет стимуляции глюконеогенеза – синтеза глюкозы из неуглеводных
источников, в частности, из аминокислот. Концентрация глюкокортикоидов в
крови во время стресса может вырасти в десятки раз.
Позднее было показано, что наряду с усилением секреции АКТГ и
кортизола во время стресса в качестве наиболее ранней реакции происходит
активация симпатической нервной системы и выброс в кровь из мозговой зоны
надпочечников катехоламинов, к которым относятся такие гормоны как
адреналин, норадреналин и дофамин.
В свою очередь, адреналин может стимулировать и выброс АКТГ. Под
влиянием катехоламинов
идет распад гликогена в печени и в крови
увеличивается концентрация глюкозы. Кроме того, адреналин является
сильным липолитическим фактором, стимулирующим распад жира с
образованием свободных жирных кислот. Эти гормоны увеличивают также
минутный объем сердца, вызывая ускорение сердечного ритма и усиление
сокращений сердца. Основной эффект катехоламинов состоит в мобилизации
энергетических и структурных резервов организма и в этом смысле они
работают синергично с глюкокортикоидами (рис.4.6.).
94
Рис. 4.6. Основные эффекты глюкокортикоидов и катехоламинов при
стрессе
Поскольку воздействие любого достаточно сильного фактора среды
сопровождается развитием ОАС, следует полагать, что значение стресса для
адаптации заключается не только в общем генерализованном катаболическом
эффекте, но еще и в том, что он перераспределяет структурные ресурсы
организма и направляет их к системам ответственным за адаптацию.
Соответственно, схему развития адаптации, представленную на рис. 4.5. теперь
можно дополнить и неспецифическим компонентом (рис. 4.7.).
Общий адаптационный синдром в своем развитии проходит ряд стадий.
Первая из них реакция тревоги (alarm reaction), вторая стадия - резистентности
и третья- стадия истощения, после которой организм, как правило, погибает.
Стадийность в развитии ОАС прослеживается при хроническом действии
стрессора на организм. Наиболее острые явления происходят во время стадии
тревоги. Именно в этот период секретируются наибольшие количества
катехоламинов и глюкокортикоидов. В эту стадию могут развиться и наиболее
опасные для организма повреждения, которые весьма часто сопутствуют
стрессу. В стадию тревоги в связи с выбросом в кровь большого количества
глюкокортикоидов подавляется воспалительная реакция, но общий уровень
сопротивляемости организма снижен. Если стрессор продолжает действовать,
острые явления исчезают и организм переходит в фазу резистентности. В этот
период гормоны секретируются в меньших количествах, но резистентность
95
организма к различным повреждениям в этот период оказывается
повышенной. В третью стадию сопротивляемость быстро падает и это уже
свидетельствует о печальном прогнозе.
Значение стресса, очевидно, заключается в том, что после пережитой
«встряски» организм приобретает резистентность к самым разнообразным
факторам среды. Однако, стресс, как полагает Ф.З.Меерсон, за счет своего
катаболического эффекта может стимулировать и процесс деадаптации - т.е.
стирание старых, утративших свое значение системных структурных следов.
Организм, переживший стресс, становится устойчивым не только к тому
фактору, который вызвал стресс, но и к некоторым другим. Но стресс имеет не
только адаптивное, приспособительное значение. Это состояние само по себе
способно вызывать целый ряд как немедленных, так и весьма отдаленных
негативных последствий (язвы в желудочно-кишечном тракте, очаги инфаркта,
развитие опухолей за счет подавления иммунитета, гормональные нарушения,
психо-эмоциональные расстройства и т.д.).
Рис.4.7. Схема формирования адаптации с началом в виде ОАС.
96
Рис. 4.8. События, приводящие к негативным последствиям стресса
В качестве одного из начальных этапов, дающих целый каскад
процессов, является тканевая ишемия, одной из причин которой может быть
сосудистый спазм, вызванный активацией симпатической нервной системы и
катехоламинами. Недостаток кислорода инициирует образование активных
кислородных
метаболитов,
отличающихся
огромной
реакционной
способностью. Несмотря на достаточно короткий период их существования,
АКМ успевают прореагировать с липидами биомебран, образуя так называемые
продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ). Эти продукты способны
заметно нарушать свойства биомебран: меняется их текучесть, нарушается
проницаемость для ионов натрия и кальция. Увеличение натриевой
проницаемости приводит к деполяризации мембраны, что еще в большей
степени усиливает проницаемость мембраны для кальция. Появление кальция в
клетке активирует целый ряд ферментов, в том числе и фосфолипазы.
Фосфолипазы еще больше усиливают деградацию мембранных фосфолипидов,
что может завершиться дезорганизацией клетки и ее гибелью. Более того, под
влиянием фосфолипаз могут разрушаться лизосомы, содержащие весьма
активные протеазы, появление которых в цитоплазме ускоряет процесс гибели
клеток. Именно, в результате развертывания подобного негативного «сценария»
97
и появляются язвы на слизистой желудка и 12-ти перстной кишки и очаги
некроза (инфаркты) в сердце.
Несмотря на высокую степень опасности стрессовых ситуаций, они не
всегда сопровождаются развитием заболеваний, особенно тех, которые
протекают с повреждением тканей. Для большинства стрессовых ситуаций
средней напряженности выходом скорее является благополучие, чем болезнь.
Такой исход обеспечивается существованием в организме механизмов, в
значительной степени
ограничивающих возможное повреждающее
воздействие стресса. Эти механизмы составляют так называемые стресс лимитирующие системы организма.
СТРЕСС-ЛИМИТИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА
К стресс-лимитирующим системам относится, прежде всего, группа
веществ, в значительной степени ограничивающая негативное воздействие
АКМ на организм. Механизм их защитного действия самый разнообразный.
Самый простой способ - брать на себя свободные электроны, как это делают
токоферол-хинон и витамин К3,
другой выводить из игры
уже
образовавшиеся супероксид – анионы. Таким свойством обладает метионин.
Стероиды, токоферол и тироксин могут связывать продукты ПОЛ.
Другим эффектом, снижающим интенсивность реагирования во время
стресса, а стало быть, и уменьшающим степень стрессовых повреждений
является явление десенситизации. Термин этот в буквальном переводе означает
«потеря чувствительности», и представляет собой явление снижение
чувствительности на адреналин. В основе уменьшения ответа на гормон лежит
уменьшение количества рецепторов к гормону.
Снижение интенсивности реагирования на стрессоры, по всей видимости,
опосредуется через тормозные медиаторные системы мозга, в число которых
входит, прежде всего, ГАМК-ергическая система и её метаболит - гамма
оксимасляная кислота (ГОМК), которая хорошо проникает через
гематоэнцефалический барьер.
В ослаблении повреждающего воздействия стресса на организм оказались
задействованы также эндогенные пептиды - эндорфины и энкефалины,
оказывающие анальгезирующий эффект.
Следует также отметить, что
различные анальгетики, в том числе и препараты морфина давно применяются
в медицинской практике с целью предупреждения тяжелых последствий
болевого шока при травмах и инфаркте миокарда.
Великолепным антистрессорным действием обладает сон. Это
физиологическое состояние самым естественным образом снимает напряжение
и обладает выраженным лечебным эффектом. Стресс-лимитирующим
действием обладают и
некоторые эндогенные гуморальные продукты,
вызывающие сон, например, пептид индуцирующий дельта-сон (ПИДС).
Наконец, установлено, что вещества из группы простагландинов могут в
значительной степени ослаблять эффекты катехоламинов.
98
Учение об адаптации организма к различным условиям существования находит
яркое выражение в анализе типов реагирования и экологической физиологии.
Адаптивные типы как реакция организма на условия среды обитания
Норма биологической реакции на комплекс условий окружающей
среды называется адаптивным типом. Определенное сочетание черт строения
тела и типа обмена веществ, которое входит в понятие адаптивного типа,
обеспечивает состояние равновесия популяции с этой средой.
Региональные адаптивные типы независимы от расовой и этнической
принадлежности и не представляют собой вариант крайней специализации.
Они проявляются лишь в виде тенденции к изменению структурных и
функциональных признаков в направлении, наиболее благоприятном для
существования в определенной среде, что не препятствует возможности
существования в других экологических нишах. И все же тенденция эта весьма
ощутима - миграция того или иного адаптивного типа в новую среду проходит
далеко не безболезненно, т.к. организм «настроен» на совершенно иное
определенное сочетание экзогенных факторов.
Адаптивный тип - это норма реакции, независимо возникающая в сходных
условиях среды обитания, в популяциях, которые могут быть не связаны
между собой генетически. Согласно этой гипотезе, достаточно четко
выделяются несколько устойчивых комплексов биологических признаков.
1. Арктический адаптивный тип. Арктическим аборигенам присущи такие
особенности, как высокая плотность сложения (телосложение массивное,
мезоморфия, особенно в верхней части туловища, туловище удлиненное, а
ноги относительно короткие), крупная цилиндрическая грудная клетка,
объемная костномозговая полость длинных костей, при относительно
небольшой толщине компакты. Повышена частота мускульного типа
телосложения и увеличение толщины жировых складок, при крайней
редкости астенических форм. Характерен повышенный уровень жирового и
белкового обмена (в этой связи повышен холестерин крови, концентрация
гамма-глобулинов и т.п.). Все это создает высокую теплопродукцию и
низкую поверхность теплоотдачи, что может рассматриваться как
приспособление к ведущему фактору среды - холоду. Для арктических
популяций характерно: ускорение процессов роста, развития и старения,
некоторое
укорочение
жизненного
цикла
человека,
снижение
изменчивости
антропологических
признаков
по сравнению с
населением умеренной зоны.
2. Континентальный
адаптивный
тип.
Для
жителей
континентальной зоны характерны укороченные пропорции тела,
уплощенная
грудная
клетка,
в среднем повышенное
жироотложение и явное увеличение массы тела (все чаще встречаются
грудной и брюшной конституциональные типы). Из физиологических
признаков заметно
понижение
содержания минеральных веществ в
скелете. Близкие черты присущи и жителям таежной зоны, но они
99
отличаются, прежде всего, миниатюрностью и мезоморфностью сложения.
Изменчивость антропологических признаков несколько выше, чем у
представителей предыдущего адаптивного типа.
3. Тропический адаптивный тип. Морфофункциональный комплекс
обитателей тропических широт весьма специфичен: вытянутая форма
тела, долихоморфия пропорций, большая поверхность тела. Хотя длина
тела значительно варьирует, относительная поверхность тела (а по сути поверхность
испарения) в любом случае очень велика. Значительно увеличено
количество потовых желез кожи и интенсивность потоотделения.
Характерно некоторое понижение уровня обменных процессов,
сокращение
синтеза
эндогенных
жиров.
Жители
влажных
тропических лесов отличаются небольшими размерами тела и некоторой
деминерализацией скелета.
Все эти признаки могут рассматриваться как явные приспособления
к условиям жаркого и влажного климата.
4. Аридный адаптивный тип. Многие черты тропического комплекса
свойственны и населению тропических пустынь: отмечается тенденция
к линейности телосложения
(высокий процент астеноидных форм с
уплощенной грудной клеткой), развитие мускульного и жирового
компонента понижено. Снижены уровни основного обмена, холестерина
крови, и, как правило, минерализации скелета. Наряду с этим отмечается
более эффективная сосудистая регуляция потери тепла в условиях резких
суточных колебаний температуры окружающей среды. Население
внетропических пустынь отличается несколько большей плотностью тела
(крупные размеры и вес) - это реакция на более низкие температуры среды.
5. Высокогорный адаптивный тип. В условиях высокогорья, для которого
характерен недостаток кислорода (гипоксия) и понижение температуры среды,
формируются такие признаки как массивность скелета и крупные размеры
длинных костей (что связано с интенсивным эритропоэзом, цилиндрическая
грудная клетка с высокой жизненной емкостью легких (ЖЕЛ). Характерно
высокое содержание гемоглобина крови, увеличен периферический ток
крови, отмечено большее число и величина капилляров. Нетрудно убедиться в
том, что эти особенности представляют собой приспособление к гипоксии,
выступающей в сочетании с пониженной температурой среды. В условиях
высокогорья в целом менее интенсивно идут процессы роста и развития,
позднее наступает старость, продолжительней жизненный цикл.
6. Адаптивный тип умеренной зоны. Население умеренной зоны,
безусловно, не остается нейтральным по отношению к воздействию
географической
среды.
По
большинству
морфологических
и
физиологических признаков оно занимает промежуточное положение
между арктическими и тропическими группами.
Межгрупповая и внутригрупповая изменчивость признаков здесь
очень велика, а сама умеренная зона, по-видимому, вообще наиболее
100
комфортна для современного человека, и предъявляет наименее жесткие
требования к нашему организму.
В каждой экологической нише у коренного населения есть свои
специфические приспособительные черты. Эти особенности формируются на
протяжении жизни многих поколений людей и представляют результат
длительной истории приспособления популяций человека к различным
экологическим условиям.
То, что мы имеем дело с адаптацией, закрепленной на
генотипическом уровне, подтверждается исследованиями процессов роста
и развития в популяциях человека – типичные черты, присущие тому или
иному адаптивному комплексу, начинают проявляться уже на самых ранних
этапах онтогенеза.
Вопросы для самопроверки.
1.Что изучает экологическая физиология?
2. Классификация факторов среды, воздействующих на человека.
3. Значение солнечного излучения для живых организмов.
4. Состав электромагнитных волн Солнца и их влияние на организм.
5. Что такое альбедо?
6. Понятия погоды и климата, факторы их формирования.
7. Понятие пойкило- и гомотермии.
8. Классификация видов ветра.
9. Влияние различных видов ветра на теплоощущение человека.
10. Понятия абсолютной и относительной влажности.
11. Влияние влажности на температуру кожи человека.
12. Влияние аэроионов на организм человека.
13. Механизм формирования магнитного поля Земли.
14. Влияние магнитных бурь на состояние организма человека.
15. Роль и состав воды живых организмов.
16. Роль различных микроэлементов для организма человека.
17. Значение кислорода для жизни на земле.
18. Классификация гипоксий.
19. Механизмы срочной и долговременной реакций организма на
гипоксию.
20. Понятие адаптации.
21. Классификация адаптивных реакций человека.
22. Механизмы формирования срочной и долговременной адаптации.
23. Стресс-реакции организма и их значение в адаптации.
24. Механизм возникновения общего адаптивного синдрома.
25. Роль гормонов в общем адаптивном синдроме.
26. Охарактеризуйте стадии стресса.
27. Стресс-лимитирующие системы организма.
28. Адаптивные типы человека и их формирование в эволюции.
101
Глава 5. Пути решения экологических проблем
5.1. Основы рационального природопользования. Основные понятия
Природопользование – непосредственное и косвенное воздействие
человека на окружающую среду в результате всей его деятельности.
Рациональное природопользование – планомерное, научно обоснованное
преобразование окружающей среды по мере совершенствования материального
производства на основе комплексного использования невозобновляемых
ресурсов в цикле: производство – потребление – вторичные ресурсы при
условии сохранения и воспроизводства возобновляемых природных ресурсов.
Изучение процессов, протекающих в биосфере, и влияния на них
хозяйственной деятельности человека показывает, что только создание
экологически безотходных и малоотходных производств может предотвратить
оскудение природных ресурсов и деградацию природной среды. Хозяйственная
деятельность людей должна строиться по принципу природных экосистем,
которые экономно расходуют вещество и энергию и в которых отходы одних
организмов служат средой обитания для других, т. е. осуществляется
замкнутый кругооборот.
В XX в. человечество в результате научно-технической революции
пришло к следующему техногенному кругообороту веществ (рис. 5.1).
Казалось бы, сегодня всем ясно, что время «покорения природы» безвозвратно
прошло и начался период глубокого, заинтересованного познания ее законов.
Однако на практике объемы отходов в стране растут в два-три раза быстрее,
чем объемы производства и численность населения. Лавина отходов загрязняет
природу, их вредные токсичные компоненты засоряют землю, воздух, реки,
моря и озера. Причина кроется в сиюминутной выгоде для производства. Но
разумный человек не должен считать выгодой уничтожение всего живого,
«безумное прожигание» ресурсов, не только своих, но и принадлежащих
будущим поколениям. Следовательно, пришло время коренным образом
изменить сам подход к понятию выгодности, когда речь идет о
природопользовании.
102
Исходя из сказанного можно сформулировать наиболее общее
определение
рационального
природопользования
–
это
система
взаимодействия общества и природы, построенная на основе научных законов
природы и в наибольшей степени отвечающая задачам, как развития
производства, так и сохранения биосферы.
Из схемы техногенного кругооборота веществ (рис. 5.1) видно, что в отличие от
природных кругооборотов он незамкнут во многих частях.
5.2. Безотходные и малоотходные производства
Термин «безотходная технология» впервые предложен российскими
учеными Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1972 г. В ряде
стран Западной Европы вместо «мало- и безотходная технология» применяется
термин «чистая или более чистая технология» («pure or more pure technology»).
В соответствии с решением ЕЭК. ООН и с Декларацией о малоотходной и
безотходной технологиях и использовании отходов принята такая
формулировка безотходной технологии (БОТ): «Безотходная технология есть
практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках
потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование
природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду».
В литературе встречаются и другие термины, например, «безотходная
технологическая система» (БТС). Под БТС понимается такое отдельное
производство или совокупность производств, в результате практической
деятельности которых не происходит отрицательного воздействия на
окружающую среду. В определении безотходной технологии подразумевается
не только производственный процесс. Это понятие затрагивает и конечную
продукцию, которая должна характеризоваться:
 долгим сроком службы изделий,
 возможностью многократного использования,
 простотой ремонта,
 легкостью возвращения в производственный цикл или перевода в
экологически безвредную форму после выхода из строя.
Теория безотходных технологических процессов в рамках основных законов
природопользования базируется на двух предпосылках:
 исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех
возможных продуктов, а не каждый раз для отдельных;
 создаваемые продукты после использования по прямому назначению
должны относительно легко превращаться в исходные элементы нового
производства.
Схема такого процесса – «спрос – готовый продукт – сырье». Но каждый
этап этой схемы требует затрат энергии, производство которой связано с
потреблением природных ресурсов вне замкнутой системы. Вторым
препятствием полной замкнутости процесса является износ материалов, их
103
рассеивание в окружающей среде. Например, долгое, на протяжении многих
столетий, использование таких металлов, как серебро, свинец, цинк, медь и др.,
и их рассеивание в процессе этого использования в ОС привели к тому, что
сроки их исчерпания из земных недр составляют, согласно своду
международных прогнозов «Мир в 2000 году», всего один-два десятка лет.
Понятие безотходной технологии условно. Под ним понимается
теоретический предел или предельная модель производства, которая в
большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь
частично (отсюда – малоотходная технология – МОТ). Но с развитием
современных наукоемких технологий БОТ должна быть реализована все с
большим приближением к идеальной модели.
Критики концепции безотходного производства утверждают, ссылаясь на
второй закон термодинамики, что как энергию нельзя полностью перевести в
работу, так и сырье невозможно полностью переработать в продукты
производства и потребления. С этим нельзя согласиться, поскольку речь идет,
прежде всего, о материи и о Земле как открытой системе, а материю –
продукцию в соответствии с законом сохранения вещества и энергии всегда
можно преобразовать снова в соответствующую продукцию. Примерами
служат безотходно функционирующие природные экосистемы.
Имеется и другая крайность, когда все работы, связанные с охраной ОС
от промышленных загрязнений, относят к БОТ и МОТ. Необходимо помнить,
что оценка степени безотходности производства – очень сложная задача и
единых критериев для всех отраслей промышленности нет.
В целом комплексный подход к оценке степени безотходности
производства должен базироваться на:
 учете не столько безотходности, сколько степени использования
природных ресурсов;
 оценке производства на основе самого обычного материального баланса, т.
е. на отношении выхода конечной продукции к массе поступившего сырья
и полуфабрикатов;
 определении
степени
безотходности
по
количеству
отходов,
образующихся на единицу продукции.
Для точного определения степени безотходности необходимо введение
поправки на токсичность отходов. Невозможно сопоставлять только по массе,
например, отходы содового производства и отработанные растворы
гальванических цехов. Для сравнительного анализа различных технологических
схем однотипных производств, выпускающих продукцию одного и того же
вида, на стадии их проектирования вполне может быть использован
поправочный коэффициент на токсичность отходов.
Для расчета энергетических затрат следует рассматривать энергоемкость
продукции с учетом коэффициентов безотходности. Только в этом случае
можно получить объективный показатель безотходности рассматриваемого
производства. Масштабы загрязнения ОС при производстве электроэнергии на
ТЭС часто таковы, что могут свести к минимуму те экологические
104
преимущества, которые удается достичь при совершенствовании основного
производства. Например, в цветной металлургии о степени безотходности судят
по коэффициенту комплексности использования сырья (во многих случаях он
превышает 80%). В угледобывающей промышленности предприятие считается
безотходным (малоотходным), если этот коэффициент не превышает 75%.
5.3. Основные принципы создания безотходных производств
Основные принципы создания безотходных производств заключаются в
комплексном использовании сырья, создании принципиально новых и
совершенствовании действующих технологий, создании замкнутых водо- и
газооборотных
циклов,
кооперировании
предприятий
и
создании
территориально-производственных комплексов.
1. Комплексное использование сырья. Отходы производства – это
неиспользованная или недоиспользованная по тем или иным причинам часть
сырья. Поэтому проблема комплексного использования сырья имеет большое
значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики.
Необходимость комплексного использования природных ресурсов диктуется, с
одной стороны, все увеличивающимися темпами роста объемов промышленных
производств, загрязняющих окружающую среду, а с другой – необходимостью
экономного их расходования, поскольку запасы основного минерального сырья
ограничены, а цены на него непрерывно возрастают. С 2002 по 2008 гг. цены
почти на все сырьевые материалы выросли более чем в 2 раза. В свою очередь
рост цен ускоряет внедрение и разработку малоотходных и безотходных
производств, поскольку
расширяются
пределы
их
экономической
рентабельности.
Источниками отходов являются:
 примеси в сырье, т. е. компоненты, которые не используются в данном
процессе для получения готового продукта;
 неполнота протекания процесса, остаток полезного продукта в сырье;
 побочные
химические
реакции,
приводящие
к
образованию
неиспользуемых веществ.
Рациональное комплексное использование сырья позволяет уменьшить
количество недоиспользованных веществ, увеличить ассортимент готовых
продуктов, выпускать новые продукты из той части сырья, которая раньше
уходила в отходы.
Характерен пример цветной металлургии, где постоянно растет
количество элементов, извлекаемых из минерального сырья. Из 90 элементов,
обнаруженных в биосфере Земли, предприятиями цветной металлургии
извлекались:
Год
Число элементов
1913
15
1930
20
1940
24
105
1960
63
1970
74
1980
82
1990
88
Из медьсодержащих руд, в состав которых входят 25 элементов,
извлекается 21 элемент. Из полиметаллического сырья извлекают 18 элементов
и получают более 40 видов товарной продукции. Доля полезных элементов,
извлекаемых из природного сырья в цветной металлургии, – одна из самых
высоких и достигает 80%. Повышение выхода продукта на каждой стадии
процесса приводит к уменьшению количества отходов и увеличению
комплексного использования сырья. Радикальное средство против протекания
побочных реакций – изменение технологии.
2. Создание принципиально новых и совершенствование действующих
технологий (схем). Это очень важный этап в технологии. Например, в основу
создания атомной промышленности положены принципы, исключающие
загрязнение окружающей среды или значительно снижающие его. На
предприятии Атоммаша «Родон» высока надежность всех технологических
схем и новых методов захоронения отходов. В черной металлургии создана
новая технологическая схема, позволяющая сократить загрязнение среды –
прямое восстановление железа.
3. Создание замкнутых водо- и газооборотных циклов. С позиций
экологической безопасности и надежности не менее важной представляется
задача по созданию замкнутых водо- и газооборотных циклов. Например, на
ПО «Тулачермет» организован замкнутый газооборотный цикл, разработанный
для производства суперфосфатных и других фосфорных удобрений, что
позволяет избежать загрязнения окружающей среды фторидами.
4. Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных
комплексов. В большинстве случаев отходы одного производства являются
сырьем для других производств. В связи с этим предлагается сам термин
«отходы» заменить на «продукты незавершенного производства». При этом
основная задача состоит в изыскании возможностей для применения продуктов
незавершенного производства в других производствах или отраслях народного
хозяйства, которые могли бы строить свою деятельность на них как на
вторичных материальных ресурсах. Например, в Бразилии из отходов
производства сахарного тростника получают спирт, используемый в качестве
топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Большая работа проводится в различных странах по созданию так
называемых «банков отходов», т. е. по систематизации отходов различных
отраслей промышленности, например, химической, нефтехимической отраслей,
металлургии.
Наиболее
благоприятные
возможности
для
межотраслевого
кооперирования складываются в условиях территориально-производственных
комплексов (ТПК). Самый эффективный тип организации производства –
сочетание межрайонной специализации с внутрирайонной кооперацией.
106
5.4. Безотходное потребление
Обычно проблемы экологии и ресурсосбережения связывают с
деятельностью предприятий, упуская из виду, что различные ресурсы
потребляются в быту. Объемы потребляемых населением материальных благ и
ресурсов весьма значительны. Например, соотношение между потреблением и
накоплением в национальном доходе составляет примерно 3/4 : 1/4. Следует
также отметить тенденцию опережающего роста объемов отходов потребления
по сравнению с отходами промышленности.
Пути перехода к «безотходному типу потребления» имеют свои
особенности. Одна из них заключается в том, что отрасли, обслуживающие
население, наименее «технологичны» в отношении безотходности. Помимо
того, что материальные ценности в этих отраслях рассредоточены в
соответствии со сложившейся системой расселения по территории всей страны,
объемы образующихся отходов у конкретных потребителей весьма
незначительны, а сами отходы очень разнородны и многокомпонентны.
Положение осложняется тем, что сфера потребления в гораздо меньшей
степени, чем сфера производства, поддается экономическому регулированию.
Сфера потребления всегда ориентирована на конкретных людей, живущих в
соответствии с многочисленными национальными традициями, особенностями
регионов, уровнем культуры и т.д.
Таким образом, достижение рационального использования ресурсов в
сфере потребления – сложная проблема и ее решение может быть достигнуто с
помощью мер, условно разделяемых на две основные группы. Первая
объединяет меры, предпринимаемые в отраслях общественного обслуживания
(экономическое регулирование), вторая – меры воспитательного характера,
направленные на выработку у каждого гражданина сознательного отношения к
потребляемым ресурсам (регулирование воспитанием). На практике эти меры
носят комплексный характер, взаимно дополняя друг друга. Внедрение новых
технических решений, с помощью которых достигается экономия ресурсов,
должно сопровождаться их пропагандой и созданием условий для широкого
использования.
Например, одним из наиболее используемых ресурсов для бытовых нужд
является питьевая вода. Жилищно-коммунальное хозяйство наряду с
промышленностью и сельским хозяйством – крупнейший потребитель воды.
Специалисты подсчитали, что водопотребление в расчете на одного жителя,
пользующегося водопроводом, составляет 200–240 л/с., а пользующегося,
образно говоря, «ведром» – только 20–40 л. Чаще всего потери воды вызваны
техническими неполадками, нарушениями эксплуатации водопроводов и т.д.
Речь идет, в частности, о неисправностях оборудования, утечках воды из труб.
Кроме того, много питьевой воды расходуется не по назначению, например, на
полив зеленых насаждений, и т.д.
Для решения вопроса рационального водопользования необходимо
наладить тщательный учет всей расходуемой воды и оперативно устранять
107
технические неполадки в системах водообеспечения. О том, что возможности
для этого есть, свидетельствуют значительные различия в уровне потребления
воды между различными городами и регионами страны, а также достигнутым
уровнем потребления воды в ряде развитых государств. Например, в Москве
начиная с 1997 г. ведется работа по установлению водосчетчиков в
многоквартирных домах наряду с введением в строй в 1994 г. станции «Роса»,
осуществляющей контроль водопроводной воды по 70 показателям 30 раз в
сутки. Таким образом, для обеспечения рационального потребления воды
необходим комплекс мер, объединяющий прогресс в области экономики,
организации
и
техники,
дополненный
продуманной
эффективной
воспитательной работой.
Все это в полной мере относится и к потреблению других видов ресурсов,
в частности, топливно-энергетических. Например, потребление электроэнергии
на бытовые нужды в последнее время ежегодно увеличивается на 10%, в то же
время опыт показывает, что такое увеличение не всегда оправдано. Одним из
направлений экономии электрической энергии является массовый выпуск
бытовой техники, обеспечивающей рациональное потребление электроэнергии.
Например, замена парка бытовых холодильников на более экономичные модели
(с усовершенствованной теплоизоляцией, автоматическим оттаиванием)
позволила снизить потребление электроэнергии. Переход на «зимнее» и
«летнее» время, позволяющий лучше использовать «светлые» часы суток, в
целом по народному хозяйству дает экономию около 3 млрд. кВт-ч
электроэнергии в год, на 3–4 млн. кВт-ч снижает пиковые нагрузки
энергосистем.
В принятой ООН «Всемирной стратегии охраны природы», в частности,
записано: «Мы не унаследовали Землю наших отцов. Мы взяли ее в долг у
наших детей». Поэтому именно принцип не брать «взаймы у потомков» должен
стать определяющим при принятии всех без исключения решений по вопросам
использования природных ресурсов.
Вопросы для самопроверки
1. В чем отличие техногенного круговорота веществ от биогеохимических
круговоротов веществ в природе?
2. Отличается ли техногенный круговорот веществ в развитых и в
развивающихся странах? Если да, то в чем это отличие?
3. Кем введены термины «безотходные технологии» и «малоотходные
технологии»? Приведите аналоги этих терминов, принятые в англоязычных
странах.
4. Какие основные принципы создания безотходных и малоотходных
производств вам известны?
Глава 6. Мониторинг окружающей среды
108
6.1. Понятие экологического мониторинга и его задачи
Всесторонний анализ окружающей среды предусматривает оценку ее
экологического состояния и влияние на нее естественных и антропогенных
воздействий. Характер этих воздействий весьма специфичен. Лимитирующим
показателем уровня естественных и антропогенных воздействий является
предельно-допустимая экологическая нагрузка (ПДЭН), которая во многих
странах установлена в связи с тем, что нормальное функционирование и
устойчивость экосистем и биосферы возможны при непревышении
определенных предельных нагрузок на них.
Состояние биосферы, непрерывно меняющееся под влиянием
естественных факторов, обычно возвращается в первоначальное. Например,
изменения температуры и давления, влажности воздуха и почвы происходят в
пределах некоторых постоянных средних значений. Как правило, крупные
экосистемы под влиянием природных процессов изменяются чрезвычайно
медленно.
Существующие
в
мире
экологические
службы
(гидрометеорологическая, сейсмическая, ионосферная и др.) проводят контроль
за изменением этих процессов.
Изменение состояния биосферы под влиянием антропогенных факторов
происходит в более короткие временные сроки. Поэтому с целью измерения,
оценки и прогноза антропогенных изменений абиотической составляющей
биосферы (в первую очередь загрязнений) и ответной реакции биоты на эти
изменения, а также последующих изменений в экосистемах в результате
антропогенных воздействий создана информационная система экологического
мониторинга.
Экологический мониторинг является комплексным мониторингом
биосферы. Он включает в себя контроль изменений состояния окружающей
среды под влиянием как природных, так и антропогенных факторов.
О с н о в н ы е з а д а ч и экологического мониторинга антропогенных
воздействий:
• наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
• наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
• наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней
процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
• оценка физического состояния природной среды;
• прогноз изменения состояния природной среды под влиянием факторов
антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной
среды.
Термин «мониторинг» образован от лат. «монитор» – «наблюдающий»,
«предостерегающий». Существует несколько современных формулировок
определения мониторинга. Некоторые исследователи под мониторингом
понимают систему повторных наблюдений за состоянием объектов
окружающей среды в пространстве и во времени в соответствии с заранее
подготовленной программой [52]. Более конкретная формулировка определения
мониторинга предложена академиком РАН Ю.А. Израэлем в 1974 г., в
109
соответствии с которой под мониторингом состояния природной среды, и в
первую очередь загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере,
подразумевают комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза
изменений состояния биосферы или ее отдельных элементов под влиянием
антропогенных воздействий.
Программа ЮНЕСКО от 1974 г. определяет мониторинг как систему
регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую
информацию о прошлом и настоящем состояниях окружающей среды,
позволяющую прогнозировать на будущее изменение ее параметров, имеющих
особенное значение для человечества.
6.2. Классификация мониторинга
Мониторинг включает в себя следующие основные практические направления:
 наблюдение за состоянием окружающей среды и факторами,
воздействующими на нее;
 оценку фактического состояния окружающей среды и уровня ее
загрязнения;
 прогноз состояния окружающей среды в результате возможных
загрязнений и оценку этого состояния.
Наблюдение
Оценка фактического
состояния
Регулирование
качества среды
Прогноз
состояния
Оценка
прогнозируемого
состояния
Рисунок 6.1. Схема мониторинга
Объектами мониторинга являются атмосфера (мониторинг приземного
слоя атмосферы и верхней атмосферы); атмосферные осадки (мониторинг
атмосферных осадков); поверхностные воды суши, океаны и моря, подземные
воды (мониторинг гидросферы); криосфера (мониторинг составляющих
климатической системы).
По
объектам
наблюдения
различают: атмосферный,
воздушный, водный, почвенный, климатический мониторинг, мониторинг
растительности, животного мира, здоровья населения и т.д.
Существует классификация систем мониторинга по факторам, источникам и
масштабам воздействия (рис. 6.2).
Мониторинг факторов воздействия – мониторинг различных химических
загрязнителей (ингредиентный мониторинг) и разнообразных природных и
110
физических факторов воздействия (электромагнитное излучение, солнечная
радиация, шумовые вибрации).
Мониторинг источников загрязнений – мониторинг точечных стационарных
источников (заводские трубы), точечных подвижных (транспорт),
пространственных (города, поля с внесенными химическими веществами)
источников.
Рис. 6.2. Блок-схема системы мониторинга
По
масштабам
воздействия
мониторинг
бывает
пространственным и временным.
По
характеру
обобщения
и н ф о р м а ц и и различают
следующие системы мониторинга:
• глобальный – слежение за общемировыми процессами и явлениями в
биосфере Земли, включая все ее экологические компоненты, и предупреждение
о возникающих экстремальных ситуациях;
• базовый (фоновый) – слежение за общебиосферными, в основном
природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных
влияний;
• национальный – мониторинг в масштабах страны;
• региональный – слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то
региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному
характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного
для всей биосферы;
• локальный – мониторинг воздействия конкретного антропогенного источника;
• импактный – мониторинг региональных и локальных антропогенных
воздействий в особо опасных зонах и местах.
Классификация систем мониторинга может основываться и на методах
наблюдения (мониторинг по физико-химическим и биологическим
показателям, дистанционный мониторинг).
Химический мониторинг – это система наблюдений за химическим составом
(природного и антропогенного происхождения атмосферы, осадков,
поверхностных и подземных вод, вод океанов и морей, почв, донных
111
отложений, растительности, животных и контроль за динамикой
распространения химических загрязняющих веществ. Глобальной задачей
химического мониторинга является определение фактического уровня
загрязнений окружающей среды приоритетными высокотоксичными
ингредиентами, представленными в табл. 6.1.
Таблица 6.1. Классификация приоритетных загрязняющих веществ и контроль за их
содержанием в различных средах
Класс
Загрязняющие вещества Среда
приоритетности
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
Тип
программы
измерений
Диоксид серы и
взвешенные частицы
Радионуклиды (Sг-90,
Сs- 197)
Озон
ДЦТ и другие
хлорорганические
соединения
Кадмий и его
соединения
Нитраты, нитриты
Оксиды азота
Ртуть и ее соединения
Свинец
Диоксид углерода
Оксид углерода
Нефтеуглеводороды
Воздух
И, Р, Б, Г
Пища
Воздух
И,Р
И, Б (в стратосфере)
Биота, человек
И, Р
Пища, человек, вода
Питьевая вода, пища
Воздух
Пища, воздух
Воздух, пища
Воздух
Воздух
Морская вода
И
И, И
Фтористые соединения
Асбест
Мышьяк
Микротоксины
Микробиологическое
заражение
Реактивные
углеводороды
Питьевая вода
Воздух
Питьевая вода
Пища
И
И
И
И, Р
Пища
Воздух
И,Р
И
И, Р
И
Б
И
Р,Б
П р и м е ч а н и е : И- импактный, Р - региональный, Б - базовый, Г –
глобальный.
112
Физический мониторинг – система наблюдений за влиянием физических
процессов и явлений на окружающую среду (наводнения, вулканизм,
землетрясения, цунами, засухи, эрозия почв и т.д.).
Биологический мониторинг – мониторинг, осуществляемый с помощью
биоиндикаторов (т. е. таких организмов, по наличию, состоянию и поведению
которых судят об изменениях в среде).
Экобиохимический мониторинг – мониторинг, базирующийся на оценке
двух составляющих окружающей среды (химической и биологической).
Дистанционный мониторинг – в основном, авиационный, космический
мониторинг
с
применением
летательных
аппаратов,
оснащенных
радиометрической
аппаратурой,
способной
осуществлять
активное
зондирование изучаемых объектов и регистрацию опытных данных.
В зависимости от принципа классификации имеются различные системы
мониторинга (табл.6.2).
Наиболее универсальным является комплексный экологический
мониторинг окружающей среды.
Комплексный экологический мониторинг окружающей среды – это
организация системы наблюдений за состоянием объектов окружающей
природной среды для оценки их фактического уровня загрязнения и
предупреждения о создающихся критических ситуациях, вредных для здоровья
людей и других живых организмов. Различают мониторинг локальный,
региональный и фоновый.
При проведении комплексного экологического мониторинга окружающей
среды: а) проводится постоянная оценка экологических условий среды
обитания человека и биологических объектов (растений, животных,
микроорганизмов и т.д.), а также оценка состояния и функциональной
целостности экосистем; б) создаются условия для определения
корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели
экологических условий не достигаются.
Система комплексного экологического мониторинга предусматривает:
 выделение объекта наблюдения;
 обследование выделенного объекта наблюдения;
 составление для объекта наблюдения информационной модели;
 планирование измерений;
 оценку состояния объекта наблюдения и идентификацию его
информационной модели;
 прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;
 представление информации в удобной для использования форме и
доведение ее до потребителя.
113
Таблица 6.2. Классификация систем (подсистем) мониторинга.
Основные цели комплексного экологического мониторинга состоят в том,
чтобы на основании полученной информации:
1) оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и
среды обитания человека (т. е. провести оценку соблюдения экологических
нормативов);
2) выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия
таких изменений, а также определить корректирующие меры в тех случаях,
когда целевые показатели экологических условий не достигаются (т. е.
провести диагностику состояния экосистем и среды обитания);
3) создать предпосылки для определения мер по исправлению возникающих
негативных ситуаций до того, как будет нанесен ущерб, т. е. обеспечить
заблаговременное предупреждение негативных ситуаций.
В Российской Федерации функционирует несколько ведомственных систем
мониторинга, например, служба наблюдения за загрязнением окружающей
114
среды Росгидромета, служба мониторинга водных ресурсов Роскомвода,
служба
агрохимических
наблюдений
и
мониторинга
загрязнений
сельскохозяйственных земель Роскомзема и др.
6.3. Критерии оценки качества окружающей среды
Государственная экологическая экспертиза представляет собой систему
государственных природоохранных мероприятий, направленных на проверку
соответствия проектов, планов и мероприятий в области народного хозяйства и
природных ресурсов требованиям защиты окружающей среды от вредных
воздействий.
Токсикологическая характеристика технологических процессов требует
обоснования рекомендаций по такому изменению производства, чтобы
уменьшить количество вредных полупродуктов или побочных соединений или
исключить их, и медико-технических требований к планированию
производственных
помещений,
аппаратуре,
санитарно-техническому
оборудованию, в том числе очистному или рассеивающему, и – в случае
необходимости – к индивидуальным средствам защиты. В основе этого лежит
установление предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в
различных средах.
В воздушной среде:
 ПДКр.з – предельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей
зоны, мг/м3. Эта концентрация при ежедневной (кроме выходных дней) работе в
пределах 8 ч или другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в
течение всего рабочего стажа не должна вызывать в состоянии здоровья
настоящего и последующего поколений заболеваний или отклонений,
обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы.
Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или
площадки, на которой находятся места постоянного или временного
пребывания работающих;
 ПДКМ.Р – предельно допустимая максимальная разовая концентрация
вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация при вдыхании в
течение 20 мин не должна вызывать рефлекторных (в том числе субсенсорных)
реакций в организме человека;
 ПДКС.С – предельно допустимая среднесуточная концентрация
токсичного вещества в воздухе населенных мест, мг/м3. Эта концентрация не
должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия
при неограниченно продолжительном вдыхании.
В водной среде:
 ПДКВ – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема
хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л. Эта
концентрация не должна оказывать прямого или косвенного влияния на органы
человека в течение всей его жизни, а также на здоровье последующих
поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования;
115
 ПДКВ.Р – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема,
используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л;
 Интегральные показатели для воды:
БПК – биологическая потребность в кислороде – количество кислорода,
использованного при биохимических процессах окисления органических
веществ (исключая процессы нитрификации) за определенное время
инкубации пробы (2, 5, 20, 120 суток), мг О2/л воды (БПКП – за 20 суток,
БПК5 – за 5 суток);
ХПК – химическая потребность в кислороде, определенная бихроматным
методом, т. е. количество кислорода, эквивалентное количеству
расходуемого
окислителя,
необходимого
для
окисления
всех
восстановителей, содержащихся в воде, мг О2/л воды.
По отношению БПКП /ХПК судят об эффективности биохимического
окисления веществ.
В почве:
 ПДКП – предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое
почвы, мг/кг. Эта концентрация не должна вызывать прямого и косвенного
отрицательного влияния на здоровье человека, а также на самоочищающую
способность почвы;
 ПДКПР (ДОК) – предельно допустимая концентрация (допустимое
остаточное количество) вещества в продуктах питания, мг/кг.
Если величина ПДК в различных средах не установлена, действует
временный гигиенический норматив ВДК (ОБУВ) – временно допустимая
концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) вещества.
Временный норматив устанавливается на определенный срок (2–3 года).
Различные вещества могут оказывать сходное неблагоприятное воздействие на
организм. Например, существует эффект суммации для диоксида азота и
формальдегида, фенола и ацетона, этанола и целой группы органических
веществ. Для токсичных веществ безопасная концентрация определяется
соотношением С/ПДК < 1, где С – фактическая концентрация вещества в среде.
Допустим, что в воздухе концентрация фенола С ф = 0,345 мг/л, ацетона С ац =
0,009мг/л, а ПДК ф = 0,35мг/л, ПДК ац = 0,01 мг/л. Таким образом, для каждого
из веществ указанное соотношение меньше 1:
С1/ПДК1 < 1; С2/ПДК2 < 1.
Но поскольку эти вещества обладают эффектом суммации, то общее
загрязнение фенолом и ацетоном превысит предельно допустимое, так как
С1
С2

 0,986  0,9  0,986  0,9  1,886  1.
ПДК1 ПДК 2
Таким образом, сумма отношений концентраций к ПДК веществ,
обладающих эффектом суммации, не должна превышать единицы.
116
Для более полной оценки качества среды сравнительно недавно стали
использовать другой критерий – ПДЭН – предельно допустимую экологическую
нагрузку. Для воды – это ПДС – предельно допустимый сброс, г/с.; для воздуха
– ПДВ – предельно допустимый выброс, г/с. Эти величины характеризуют
нагрузку, оказываемую предприятием на окружающую среду в единицу
времени, и должны обязательно входить в экологический паспорт (или другой
подобный документ) предприятия.
Недостатком изложенной выше схемы критериев оценки качества среды
является разрозненность природоохранных функций различных министерств и
ведомств, а также часто очень различающиеся значения ПДК в разных странах.
6.4. Аэрокосмический мониторинг в экологических исследованиях.
Материалы дистанционного зондирования получают в результате
неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов,
судов и подводных лодок, наземных станций. Получаемые документы очень
разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и
иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой
аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных
условий и т.п. Главные качества дистанционных изображений, особенно
полезные для составления карт, - это их высокая детальность, одновременный
охват обширных пространств, возможность получения повторных снимков и
изучения
труднодоступных
территорий.
Благодаря
этому
данные
дистанционного зондирования нашли в картографии разнообразное
применение: их используют для составления и оперативного обновления
топографических и тематических карт, картографирования малоизученных и
труднодоступных районов (например, высокогорий). Наконец, аэро- и
космические снимки служат источниками для создания общегеографических и
тематических фотокарт. Съемки ведут в видимой, ближней инфракрасной,
тепловой инфракрасной, радиоволновой и ультрафиолетовой зонах спектра.
При этом снимки могут быть черно-белыми зональными и панхроматическими,
цветными, цветными спектрозональными и даже - для лучшей различимости
некоторых объектов - ложноцветными, т.е. выполненными в условных цветах.
Следует отметить особые достоинства съемки в радиодиапазоне. Радиоволны,
почти не поглощаясь, свободно проходят через облачность и туман. Ночная
темнота тоже не помеха для съемки, она ведется при любой погоде и в любое
время суток.
Главные достоинства аэроснимков, космических снимков и цифровых
данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования, - их большая
обзорность и одномоментностъ. Они покрывают обширные, в том числе
труднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых
физических условиях. Снимки дают интегрированное и вместе с тем
генерализованное изображение всех элементов земной поверхности, что
позволяет видеть их структуру и связи. Очень важное достоинство повторность съемок, т.е. фиксация состояния объектов в разные моменты
времени и возможность прослеживания их динамики.
117




Существует несколько основных направлений применения материалов
дистанционного зондирования в целях картографирования:
составление новых топографических и тематических карт;
исправление и обновление существующих карт;
создание фотокарт, фотоблок-диаграмм и других комбинированных фото
картографических моделей;
составление оперативных карт и мониторинг.
Составление оперативных карт - еще один важный вид использования
космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую
обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в
картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические
карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно
составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных
экологических ситуаций и других опасных природных явлений.
Космофотокарты
применяют
для
слежения
за
созреванием
сельскохозяйственных посевов и прогноза урожая, наблюдения за
становлением и сходом снежного покрова на обширных пространствах и тому
подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов.
Оперативное слежение и контроль за состоянием окружающей среды и
отдельных ее компонентов по материалам дистанционного зондирования и
картам называют аэрокосмическим (или картографо-аэрокосмическим)
мониторингом.
Мониторинг предполагает не только наблюдение за процессом или
явлением, но также его оценку, прогноз распространения и развития, а кроме
того - разработку системы мер по предотвращению опасных последствий или
поддержанию благоприятных тенденций. Таким образом, оперативное
картографирование становится средством контроля за развитием явлений и
процессов и обеспечивает принятие управленческих решений.
Главнейшее значение для реализации программы создания службы
мониторинга окружающей среды имеют дистанционные (аэрокосмические)
средства и методы, так как одним из путей создания глобальной системы
мониторинга является картографический.
Дистанционный мониторинг - совокупность авиационного и
космического мониторингов. Иногда в это понятие включают слежение за
средой с помощью приборов, установленных в труднодоступных местах Земли
(в горах, на Крайнем Севере), показания которых передаются в центры
наблюдения с помощью методов дальней передачи информации (по радио,
проводам, через спутники и т. п.).
Авиационный мониторинг осуществляют с самолетов, вертолетов и
других летательных аппаратов (включая парящие воздушные шары и т. п.), не
поднимающихся на космические высоты (в основном из пределов тропосферы).
Космический мониторинг - мониторинг с помощью космических средств
наблюдения.
118
Картографический метод создания глобальной системы мониторинга
предполагает развертывание работ при обследовании и изучении любой
территории в двух основных направлениях:
1.
создание
базовой
инвентаризационной
картографической
документации, отражающей современное состояние и оценку природных
ресурсов;
2.
картографирование динамики изменений природной среды,
предусматривающее обновление инвентаризационных карт, создание
специальных карт динамики и прогноза, т. е. систематическое
картографическое слежение за состоянием природной среды и ее изменениями,
обусловленными хозяйственной деятельностью людей.
Таблица 6.3
Масштабы и периодичность составления оперативных карт мониторинга
природной среды в различных регионах
Использование
земель
Интенсивное
Степень развития
территориальнопроизводственного
комплекса
Развитые
со
инфраструктурой
Масштаб карт
сложной 1:200 000 и
крупнее
Период
составления карт
Ежегодн
о
Развивающиеся
1:200 000 1:500 000
1...3 года
Формирующиеся
1:200 000 1:500 000
3...5 лет
1:200 000
1...3 года
Экстенсивное Слабая, но естественно
высокодинамичные природнотерриториальные комплексы
Слабая
1:500 000 1:100 0000 5...7 лет
и более
Отсутствует (природоохранные 1:200 000 1:500 000
зоны)
1...3 года
Масштабы картографического представления и периодичность
составления оперативных тематических карт мониторинга во многом зависят от
характера использования земель и степени развития природнотерриториального комплекса.
Масштабы и периодичность карт мониторинга природной среды в различных
регионах приведены в таблице 6.3.
Структура космической системы изучения природных ресурсов Земли
изображена на рисунке 6.3. Принципиально структура космической системы
ИПРЗ состоит: из системы управления структурой; 4 основных подсистем:
получения
космической
информации;
получения
дополнительной
дистанционной информации; сбора и хранения информации; обработки
119
информации. Подсистема получения космической информации включает:
космические носители измерительной аппаратуры (искусственные спутники
земли - ИСЗ), пилотируемые космические корабли (ПКК) и орбитальные
станции (ОС).
Рис. 6.3. Структура космической системы изучения природных ресурсов
Земли
Принципиальная блок-схема структуры космической системы изучения
природных ресурсов Земли (ИПРЗ) показана на блок-схеме 6.4.
Структура космической системы ИПРЗ принципиально состоит из системы
управления структурой и четырех основных подсистем: получения
космической информации, дополнительной дистанционной информации, сбора
и хранения информации, обработки информации.
Подсистема получения космической информации включает: космические
носители измерительной аппаратуры - искусственные спутники Земли,
пилотируемые космические корабли (ПКК) и орбитальные станции (ОС);
измерительную аппаратуру, устанавливаемую на космических носителях;
аппаратуру, передающую полученную информацию на Землю (на пункты
приема информации - ППИ) в подсистему сбора информации.
Данные, полученные с помощью космической измерительной
подсистемы, содержат для каждого отдельного элемента природного объекта
информацию о его состоянии. Эти данные передаются на пункты приема
120
информации и оттуда в банк данных подсистемы сбора информации на
хранение.
Рис. 6.4.
Блок-схема структуры космической системы изучения
природных ресурсов
Подсистема получения дополнительной дистанционной информации
объединяет средства и методы получения дистанционной информации о
природных и антропогенно измененных объектах, осуществляемых в основном
в пределах тропосферы.
В эту подсистему включены: авиационные средства (самолетылаборатории и вертолеты); суда-лаборатории, буйковые станции, наземные
передвижные лаборатории, установленная на этих носителях измерительная
аппаратура, установленная на них аппаратура, передающая получаемую
информацию на пункт приема информации.
В структуру космической системы изучения природной среды Земли и
Мирового океана в подсистему получения дополнительной информации
121
включены также научно-исследовательские суда-лаборатории, буйковые
станции и наземные передвижные лаборатории.
В состав судов-лабораторий входят научно-исследовательские суда,
экспедиционные суда, морские, озерные и речные суда, специально
построенные или перестроенные из другого типа судов для комплексных
исследований и для проведения различных специальных исследований
(геофизических, гидробиологических и др.) в толще водных масс, морского
дна, атмосферы и космического пространства.
Так, на борту научно-исследовательского судна космической службы
"Космонавт Юрий Гагарин" имеется 110 научных лабораторий.
Буйковые станции (автоматические станции) снабжены специальной
аппаратурой для получения определенных типов информации через спутники
на пункты приема информации, космической системы изучения природных
ресурсов.
Наземные передвижные лаборатории позволяют получать достоверные и
точные данные о природных объектах, процессах и данные на локальных
участках земной поверхности. Наземные измерения выполняют синхронно
космическими и авиационными измерениями точно в момент прохождения
космических аппаратов и авиасредств над данной точкой.
Наземные измерения служат базой для проведения необходимых
методических работ, связанных с проблемой идентификации природных
ресурсов и изучения их свойств на основе сопоставления и корреляции
различных данных дистанционного зондирования с данными непосредственных
наземных измерений.
Все вышесказанное относится к измерениям, выполняемым судамилабораториями и автоматическими буйковыми станциями.
Основные требования, предъявляемые к измерениям (данным), получаемым в
подсистемах космической и дополнительной дистанционной информации:
синхронность получения всех видов информации; метрологическое единство
всех видов измерений; репрезентативность наземных и измерений с самолета
относительно
территорий,
охватываемых
космической
съемкой;
сопоставимость масштабов и разрешающей способности всех видов измерений;
оперативность доставки информации с самолета и наземной в пункты приема и
обработки космической информации.
Репрезентативность в статистике - главное свойство выборочной
совокупности, состоящее в близости ее характеристик (состава, средних
величин и др.) к соответствующим характеристикам генеральной совокупности,
из которой отобрана выборочная.
Подсистема сбора и хранения информации формирует банк данных
огромного и постоянно меняющегося объема различного вида информации.
Задачи этой подсистемы - формирование, хранение и управление базой данных,
нахождение необходимой для определенных конкретных целей информации и
оперативная передача ее в блок подсистемы обработки информации.
База данных должна содержать:
122
 разновременные и разномасштабные материалы космических и
аэрофотосъемок;
 характеристики измерительной аппаратуры;
 результаты наземных (натурных) измерений (выполненных синхронно с
космическими съемками) параметров состояния природной среды в отдельных
пунктах земной поверхности;
 разновременные и разномасштабные картографические материалы
(топографические и специальные тематические карты);
 статистические и другие данные.
Эта структура (сбора, хранения, управления базой данных) подсистемы
должна обеспечить оперативный обмен информацией между ее частями и
доступ к ней подсистемы обработки информации.
Подсистема обработки информации заключается в оперативной обработке
полученной из банка данных информации и выдаче результатов обработки в
виде картографических материалов в требуемом масштабе.
Обрабатывают материалы визуально-инструментальным (с использованием
оптико-механических приборов) методом и с использованием ЭВМ и
переводом данных с компьютера в цифровую карту.
Выходные документы - тематические и специальные карты, схемы,
графики, таблицы, методические материалы и т. п. Они должны быть получены
в результате картографической, экономико-статистической и другой
информации об изучаемых районах с обязательным использованием
результатов наземных обследований в наиболее характерных природных,
сельскохозяйственных, гидрогеолого-мелиоративных и водохозяйственных
зонах изучаемых регионов в соответствии с разрабатываемыми уровнями
системы мониторинга.
Таким образом, основная цель работ по внедрению и развитию методов
аэрокосмического мониторинга в отрасли - совершенствование установления
корреляционных связей между оптическими свойствами экологических
комплексов (природных и антропогенно измененных), отраженными на
аэрокосмических изображениях, и их свойствами в системе различных
природных признаков (физической, биологической, химической и др.),
направленными на выявление существующих зависимостей между
геологическим строением местности и ее рельефом, гидрографией, почвами,
растительностью и другими элементами ландшафта, для разработки и
совершенствования методов региональных комплексных исследований, оценки
природно-экологических и антропогенных условий территории при
проектировании и проведении землеустроительных мероприятий с целью
сохранения экологического равновесия.
Аэрокосмический мониторинг позволяет одновременно получать
объективную информацию и оперативно выполнять картографирование
территории практически на любом уровне территориального деления: страна область - район - группа хозяйств (землепользование) - конкретное
сельскохозяйственное угодье - культура.
123
Система аэрокосмического мониторинга позволяет регулярно и
оперативно проводить:

инвентаризацию земельного фонда земель сельскохозяйственного
назначения;

ведение земельного кадастра;

уточнение карты землепользования;

инвентаризацию селитебных земель, их инфраструктуры (городов,
поселков, деревень, в том числе больших "неперспективных" и заброшенных);

инвентаризацию земель мелиоративного фонда;

оценку мелиоративного состояния земель и ведение динамического
мелиоративного кадастра;

подготовку и систематическое обновление каталогов земель,
находящихся в фонде перераспределения;

контроль над темпами освоения новых земель;

разработку экологического обоснования природопользования в районах
традиционного и нового сельскохозяйственного освоения;

планирование
рационального
землепользования,
проведение
своевременной инвентаризации очагов (зон) дефляции, водной и ветровой
эрозии, деградации почв и растительного покрова;

инвентаризацию земель, включенных в состав природоохранного,
рекреационного и историко-культурного назначения, а также особо ценных
земель;

составление карт динамики природных и антропогенных процессов и
явлений;

составление
прогнозных
карт
неблагоприятных
процессов,
активизирующихся в результате нерациональной хозяйственной деятельности;

сопряжение картографической информации со статистическими
данными.
6.5. Информационные технологии в управлении средой обитания.
Информационные технологии служат, прежде всего, цели экономии
ресурсов путем поиска и последующего использования информации для
повышения эффективности человеческой деятельности.
В настоящее время исследования по охране окружающей среды ведутся во
всех областях науки и техники различными организациями и на различных
уровнях, в том числе и на государственном. Однако информация по этим
исследованиям характеризуется высокой рассеянностью. Большие объемы
экологической информации, данные многолетних наблюдений, новейшие
разработки разбросаны по различным информационным базам или даже
находятся на бумажных носителях в архивах, что не только затрудняет их
поиск, использование, но и приводит к сомнению в достоверности данных и
эффективном использовании средств, выделяемых на экологию из бюджета,
иностранных фондов или коммерческими структурами.
124
Немаловажным
фактором,
обуславливающим
необходимость
информатизации, является проведение постоянного мониторинга за
фактическим состоянием окружающей среды, уплатой налогов, проведением
экологических мероприятий. Необходимость контроля возникла с принятием
платы за загрязнение еще с 1992г, когда обнаружились такие проблемы, как
переиндексация платежей в связи с инфляцией, неуплата за загрязнение возуха,
«уход» от экологических платежей, обусловленные отсутствием необходимой
технической базы для своевременного контроля за исполнением норм закона.
Благодаря автоматизированным мониторинговым системам контроль за
природоохранной деятельностью становится более эффективным, поскольку
постоянное наблюдение позволяет не только следить за правильностью
выполнения закона, но и вносить в него поправки соответственно фактическим
условиям экологической и социально-экономической обстановки.
Информационные системы
Современные информационные технологии предназначаются для поиска,
обработки и распространения больших массивов данных, создания и
эксплуатации различных информационных систем, содержащих базы и банки
данных и знаний.
В широком смысле слова, информационная система – это система,
некоторые элементы которой являются информационными объектами (тексты,
графики, формулы, сайты, программы и пр.), а связи носят информационный
характер.
Информационная система, понимаемая в более узком смысле, - это система,
предназначенная для хранения информации в специальным образом
организованной форме, снабженная средствами для выполнения процедур
ввода, размещения, обработки, поиска и выдачи информации по запросам
пользователей.
В нашем случае мы будем рассматривать информационные системы в узком
смысле этого слова, так как широкое понятие является предметом скорее
теоретической информатики и имеет малое отношение к изучаемому вопросу.
Важнейшими подсистемами автоматизированных информационных систем
являются базы и банки данных, а также относящиеся к классу систем
искусственного интеллекта экспертные системы. Отдельно следует рассмотреть
геоинформационные системы, как одни из наиболее развитых глобальных АИС
в экологии на данный момент.
Базы и банки данных
Деятельность человека постоянно связана с накоплением информации об
окружающей среде, ее отбором и хранением. Информационные системы,
основное назначение которых – информационное обеспечение пользователя, то
есть предоставление ему необходимых сведений по конкретной проблеме или
вопросу, помогают человеку решать задачи быстрее и качественнее. При этом
одни и те же данные могут использоваться при решении разных задач и
наоборот. Любая информационная система предназначена для решения
125
некоторого класса задач и включает в себя как хранилище данных, так и
средства для реализации различных процедур.
На территории нашей страны нет единой и целостной информационной
системы, откуда можно было бы черпать необходимые сведения для вновь
проводимых работ в определенной области, как, например, в геологии.
Информационное обеспечение экологических исследований реализуется
главным образом за счет двух информационных потоков:
- информация, возникшая при проведении экологических исследований;
- научно-техническая информация по мировому опыту разработки
экологических проблем по различным направлениям.
Общей целью информационного обеспечения экологических исследований
является изучение информационных потоков и подготовка материалов для
принятия решений на всех уровнях управления в вопросах выполнения
экологических
исследований,
обоснования
отдельных
научноисследовательских работ, а также распределения финансирования.
Поскольку объектом описания и изучения является планета Земля, и
экологическая информация имеет общие черты с геологической, то
перспективно построение географических информационных систем для сбора,
хранения и обработки фактографической и картографической информации:
- о характере и степени экологических нарушений естественного и
техногенного происхождения;
- об общих экологических нарушениях естественного и техногенного
происхождения;
- об общих экологических нарушениях в определенной сфере
человеческой деятельности;
- о недроиспользовании;
- об экономическом управлении определенной территорией.
Географические информационные системы рассчитаны, как правило, на
установку и подключение большого количества автоматизированных рабочих
мест, располагающих собственными базами данных и средствами вывода
результатов. Экологи на автоматизированном рабочем месте на основе
пространственно привязанной информации может решить задачи различного
спектра:
- анализ изменения окружающей среды под влиянием природных и
техногенных факторов;
- рациональное использование и охрана водных, земельных,
атмосферных, минеральных и энергетических ресурсов;
- снижение ущерба и предотвращение техногенных катастроф;
- обеспечение безопасного проживания людей, охрана их здоровья.
Все потенциально экологически опасные объекты и сведения о них, о
концентрации вредных веществ, допустимых нормах и т.д. сопровождаются
географической,
геоморфологической,
ландшафтно-геохимической,
гидрогеологической и другими типами информации.
126
Рассеянность и нехватка информационных ресурсов в экологии легла в
основу разработанных ИГЕМ РАН аналитических справочно-информационных
систем (АСИС) по проектам в области экологии и охраны окружающей среды
на территории Российской Федерации АСИС «ЭкоПро», а также разработка
автоматизированной системы для Московской области, призванной
осуществить ее экомониторинг.
Разница задач обоих проектов обуславливается не только территориальными
границами (в первом случае это территория всей страны, а во втором
непосредственно Московская область), но и по областям применения
информации. Система «ЭкоПро» предназначена для накопления, обработки и
анализа данных об экологических проектах прикладного и исследовательского
характера на территории РФ за иностранные деньги. Система мониторинга
Московской области призвана служить источником информации об источниках
и реальном загрязнении окружающей среды, предотвращения катастроф,
экологических мероприятиях в области охраны окружающей среды, платежах
предприятий на территории области в целях экономического управления и
контроля со стороны государственных органов. Так как информация по
природе своей обладает гибкостью, то можно сказать, что и та, и другая
система, разработанная ИГЕМ РАК может использоваться как с целью
проведения исследований, так и для управления. То есть задачи двух систем
могут переходить одна в другую.
В качестве более частного примера базы данных, хранящей информацию по
охране окружающей среды, можно привести работу О.С. Брюховецкого и И.П.
Ганина «Проектирование базы данных по методам ликвидации локальных
техногенных загрязнений в массивах горных пород». В ней рассматривается
методология построения такой базы данных, дается характеристика
оптимальных условий ее применения.
При оценке чрезвычайных ситуаций информационная подготовка занимает
30-60% времени, а информационные системы в состоянии быстро предоставить
информацию и обеспечить нахождение эффективных методов урегулирования.
В условиях чрезвычайной ситуации решения не могут быть смоделированы в
явном виде, однако основой для их принятия может служить большой объем
разнообразной информации, хранимой и передаваемой базой данных. По
предоставленным результатам управленческий персонал на основе своего
опыта и интуиции принимает конкретные решения.
В общем случае базы данных играют ту же роль и при оценке состояния
здоровья человека – они предоставляют специалисту наиболее полную и
конкретную информацию по данному вопросу, на основании чего он принимает
необходимое решение.
База данных может содержать сведения по общей медицине, признаки
различных заболеваний, основные методы профилактики и лечения и другую
необходимую информацию. Фактически, к одной базе или банку данных может
быть сведена целая медицинская библиотека, и осуществлять поиск
необходимой информации в ней будет гораздо удобнее.
127
База данных может носить и вспомогательный характер. Такими, например,
являются базы данных пациентов и медперсонала в поликлиниках. Сейчас эти
базы данных уже получили широкое распространение в нашей стране, однако
зачастую уровень их технического обеспечения очень низок.
Экспертные системы
Экспертными системами (ЭС) называют системы искусственного
интеллекта, построенные на основе глубоких специальных знаний по некоторой
предметной области, полученные от экспертов – специалистов в этой области.
Экспертные системы являются одним из немногих видов систем
искусственного интеллекта, которые получили широкое распространение и
нашли практическое применение. Повсеместное распространение экспертных
систем сдерживается прежде всего тем, что они считаются весьма сложными,
дорогими, а главное – узкоспециализированными программами.
Все экспертные системы имеют следующие особенности:
- компетентность, т.е. в конкретной предметной области экспертная
система должна достигать того же уровня, что и специалисты-люди;
- символьные рассуждения, т.е. знания, на которых основана экспертная
система представляются в виде понятий реального мира;
- глубина, т.е. экспертная система должна решать серьезные,
нетривиальные задачи, отличающиеся сложностью знаний или
обилием информации, что не позволяет использовать полный перебор
вариантов как метод решения задачи, а заставляет прибегать к
творческим и неформальным методам;
- самосознание, т.е. экспертная система должна включать в себя
механизмы объяснения того, каким образом она приходит к решению
задачи.
Экспертные системы могут решать следующие задачи:
 интерпретация;
 прогноз;
 диагностика;
 проектирование;
 планирование;
 обучение;
 наблюдение;
 управление.
Экспертные системы имеют в своем составе обширную базу данных – факты
выбранной предметной области, а также базу знаний, в которой отражены
профессиональные навыки и умения специалистов высокого уровня в данной
области.
Основу квалификации эксперта, кроме формализованных знаний,
составляют трудно формализуемые догадки, интуитивные суждения и умение
делать выводы, которые сам эксперт может не вполне осознавать.
Типовая схема структуры экспертной системы представлена на рис. 6.5.
128
Пользователь
Интеллектуальный
интерфейс
Блок
объяснений
Машина вывода
Получение
заключений
База знаний
факты+правила+метаправила
Интерпретатор
Планировщик
Совершенствование
вывода
Приобретение
знаний
Инженер по
знаниям
Эксперт
Рисунок 6.5. Структура экспертной системы
Одна из самых известных в мире консультационных экспертных систем –
MYCIN, предназначенная для медицинской диагностики инфекционных
заболеваний крови, сопоставляет симптомы исследуемой болезни с
симптомами болезней, накопленных в базе знаний. Врач отвечает на вопросы
ЭС о симптомах болезни, а затем, получив достаточно фактов, ЭС помогает
врачу поставить диагноз и дает рекомендации по лечению.
В качестве примера российской разработки можно привести комплекс
РОФЭС (Регистратор Оценки Функционально-Эмоционального Состояния).
Система состоит из комплекса датчиков и программного обеспечения, с
помощью которых производится диагностика и анализ состояния организма.
Она может осуществить подбор препаратов для конкретного человека, провести
частотную и цветотерапию (с использованием обратной связи), определить
гормональный профиль и риск опасных видов заболеваний. Таким образом,
РОФЭС производит не только оценку, но и управление состоянием здоровья.
К сожалению, по отношению к окружающей среде экспертные системы еще
не получили достаточно широкого распространения. В качестве основной
причины можно назвать отсутствие единой стандартизированной базы знаний.
В этой области гораздо шире используются информационные системы,
занимающиеся отбором необходимой информации, а принятие решений берут
на себя люди.
Геоинформационные системы
Географические информационные системы (ГИС) появились в 60-х годах
XX век как инструменты для отображения географии Земли и расположенных
на ее поверхности объектов. Сейчас ГИС представляют собой сложные и
многофункциональные инструменты для работы с данными о Земле.
129
Возможности, предоставляемые пользователю ГИС:
 работа с картой (перемещение и масштабирование, удаление и
добавление объектов);
 печать в заданном виде любых объектов территории;
 вывод на экран объектов определенного класса;
 вывод атрибутивной информации об объекте;
 обработка информации статистическими методами и отображение
результатов такого анализа непосредственным наложением на карту
Так, с помощью ГИС специалисты могут оперативно спрогнозировать
возможные места разрывов трубопроводы, проследить на карте пути
распространения загрязнений и оценить вероятный ущерб для природной
среды, вычислить объем средств, необходимых для устранения последствий
аварии. С помощью ГИС можно отобрать промышленные предприятия,
осуществляющие выбросы вредных веществ, отобразить розу ветров и
грунтовые воды в окружающей их местности и смоделировать распространение
выбросов в окружающей среде.
В 2004г. президиумом Российской академии наук было принято решение о
проведении работ по программе «Электронная Земля», суть которой
заключается в создании многопрофильной геоинформационной системы,
характеризующей нашу планету, практически – цифровой модели Земли.
Зарубежные аналоги программы «Электронная Земля» можно подразделить
на локальные (централизованные, данные хранят на одном сервере) и
распределенные (данные хранятся и распространяются различными
организациями на разных условиях).
Безусловным лидером в создании локальных баз данных является ESRI
(Environmental Systems Research Institute, Inc., США) Сервер ArcAtlas “Our
Earth” содержит более 40 тематических покрытий, которые широко
используются во всем мире. Практически все картографические проекты
масштаба 1:10 000 000 и более мелких масштабов создаются с его
использованием.
Наиболее серьезным проектом по созданию распределенной базы данных
является «Цифровая Земля» (Digital Earth). Этот проект был предложен вицепрезидентом США Гором в 1998г., основным исполнителем является NASA. В
проекте участвуют министерства и государственные ведомства США,
университеты, частные организации, Канада, Китай, Израиль и Европейский
союз. Все проекты распределенных баз данных испытывают серьезные
трудности в вопросах стандартизации метаданных и совместимости отдельных
ГИС и проектов, созданных разными организациями с применением разного
программного обеспечения.
Моделирование
Моделирование – это один из основных методов познания. Оно широко
применяется во всех отраслях науки, в том числе и в экологии. В ней часто
требуется спрогнозировать изменения, которые могут происходить в
окружающей среде вследствие воздействия каких-нибудь факторов. При этом
130
модель позволяет подробно изучить проблему и найти оптимальный способ ее
решения. Одной из задач экологии является также установление взаимосвязей
между организмами и окружающей средой, описание законов, по которым
протекают процессы в живой природе. В классической экологии
рассматриваются взаимодействия нескольких типов:
 взаимодействие организма и окружающей среды;
 взаимодействие особей внутри популяции;
 взаимодействие между особями разных видов (между популяциями).
Математические модели в экологии используются практически с момента
возникновения этой науки. И, хотя поведение организмов в живой природе
гораздо труднее адекватно описать средствами математики, чем самые сложные
физические процессы, модели помогают установить некоторые закономерности
и общие тенденции развития отдельных популяций, а также сообществ.
Кажется удивительным, что люди, занимающиеся живой природой, воссоздают
ее в искусственной математической форме, но есть веские причины, которые
стимулируют эти занятия. Вот некоторые цели создания математических
моделей в экологии:
1. Модели помогают выделить суть или объединить и выразить с помощью
нескольких параметров важные разрозненные свойства большого числа
уникальных наблюдений, что облегчает экологу анализ рассматриваемого
процесса или проблемы.
2. Модели выступают в качестве «общего языка», с помощью которого
может быть описано каждое уникальное явление, и относительные
свойства таких явлений становятся более понятными.
3. Модель может служить образцом «идеального объекта» или
идеализированного поведения, при сравнении с которым можно
оценивать и измерять реальные объекты и процессы.
4. Модели действительно могут пролить свет на реальный мир,
несовершенными имитациями которого они являются.
При построении моделей в математической экологии используется опыт
математического моделирования механических и физических систем, однако с
учетом специфических особенностей биологических систем:
 сложности внутреннего строения каждой особи;
 зависимости условий жизнедеятельности организмов от многих факторов
внешней среды;
 открытисти экологических систем;
 огромного диапазона внешних характеристик, при которых сохраняется
жизнеспособность систем.
Привлечение компьютеров существенно раздвинуло границы моделирования
экологических процессов. С одной стороны, появилась возможность
всесторонней реализации сложных математических моделей, не допускающих
аналитического исследования, с другой – возникли принципиально новые
направления, и прежде всего - имитационное моделирование.
131
Развитие математико-экологических моделей можно проследить по
эволюции тех научных и прикладных вопросов, для ответа на которые эти
модели создавались. Вопросы эти усложнялись по мере развития экологии и
совершенствования методики моделирования. Если вначале сами вопросы и
результаты математического моделирования представляли отвлеченный
теоретический интерес, то в дальнейшем они стали носить конкретный
практический характер. Значительная часть работ по моделированию
природных экосистем имеет прикладной характер. Эти работы ставят перед
собой практические задачи - построение прогнозов поведения во времени
реальных биологических систем. Так, например, предприятие, занимающееся
разведением рыб в искусственных водоемах, заинтересовано в оптимальном
регулировании отлова рыб, количества корма, параметров содержания
водоемов и многих других, значимых для жизни и воспроизводства рыб
факторов. Оно заинтересовано в привлечении экологов и их математических
моделей для правильного ведения дел и получения наибольшей прибыли.
Другой пример – прогнозирование развития эпидемических заболеваний.
Системе
здравоохранения
нужно
заранее
планировать
скорость
распространения болезни, готовить запасы лекарственных препаратов, средств
профилактики и защиты, медицинский персонал и проводить другие
мероприятия. Этот список практических применений результатов
математической экологии можно было бы продолжить.
Техническое оснащение.
В настоящее время термин "информационная технология" чаще всего
употребляется в связи с использованием компьютеров для обработки
информации. Информационные технологии охватывают всю вычислительную
технику и технику связи, и, отчасти, — бытовую электронику, телевидение и
радиовещание.
В научных исследованиях компьютер нередко выступает как необходимый
инструмент экспериментальной работы.
Компьютерный эксперимент чаще всего связан:
 с проведением сложных математических расчетов;
 с построением и исследованием наглядных и динамических моделей.
Таким образом, компьютер необходим, прежде всего, для того, чтобы
реализовать информационные системы и модели, о которых говорилось ранее.
Сама идея информационных систем возникла задолго до появления ЭВМ.
Возможности компьютеров повышают эффективность использования
информационных систем, значительно расширяют сферу их применения,
позволяют автоматизировать основные процедуры по их размещению,
обработке и поиску информации в системе.
Информационные системы, созданные на базе использования возможностей
компьютера, как правило, являются автоматизированными информационными
системами (АИС). При этом следует различать понятия «автоматизированная»
и «автоматическая». В автоматизированном процессе человек может по мере
132
необходимости вмешиваться, регулировать и направлять ход процесса, а
автоматической процесс протекает без его участия вплоть до завершения.
Автоматизированные информационные системы развиваются в настоящее
время быстрыми темпами, повышается объем их хранилищ, совершенствуются
механизмы, расширяется перечень услуг, предоставляемых пользователю.
Компьютерное моделирование позволяет решать довольно сложные задачи
на основе компьютерной модели исследуемого явления. Преимущества
компьютерного моделирования заключаются в том, что оно:
 дает возможность рассчитать параметры и смоделировать явления,
процессы и эффекты, изучение которых в реальных условиях
невозможно либо очень затруднительно;
 позволяет не только пронаблюдать, но и предсказать результат
эксперимента при каких-либо условиях;
 позволяет изучать явления, предсказываемые любыми теориями;
 является экологически чистым и не представляет опасности для
природы и человека;
 обеспечивает наглядность;
 доступно в использовании.
Однако важно помнить, что на компьютере моделируется не объективная
реальность, а наши теоретические представления о ней. Объектом
компьютерного моделирования являются математические и другие модели, а не
реальные объекты, процессы или явления.
Критерием верности любого из результатов компьютерного моделирования
был и остается натуральный эксперимент. В научных и практических
исследованиях компьютерный эксперимент может лишь сопутствовать
натуральном, чтобы исследователь, сравнивая их результаты, мог оценить
качество модели, глубину наших представлений о сути явлений природы.
Реализация компьютерных экспериментов – не главная задача, решаемая с
помощью технических устройств. Развитие современной науки невозможно без
высокотехнологичных средств сбора данных, коммуникации.
Созданные за последние десятилетия спутниковые средства наблюдения за
Землей охватывают практически все значимые сферы функционирования
системы «природа–общество». В настоящее время спутниковые системы
поставляют данные о следующих параметрах:
 взаимодействия в системе Земля-Солнце;
 динамика атмосферы;
 динамика океанов и прибрежных регионов;
 процессы в литосфере;
 функционирование биосферы;
 динамика климатической среды.
Данные дистанционного зондирования являются основным источником
оперативной информации для систем контроля глобальной экологической,
133
биогеохимической, гидрофизической, эпидемиологической, геофизической и
демографической обстановки на Земле. К настоящему времени дистанционный
геоинформационные мониторинг объектов и процессов окружающей среды
поставляет огромные объемы данных, чтобы можно было решать многие
задачи контроля системы «природа общества» Однако, к сожалению, пока не
решена проблема согласования требований к базам глобальных данных и
структуре спутникового мониторинга. Наблюдается отставание развития
методов обработки данных дистанционного зондирования от прогресса в
техническом оснащении систем спутникового мониторинга.
Трудно переоценить важность информационных технологий при
диагностике состояния здоровья человека. Аппараты различной сложности и
назначения, начиная от электронных тонометров и заканчивая устройствами
генной инженерии, используются специалистами по всему миру. Это мощная и
динамично развивающаяся ветвь информационных технологий и подробное
описание ее не представляется возможным. Следует отметить, что в России на
данный момент большую проблему представляет не новейшие разработки в
этой области, а обновление устаревших элементов медицинского технопарка, а
также проверка и сертификация огромного количества медицинских аппаратов
сомнительного качества.
Представленный на рисунке 6.6 аппарат – гораздо больше, чем просто часы.
Рекордер MERLIN – это индивидуальная система контроля ЭКГ.
Рисунок 6.6. Рекордер MERLIN
Этот прибор выполнен в виде наручных часов со встроенным
одноканальным регистратором ЭКГ.
Пациент имеет
возможность
незамедлительно активировать регистратор при любых проявлениях нарушений
сердечной деятельности, не зависимо от времени и места своего нахождения.
Для этого необходимо на несколько секунд приложить ладонь к электроду,
расположенному под циферблатом. Merlin записывает до 15 мин. ЭКГ. Гибкая
программа этого прибора позволяет производить многократные измерения
разной длительности. Остаточный объем памяти и пульс пациента
высвечивается на циферблате. Данные из регистратора легко скачиваются в
компьютер с помощью оптоволоконного кабеля или модема.
134
Еще одна важная функция информационных технологий в плане
технического обеспечения – это коммуникация. Большую важность
представляет не только сбор и обработка информации, но и своевременное ее
получение.
Не так давно в нашей области начали применяться технологии
телекоммуникации в офисах врачей общей практики в сельской местности.
Несомненно, это важное техническое усовершенствование, но существуют куда
более развитые технологии телемедицины. В США все большее
распространение получает сеть Internet2, позволяющая быстрее и надежнее
передавать данные. С ее помощью, например, можно транслировать ход
операции за тысячи километров. И не только его видеозапись, но и трехмерную
компьютерную модель внутренних органов, костей, напоминающую скорее
движущийся рентгеновский снимок.
Быстрая и качественная связь может спасти человеческую жизнь, помочь
предотвратить экологическую катастрофу, ликвидировать или ослабить ее
последствия.
Синтез различных информационных технологий.
Методы локальной диагностики окружающей среды не могут дать
комплексную оценку состояния природного объекта или процесса, особенно в
случае, когда этот элемент окружающей среды занимает обширные
пространства. Любые технические средства сбора данных об окружающей
среде позволяют получить лишь отрывочную во времени и фрагментарную в
пространстве информацию.
Для решения комплексной задачи диагностики окружающей среды важен
синтез системы, объединяющей такие функции, как сбор данных с помощью
дистанционных и контактных методов, их анализ и накопление с последующей
тематической обработкой. Такая система способна обеспечить систематическое
наблюдение и оценку состояния окружающей среды, предопределять
прогнозную диагностику изменений элементов окружающей среды под
влиянием хозяйственной деятельности и при необходимости анализировать
развитие процессов в окружающей среде при реализации сценариев
антропогенного характера с выдачей предупреждений о нежелательных
изменениях характеристик природных подсистем. Реализация таких функций
мониторинга окружающей среды возможна при использовании методов
имитационного моделирования, обеспечивающих синтез модели изучаемой
природной системы.
ГИМС-технология.
Развитие моделей биохимических, биоценотических, гидрофизических,
климатических и социально-экономических процессов в окружающей среде,
обеспечивающих синтез образов ее подсистем неизбежно требует
формирования систем автоматизации обработки данных мониторинга и
создания соответствующих баз данных. Как показали многочисленные
исследования в этом направлении, существуют сбалансированные критерии
135
отбора информации, учитывающие иерархию причинно-следственных связей в
биосфере.
Применение математического моделирования может дать практический
эффект только при создании единой сети данных, сопряженной с моделью
системы «общество-природа». Для этого необходимо объединение различных
наук в единую систему и создание возможности гибкого управления этими
знаниями. Это возможно осуществить путем объединения ГИС-технологии,
методов экспертных систем и имитационного моделирования.
ГИС обеспечивает обработку географических данных, связь с базами данных
и символическое представление топологии изучаемых территорий. Расширение
ГИС до ГИМС по схеме ГИМС = ГИС + Модель изменяет некоторые функции
пользовательского интерфейса компьютерных картографических систем,
включая прогнозные оценки на основе априорных сценариев изменения
условий функционирования подсистем окружающей среды.
Развитие и применение ГИМС-технологии, предусматривающей соединение
методик и алгоритмов математического моделирования с наземными и
дистанционными измерениями характеристик окружающей природной среды,
возможно на базе синтеза воздушных и наземных передвижных лабораторий. В
будущем именно такие комплексы будут решать следующие основные задачи:
- прогнозирование времени начала и степени опасности стихийных
бедствий, аварийных ситуаций и техногенных катастроф;
- контроль динамики аварий и катастроф, в том числе и в сложных
метеоусловиях, и выдача информации для принятия решения;
- оценка
последствий
аварий
и
катастроф
для
городов,
сельскохозяйственных и лесоболотных угодий, морской и приморской
флоры и фауны;
- выдача целеуказаний спасательным службам при проведении
поисково-спасательных работ.
Кроме того, ГИМС-технология позволит решать проблемы мониторинга
территорий крупных промышленных центров. Среди них можно выделить:
- изучение сезонных параметров элементов городского и пригородного
ландшафтов, геофизических полей и локальных аномалий, выявление
закономерностей взаимосвязи их характеристик, представление
результатов исследования в виде тематических карт;
- создание методологии оценок экологического и санитарного
состояния жилой, промышленной, лесопарковой и пригородной зон,
водоемов и рек, теплотрасс и продуктопроводов, транспортных и
электросетей;
- исследование сезонной и суточной динамики характеристик мест
складирования бытовых и производственных отходов, источников
загрязнения земных покровов, воздушного и водного бассейнов;
- решение обратных задач и разработка статистических критериев
подобия
применительно
к
локальным
антропогенным
и
геофизическим особенностям городской и пригородной территорий,
136
приземной атмосферы, облачности и озонового слоя, динамики
загрязнения и их элементов.
Проект МЭМОС.
На государственном уровне возникла необходимость организовать цельную
систему, которая позволила бы объединить в себе параметры окружающей
среды и показатели здоровья населения, проанализировать и представить
лицам, принимающим управленческие решения, возможные варианты
совершенствования системы. Цель такой сложной системы очевидна и проста
— это улучшение состояния человеческого здоровья путем снижения влияния
негативных факторов окружающей среды. Такая система мониторинга
вводиться сейчас в РФ на региональных уровнях. Это система социальногигиенического мониторинга. Функциональные возможности географических
информационных систем (ГИС) и их экономическая эффективность позволяют
объединить в себе некоторые блоки системы социально-гигиенического
мониторинга. Таким представляется наиболее «экономичный» и, в то же время
эффективный и реализуемый вариант системы на примере выделения одного
компонента
среды
(атмосферы).
Ее
название
Система
медикоэпидемиологического мониторинга окружающей среды (МЭМОС).
Цель проекта: на основе постоянно собираемой информации о факторах
среды и здоровья, разработка и внедрение комплексной системы представления
данных и оценки риска здоровью, его экономического обоснования и
управления
инвестициями,
позволяющая
поддерживать
устойчивое
экономическое развитие на основе медико-экологического благополучия.
Задачи МЭМОС:
 формирование
экологического
и
социально-гигиенического
мониторинга;
 расчет риска здоровью населения от ведущих факторов среды;
 прогнозирование состояния здоровья населения на перспективу;
 обоснование выбора ведущих (определяющих) факторов здоровья
населения;
 построение организационно-методической и правовой систем
управления здоровьем населения;
 формирование экономических механизмов поддержания устойчивого
развития региона на основе медико-экологического благополучия.
Система МЭМОС имеет ряд существенных преимуществ. Она дает
возможность лицам, принимающим решения (Рис. 1.7.):
 оценить стоимость затрат на здравоохранение, связанных с
отрицательным воздействием на здоровье конкретного фактора;
 выполнить прогноз государственных затрат на здравоохранение,
связанных с воздействием одного или нескольких факторов;
 обосновать материальный иск граждан на ущерб здоровью, связанный
с вредным воздействием факторов среды обитания;
137
 в рамках существующей правовой системы создать возможности
экономической защиты граждан в связи с влиянием окружающей
среды.
Принятие
управленческих
решений
Управление по охране
окружающей среды
Атмосфера
Приборная часть
Другие среды
ГИС
БД по параметрам
антропогенных воздействий
Блок
анализа
Предстваление
данных
Управленческие
решения
Коррекция
деятельности
промышленных
объектов
БД по параметрам здоровья
населения
Принятие
управленческих
решений
Население
Учреждения
здравоохранения
Рисунок 2.7. Блок-схема системы МЭМОС
Целевой функцией системы МЭМОС является принятие решений о
корректировке
деятельности
государственных
и
негосударственных
учреждений здравоохранения и предприятий с учетом выявленных
экологически неблагоприятных зон с повышенными рисками для здоровья
населения этих районов.
Применение и внедрение МЭМОС в области здравоохранения более
предпочтительно и реально по сравнению с разработкой социальногигиенического мониторинга. Главное обоснование этому является применение
одного унифицированного и, в то же время, «настроенного» на данную отрасль
программного продукта на основе современных ГИС-технологий. В этом
видится ее экономически более выгодная реализация по сравнению с
реализацией Системы социально-гигиенического мониторинга, т.к. МЭМОС
использует минимум технических и людских ресурсов и является целевой
системой, призванной решать конкретные задачи обработки, представления и
анализа медицинских и экологических данных. Функциональные возможности
ГИС и их экономическая эффективность позволяют объединить в себе
некоторые блоки системы социально-гигиенического мониторинга. ГИС
МЭМОС дает возможность получения результатов в кратчайшие сроки в
дружественном виде, что приводит к принятию соответствующими лицами
эффективных решений в условиях больших неопределенностей, связанных с
самими сложными объектами исследований (население, компоненты
окружающей среды), с одной стороны. Ас другой стороны, результатом
является получение достоверных результатов и их доступное, понятное
представление для последующего принятия решений в жестко ограниченной
финансовой и временной среде.
138
Система МЭМОС призвана также объединить усилия специалистов
различного профиля из различных государственных структур владеющих
разнородной информацией (экологической, медицинской, социальной) для
реализации главной задачи — оздоровления окружающей среды и
профилактики здоровья населения крупных мегаполисов.
Вывод
Среди множества направлений, существующих среди информационных
технологий, были рассмотрены три основных:
- информационные системы (базы данных, экспертные системы,
ГИС);
- моделирование;
- техническое оснащение.
Каждое из этих направлений реализует отдельную задачу в целях
диагностики и обеспечения сохранности здоровья человека и окружающей
среды. Но только комплексное их применение способно привести к
правильному и своевременному результату.
Необходимо также учитывать, что влияние информационных технологий на
человека и окружающую среду носит двунаправленный характер. С одной
стороны, информационные технологии – это один из наиболее перспективных
инструментов сбора данных и научного познания, в том числе в медицине и
экологии. С другой – это важный фактор, влияющий на здоровье человека и
окружающую среду.
Важность этого замечания будет понятна, если мы рассмотрим схему
взаимосвязи человека с человеком и окружающей средой.
Прямая связь
Человек
Информационные
технологии
Человек
Окружающая
среда
Обратная связь
Рисунок 6.8. Влияние информационных технологий на взаимосвязь
человека и окружающей среды
В данном случае информационные технологии активно используются как
при прямом воздействии, так и для обеспечения обратной связи. И
существование системы возможно только при наличии и корректном
функционировании обоих связей. Очень важна своевременность и точность
полученной информации и управляющих сигналов. И в этой области многие
139
функции следует возложить на информационные технологии и компьютерную
технику.
На данный момент созданию комплексных информационных систем
препятствуют прежде всего:
 низкая степень стандартизации и совместимости различных
информационных технологий;
 высокая степень рассеянности и низкая достоверность большого числа
имеющихся данных;
 узкая специализация существующих информационных систем;
 сложность реализации подобных систем;
 нехватка административных и финансовых ресурсов.
Несмотря на эти препятствия, информационные технологии получают все
более широкое распространение в сферах медицины и экологии. На данный
момент разработаны общие принципы и структуры глобальных
информационных систем, решающих проблемы охраны здоровья человека и
окружающей среды. Однако потенциал в данной области намного превышает
наши возможности.
Необходимо решить, кто обладает достаточными административными и
финансовыми ресурсами для реализации подобных систем. Российская
академия наук обладает рядом преимуществ перед зарубежными
организациями в силу своей централизованности, способствующей решению
проблем начального этапа (стандартизация и структурирование информации).
Но это только стартовое преимущество. Вскоре после старта решающую роль
начнут играть финансы и менеджмент проекта, а это не самые сильные наши
стороны.
Контрольные вопросы
1. Какие основные задачи решают системы мониторинга окружающей среды?
2. Что означает термин «мониторинг»? Приведите формулировку определения
мониторинга, данную программой ЮНЕП в 1974 г.
3. Какие типы классификации экологического мониторинга вы знаете?
4. Какие два основных критерия оценки качества окружающей среды вы
знаете? В чем их различие?
5. Какие основные виды ПДК (предельно допустимой концентрации) для
воздушной среды вы знаете? Укажите единицы измерения.
6. Приведите два различных вида ПДК для водной среды. В чем их различие?
Каковы единицы измерения?
7. Какие существуют интегральные показатели качества воды? Каковы их
единицы измерения?
8. Что такое эффект суммации? Приведите примеры.
9. Что означают аббревиатуры ВДК, ОБУВ, ПДЭН? В каких случаях эти
показатели применяются для оценки качества среды? Каковы их единицы
измерения?
140
Глава 7. Средства и методы управления в сфере обеспечения безопасности
окружающей среды
7.1. Термины и понятия, связанные с экологической безопасностью
Для четкого понимания проблем экологической безопасности давайте
рассмотрим такие термины и понятия, как «риск», «экологический риск»,
«опасность», «экологическая опасность», «безопасность» и некоторые другие.
Понятие «риск» — атрибут научного аппарата многих общественных,
естественных и технических наук. У каждой из них свой предмет, а потому в
определении
риска
в
безопасности
выделяют
социальные,
профессиональные, экологические, техногенные, медико-биологические,
военные и др. аспекты.
Известна поговорка: «Не рискуешь — не живешь». Люди ежедневно,
сознательно или несознательно подвергаются ряду более или менее сильных
рисков. Риск объективен и сопряжен практически с любым видом деятельности,
начиная со времен первобытного общества (риск охоты, мореплавания) и до
наших дней (риск экономический, производственный, экологический). В основе
риска — аксиома о потенциальной опасности деятельности.
Человеческая практика дает возможность утверждать, что любая
деятельность потенциально опасна. Каждый из нас ежедневно рискует,
преодолевая опасности на производстве, в транспорте, быту. Рискуют все —
рабочий, фермер, коммерсант и студент.
Теория риска начала развиваться и широко применяться в конце XIX века
благодаря прогрессу в области математики, статистики, правовых и
экономических наук, а затем и таких конкретных дисциплин, как теории
вероятностей, теории игр, теории катастроф и принятия решений.
Катастрофические события последнего десятилетия свидетельствуют о том,
что насыщение производства и сферы услуг современной техникой повышает
цену технической неполадки или человеческой ошибки. Так что же такое риск?
Прежде чем оценивать риск, надо определить сам термин «риск», однако на
этом пути встречаются трудности. Дело в том, что в литературе используются
противоречащие друг другу определения. Нередко термин «риск» употребляется
как синоним термина «опасность». Можно привести целый ряд примеров
определений типа «риск - опасность будущего ущерба» или «риск - это
опасность возникновения неблагоприятных последствий рассматриваемого
события». Другая тенденция в определении риска состоит в том, что под риском
подразумевают возможность или вероятность неблагоприятного события или
процесса. Например, французский энциклопедический словарь «Grand
Larousse» определяет риск как «...возможность или вероятность факта или
события, рассматриваемого как некое зло или некий ущерб». В выпущенной в
1994 году «Энциклопедии окружающей среды» понятие «риск» трактуется как
шанс того, что может случиться нечто нежелательное». По-видимому, эта
тенденция в определении риска унаследована из граждан ского права,
точнее - из практики страхования, где под риском понимают вероятность
(шанс) наступления нежелательных последствий. В опубликованной У.
141
Хэлленбеком в 1993 году монографии, посвященной проблемам количественной
оценки экологического риска и риска профессиональных заболеваний, термин
"риск" рассматривается как синоним терминов "вероятность» и "частота".
Рассмотрим простой пример, иллюстрирующий различие между
опасностью и риском. Вождение автомобиля - это опасность, ее можно выразить
с помощью той доли, которую составляет гибель людей в автомобильных
авариях в общем количестве смертей, фиксируемых ежегодно в определенной
стране. Так, в США шанс среднего американца погибнуть за рулем составляет
примерно 3% от числа всевозможных случающихся там смертей.
Следовательно, американец, садясь за руль своей машины, подвергается
опасности, а риск здесь - не только в том, что он может попасть в те самые три
процента, которые статистическое ведомство США подсчитает к концу
текущего года. Надо еще учесть ущерб, связанный с аварийным состоянием
автомобиля, потери страховой компании, расходы на похороны, моральный
ущерб родственников и т. д. Риск выступает здесь количественной мерой,
учитывающей не только вероятность опасности, но и конкретизированные
последствия ее проявления. Следовательно, опасность является вероятностной
категорией, которая может меняться в пространстве и во времени. Под
опасностью, связанной с конкретным событием или процессом, следует
понимать вероятность проявления этого события или процесса в данном месте и
в заданное время. В ряде случаев пространственную и временную
зависимости вероятности проявления опасности можно рассматривать отдельно
друг от друга.
Опасности различных событий или процессов сопоставляют путем
усреднения вероятностей их проявления по пространственным и
временным параметрам. Опасность - это угроза людям и всему тому, что
представляет для них ценность.
Итак, риск, в отличие от опасности, нельзя рассматривать в отрыве от
возможных последствий проявления данной опасности. Риск количественная мера опасности с учетом ее последствий. Последствия
проявления опасности всегда приносят ущерб, который может быть
экономическим, социальным, экологическим и т. д. Следовательно, оценка риска
должна быть связана с оценкой ущерба. Чем больше ожидаемый ущерб, тем
значительнее риск. Кроме того, риск будет тем больше, чем больше вероятность
проявления соответствующей опасности.
Таким образом, понятие "риск" объединяет два понятия "вероятность
опасности" и "ущерб". Для риска характерны неожиданность, внезапность
наступления опасной ситуации, что предполагает быстрые решительные
действия по устранению или ослаблению воздействия источника опасности.
Поскольку нас интересуют проблемы безопасности человека и
окружающей среды, рассмотрим экологические аспекты этих понятий.
Экологический риск — это вероятность наступления для здоровья человека
неблагоприятных последствий. С точки зрения количественной оценки понятие
«экологический риск» может быть сформулировано как отношение величины
возможного ущерба от воздействия вредного экологического фактора за
142
определенный интервал времени к нормированной величине интенсивности
этого фактора. Под возможным ущербом, прежде всего, имеется в виду здоровье
человека.
Общепринятой «шкалой» для количественного измерения опасностей
является «шкала», в которой в качестве измерения используются единицы риска.
При этом под термином «риск» понимают векторную, т.е. многокомпонентную
величину, которая характеризуется ущербом от воздействия того или иного
опасного фактора, вероятностью возникновения рассматриваемого фактора
и неопределенностью в величинах, как ущерба, так и вероятности. Векторы,
как правило, неравномерно распределены и в пространстве, и во времени.
Под термином «ущерб» понимаются фактические и возможные экономические
потери и (или) ухудшение природной среды вследствие изменений в
окружающей человека среде.
К примеру, не имеет смысла говорить о риске умереть вообще, так как
возможность бессмертия в наши дни равна нулю, но риск умереть в каком-то
году, — несомненно, определенная величина, имеющая значение для каждого
человека. Опасностей, вероятность которых была бы близка к 100%, не так
много, и человек научился с ними мириться. А что же еще делать? Но риск —
другое дело. Каждый человек надеется, и не без оснований, что ему повезет,
ибо вероятность отрицательного результата далеко не равна 100%. Однако
фактор риска достаточно велик, чтобы считаться с ним.
Вероятность возникновения опасности — величина, существенно
меньшая единицы. Кроме того, точки реализации опасности распределены в
пространстве и времени. Это значит, что, например, вероятность взрыва одной
АЭС в стране гораздо выше, чем вероятность одновременного взрыва всех
электростанций страны за одно и то же время. Или вероятность пяти
подряд неурожайных лет гораздо ниже одного неурожайного года.
Становится ясным: чем больший отрезок времени и количество рискующих
субъектов мы возьмем, тем определеннее станет величина ущерба, который
субъекты получат в совокупности за этот отрезок времени.
В терминах риска принято описывать и опасности от достоверных
событий, происходящих с вероятностью, равной единице. Таким примером в
нашей проблеме является загрязнение окружающей среды отходами конкретным
предприятием. В этом случае «риск» эквивалентен ущербу и, соответственно,
величина риска равна величине ущерба.
Итак, количественная оценка риска представляет собой процесс оценки
численных значений вероятности и последствий нежелательных процессов,
явлений, событий, а, стало быть, к достоверности получаемых оценок надо
подходить осторожно.
7.2. Основные факторы экологической опасности
Под термином «экологическая опасность» понимается ситуация в
окружающей среде, в которой при определенных условиях возможно
возникновение нежелательных событий, явлений или процессов (опасных
факторов), воздействие которых на окружающую среду и человека может
143
привести к ухудшению состояния окружающей среды, отклонению здоровья
человека от среднестатистического значения. По определению Всемирной
организации здоровья понятие «здоровье» означает состояние полного
физического, психического и социального благополучия, а не просто
отсутствие заболеваний или недомоганий.
Предлагаемое деление факторов экологической опасности является
условным в том смысле, что при изучении проблемы обеспечения
безопасности человека, общества и природной среды воздействие этих факторов
в общем случае разделить невозможно. Все эти факторы и их воздействия
приходится рассматривать комплексно, с учетом их взаимного влияния и связей
иерархического характера.
Социально-экономические факторы — факторы, обусловленные
причинами социального, экономического, психологического характера
(недостаточным
уровнем
питания,
здравоохранения,
образования,
обеспечения материальными благами; нарушенными общественными
отношениями, недостаточно развитыми социальными структурами).
Техногенные (или антропогенные) факторы, обусловленные хозяйственной
деятельностью людей (чрезмерными выбросами и сбросами в окружающую
среду отходов хозяйственной деятельности в условиях ее нормального
функционирования и в аварийных ситуациях; необоснованными
отчуждениями территорий под хозяйственную деятельность; чрезмерным
вовлечением в хозяйственный оборот природных ресурсов; иными
связанными с хозяйственной деятельностью подобными негативными
процессами актами или решениями).
Военные факторы — факторы, обусловленные работой военной
промышленности (транспортировкой военных материалов и оборудования,
испытанием образцов оружия и его уничтожением, функционированием
военных объектов, и всего комплекса военных средств в случае военных
действий).
Проблема безопасности, что заключено в самом этом слове,
предполагает отсутствие, ограничение или снятие опасности. Но весь парадокс
состоит в том, что безопасности без опасности не бывает. Безопасность
обретает свое существование в связи с появлением угроз. Другими словами,
основным критерием для безопасности является чувство опасности,
возможность ее возникновения или проявления, или способность
определять социальные или природные явления, могущие нанести ущерб в
настоящем и (или) будущем. Так что же включает определение понятия
«безопасность». Безопасность — это способность предмета, явления или
процесса сохранять свои основные характеристики, параметры, сущность при
патогенных, разрушающих воздействиях со стороны других предметов, явлений
и процессов. Безопасность является важнейшей потребностью человека наряду
с его потребностью в еде, одежде, жилище, в информации. Собственно, вся
деятельность людей направлена на удовлетворение физиологических,
социальных и духовных потребностей, включая и обеспечение безопасности.
Когда какие-то из них не удовлетворяются, нарушается динамическое
144
равновесие в системе жизнеобеспечения человека, наступают изменения к
худшему, нередко необратимые, гибельные. Это в равной мере относится и к
другим системам — обществу, государству, природе, технологиям, хотя уровни
удовлетворения их потребности в безопасности разные.
7.3. Источники и последствия экологической опасности
Вопросы защиты естественных основ жизни от опасностей стали в
последнее время узловыми, ключом к будущему. Экологическая опасность
вероятность разрушения среды обитания человека, растений и животных в
результате
неконтролируемого
развития
экономики,
отставания
технологий, естественных и антропогенных аварий и катастроф, вследствие
чего нарушается приспособление живых систем к условиям существования.
Основными причинами экологической опасности являются технологический
и экологический кризисы, в которых оказалась Россия.
Технологический кризис
Со вступлением человечества в эпоху научно-технического прогресса,
стремительного роста техносферы частота и масштабы ущерба от
технологических катастроф стали сопоставимы с аналогичными
показателями стихийных бедствий либо с потенциалом военных арсеналов.
Эти катастрофы могут вызвать далеко идущие негативные последствия,
затрагивающие территории соседних стран и даже распространяясь по всей
планете. Потенциально наиболее опасными считаются атомные объекты,
химическая промышленность, нефтепереработка, трубопроводы, транспорт.
Но и в повседневной жизни, изо дня в день имеют место тысячи «тихих»
технологических катастроф, порождаемых выбросами в атмосферу и водоемы,
захоронением в землю различных вредных отходов. Их коварность состоит в
том, что, подобно накоплению радиоактивности, токсическое воздействие на
человека и живые организмы происходит постепенно и до определенного
уровня незаметно.
О губительном воздействии на здоровье человека техногенных
загрязнений неоднократно предупреждали видные ученые. Так, в 70-х годах,
было высказано предположение, что если в среде обитания возникает резко
увеличенный тон мутагенных факторов, таких, как радиация, влияние
химических соединений, то генофонд человека может быть нарушен. Тем
самым встанет реальная опасность разрушения генетических основ
человеческой цивилизации, что, в конечном счете, грозит человечеству
деградацией и вырождением. Подтверждением служит тот факт, что за
последние 30 лет в развитых странах резко увеличилось количество детей с
патологическими отклонениями, и уже пострадали миллионы людей, чьи дети
появились на свет с генетическими аномалиями.
В Российской Федерации есть города и промышленные центры, где уровни
загрязнения выше 10 ПДК (предельно допустимая концентрация, мг/м3).
В зоне производств йодорганического и фторорганического синтеза г. Перми
наблюдаются массовые заболевания детей. Так, в возрасте 12—17 лет у 57%
мальчиков и 82% девочек выявлены гиперплазия щитовидной железы,
145
дисфункция надпочечников, которая проявляется дисгармоничным
формированием
вторичных
половых
признаков,
нарушением
менструального цикла у девушек, нарушением нейроэндокринной системы,
в наибольшей степени проявляющимся в период полового созревания.
В «алюминиевых» городах и других крупных индустриальных
центрах патология зубов (изменение эмали зубов) сопровождается
изменением всего опорно-двигательного аппарата детей. Загрязнения
окружающей среды оказывают воздействие на общее физическое развитие. Так, в
Москве вес новорожденных, родившихся у матерей, проживающих в зоне
выбросов автозавода им. Лихачева, на 400 г меньше, чем в районе метро ЮгоЗападная.
В Уфе, Екатеринбурге, Нижнем Новгороде, Самаре наблюдается четкая
картина астенизации (у детей первых 3 лет жизни) — узкая грудь, минимизация
массы тела при сохранности минимальной нормы роста.
Величина риска заболеваний нервной системы в зонах экологического
неблагополучия превышает 60%. Ведущее место в структуре причин детской
инвалидности занимают поражения центральной нервной системы, болезни
мозга (умственная отсталость, психические болезни) — у 30%, болезни нервномышечной системы, в том числе церебральный паралич — у 20% от общего
числа детей-инвалидов.
Особую опасность представляют выбросы свинца. Даже его малые дозы
оказывают существенное влияние на развитие мозга у детей. Такое же влияние
оказывает ртуть. Сегодня под свинцовым прессом находится население городов
Мончегорск, Норильск, Курск, Ярославль, Москва, Санкт-Петербург, а также
Урала, Дальнего Востока, Северной Осетии и др.
Взрослое население страдает заболеваниями печени, почек, легких,
широко распространены профессиональные заболевания.
Загрязненная вода вызывает болезни мочевыводящей системы, органов
пищеварения.
Продукты питания, загрязненные тяжелыми металлами, пестицидами,
ядохимикатами, приводят к заболеваниям бронхиальной астмой,
туберкулезом, острыми респираторными инфекциями, болезнями органов
пищеварения, к дисфункции мозга.
Международное агентство по изучению рака утверждает, что в
настоящее время около 50 веществ, применяемых в промышленности,
повышают риск заболевания раком, а эпидемиологические исследования
показали, что около 100 веществ, с которыми человек соприкасается в условиях
производства, также являются канцерогенными.
Примеры, демонстрирующие состояние здоровья детей и взрослых,
наглядно подтверждают экологическую опасность для российского населения,
страны, угрозу для генофонда.
Для ликвидации угрозы технологических катастроф в первую очередь
необходимы качественные сдвиги в самом производстве, которые сделали бы
его экологически безопасным для природы и человека.
146
На Западе подвели итоги периода «холодной войны». По некоторым
данным, суммарный ущерб от нее превышает ущерб от двух мировых войн,
вместе взятых. Именно на этот период пришелся апогей военной деятельности
государств планеты, именно в эти годы ядерное оружие стало главным
средством противоборства, выполняя функции сдерживания угрозы возмездия.
Под ядерное оружие создавалась промышленность, проводились ядерные и
другие испытания (до 2000 воздушных и наземных взрывов). В моря и океаны
сбрасывались высокотоксичные радиоактивные отходы (на дне океана покоятся
также пять затонувших атомных подводных лодок, 7 реакторов и ядерные
боеприпасы). Следствием развития технологии в военных и базовых
отраслях промышленности стало возможным образование новых
экологически опасных экономических и военных объектов. Основная их часть к
тому же расположена в портово-промышленных зонах городов, городахпортах, что резко увеличивает их потенциальную опасность. В случае аварии
экологически опасных объектов появляются вторичные поражающие факторы
в виде пожаров, взрывов, затоплений, зон химического или радиоактивного
заражения.
За годы «холодной войны» накапливалось химическое и
бактериологическое оружие. Заключенные Россией международные договоры
по сокращению, уничтожению ядерного и химического оружия требуют
больших затрат на разработку технологий и обеспечение безопасности при их
утилизации, и это представляет угрозу для людей и всего природного комплекса.
Экологический кризис
Экологический кризис является глобальной проблемой, которую Н.В.
Тимофеев-Ресовский обозначил как проблему «биосфера - человечество».
Угроза для биосферы исходит от всей совокупности человеческой
деятельности, осуществляемой за пределами естественных компенсаторных и
восстановительных возможностей, составляющих ее экосистем различного
уровня и их компонентов. В результате система «биосфера — человечество» все
более приходит в разбалансированное состояние, угрожающее и самой системе и
ее составляющим, способствуя уничтожению современной земной биосферы,
разрушению здоровья, духовности человека. Решение проблемы — в
восстановлении баланса, что представляет собой чрезвычайно сложную,
беспрецедентную в глобальном отношении задачу, пока еще практически не
осознанную человечеством.
Эколого-техногенная обстановка постоянно ухудшается и в России. Одна
из основных причин: приближается к катастрофическому состоянию большая
часть основных производственных фондов страны, безнадежно устаревших,
изношенных и лишенных к тому же нормального технического
обслуживания. Сказывается также и то, что потенциально опасные
народнохозяйственные объекты атомного, энергетического, химического,
транспортного, металлургического, машиностроительного, оборонного и
строительных комплексов создавались и эксплуатировались без должного учета
всех составляющих экологической и технологической безопасности, условий и
возможностей защиты человека, населения, объектов, территорий и среды
147
обитания от техногенных и природных аварий и катастроф. В широком
масштабе использовались экологически несовершенные технологии в
промышленности, сельском хозяйстве, энергетике, на транспорте.
Вследствие неразберихи, развала, коррупции, появления мафиозных
структур,
нечестного
предпринимательства,
массы
новых
природопользователей, практически никем не регулируемых, «пошел
процесс» разворовывания
природных богатств, хищнического истребления
природы. Вполне очевидной даже для такой богатой страны, как Россия, стала
проблема истощения природных ресурсов.
Проблемы экологической опасности не безразличны для населения
России. Повсеместно создаются общественные организации и
объединения, деятельность которых направлена на выявление проблем
экологической безопасности, охраны среды и здоровья людей.
Распространяется достоверная информация о состоянии природной среды и
здоровья населения Российской Федерации. Проводятся общественные
экологические экспертизы и оценка экологического риска. Защищаются права и
интересы граждан, осуществляется общественный контроль над соблюдением
законодательства в области природопользования. Эти общественные
организации имеют свои печатные издания, газеты («Спасение», «Зеленый
мир», «Беренгия», «Бумеранг» и др.), связи с международными организациями,
фондами, которые работают в области защиты окружающей среды.
Однако основным и наиболее комплексным универсальным инструментом
призвано быть государство, которое должно стать во главе гражданских и
общественных организаций в деле защиты каждого индивидуума, всех
социальных групп, всего общества в целом. Это его основные функция и
предназначение (с которыми оно часто не справляется).
7.4. Экологическая безопасность, ее составляющие
При определении объектов и субъектов безопасности нельзя
ограничиваться лишь социальной сферой и отрывать человека от природы, так
как будет нарушаться системное единство природы, общества и человека.
Рассмотрим определения и содержание некоторых составляющих экологической
безопасности.
Экологическая безопасность — процесс обеспечения защищенности
жизненно важных интересов личности, общества, природы и государства от
реальных и потенциальных угроз, создаваемых антропогенными или
естественными воздействиями на окружающую среду.
Система экологической безопасности — совокупность
законодательных, технических, медицинских и биологических мероприятий,
направленных на поддержание равновесия между биосферой и антропогенными, а
также естественными внешними нагрузками.
Субъекты экологической безопасности — индивидуум, общество, биосфера,
государство.
Объекты экологической безопасности — жизненно важные интересы
субъектов безопасности: права, материальные и духовные потребности личности,
148
природные ресурсы и природная среда как материальная основа государственного и
общественного развития.
Предельно допустимая экологическая нагрузка — максимальный уровень
воздействия антропогенных факторов, при котором сохраняется функциональная
целостность экосистем.
В глобальной системе «природа - человек» можно выделить пять
подчиненных взаимодействующих систем:
природа, объединяющая литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу;
человек (этносфера, в которой разместилось народонаселение планеты);
техносфера, где распространяется влияние технического прогресса
человеческой цивилизации;
социосфера, в которой осуществляется социально-политическая и иная
деятельность людей;
ноосфера - сфера разума как всеобщее информационное
пространство, еще не до конца осознанное человеком.
Все эти системы являются объектами и субъектами безопасности и
испытывают на себе воздействие друг друга, которое может быть как
положительным, так и отрицательным. В своем развитии каждая из этих систем
создает предпосылки для успешного функционирования или разрушения, как
самой себя, так и других подчиненных систем, входящих в глобальную систему
«природа - человек». Разумная жизнь возникла в пределах этой глобальной
системы.
Глобальным
объектом
экологической
безопасности,
на
сохранности которого основывается безопасность всех остальных ее объектов
и субъектов, является биосфера - комплексная и специфическая оболочка
планеты, наличие, функционирование и сохранность которой только и делает
возможным на Земле существование современных форм жизни, включая
человека и любую его деятельность. Тем не менее, главным объектом и
субъектом безопасности сегодня провозглашается человек — самое ценное,
уязвимое, но и наиболее опасное для себя и среды обитания на Земле
существо.
7.5. Оценка экологической безопасности
«Экологическая безопасность» — состояние защищенности
отдельных лиц, общества и природной среды от чрезмерной опасности.
В качестве единиц измерения безопасности предлагается использовать
показатели, характеризующие состояние здоровья человека и состояние
(качество) окружающей среды. Соответственно целью процесса
обеспечения
безопасности
является
достижение
максимально
благоприятных показателей здоровья человека и высокого качества
окружающей среды.
Здоровье человека — это функциональное состояние его организма,
обеспечивающее продолжительность жизни, физическую и умственную
работоспособность, самочувствие и функцию воспроизводства здорового
потомства. Показателем здоровья, в первую очередь, является количество
149
здоровья, т.е. средняя ожидаемая продолжительность предстоящей жизни
(СОППЖ). Усредненный биологический видовой показатель (норматив) для
человека-европеоида — 89±5 лет. Он обусловлен биологическими
характеристиками, т.е. его надежностью, заданной при рождении.
Общественное здоровье — такой интегральный показатель
(характеристика) динамической совокупности индивидуальных уровней
здоровья членов общества, который отражает степень вероятности
достижения максимального уровня здоровья, а также жизнеспособность и рост
общества. Продолжительность жизни в различных странах во многом зависит не
только от успехов медицины, но и от уровня социально-экономического
развития общества и состояния природной среды.
В результате неустойчивого развития социально-экономической
системы России средняя продолжительность жизни по сравнению с бывшим
СССР сократилась и в настоящее время этот показатель составляет у
мужчин 58,3 года, у женщин — 68 лет. Как свидетельствует статистика за
последние 10 лет ежегодно в среднем:
от отравления некачественными продуктами и напитками скончалось 60
тыс. человек;
в автомобильных катастрофах погибло 35 тыс. человек;
в других катастрофах и авариях — около 55 тыс. человек;
от рук уголовников и бандитов — около 60 тыс. человек;
число самоубийств — около 60 тыс. человек;
стали инвалидами от профессиональных рисков — 14—16 тыс. человек;
в пожарах погибло свыше 10 тыс. человек.
Итак, на фоне низкой рождаемости, отъезда молодежи за рубеж, высокой
старческой и детской смертности, роста бездетных браков и большого
количества абортов популяция россиян сокращается.
Необходимо определить и показатели, по которым можно было бы
количественно оценивать состояние и качество природной среды. К таким
количественным характеристикам можно отнести степень близости состояния
экосистем к границе ее устойчивости, где будет потеряна предсказуемость
изменений экосистем.
Для более точной оценки устойчивости экосистем воспользуемся
природно-экологической классификацией угасания природы или, иначе,
показателями самовосстановления систем. Для этого можно выделить несколько
градаций. Дадим характеристику этим градациям.
Естественное состояние: наблюдается лишь фоновое антропогенное
воздействие;
биомасса
максимальна,
биологическая
продуктивность
минимальна.
Равновесное состояние: скорость восстановительных процессов выше или
равна темпу нарушения; биологическая продуктивность больше естественной,
биомасса начинает снижаться.
Кризисное состояние: антропогенные нарушения превышают по
скорости естественно-восстановительные процессы, но сохраняется
150
естественный характер экосистем; биомасса снижается, биологическая
продуктивность резко повышена.
Критическое состояние: обратимая замена прежде существовавших
экосистем под антропогенным воздействием На менее продуктивные
(частичное опустынивание), биомасса мала и, как правило, снижается.
Катастрофическое состояние:
трудно обратимый процесс
закрепления малопродуктивной экосистемы (сильное опустынивание), биомасса
и биологическая продуктивность минимальны.
Состояние
коллапса:
необратимая
утеря
биологической
продуктивности, биомасса стремится к нулю.
Помимо природно-экологической классификации угасания (восстановления)
природы нужна и медико-социальная шкала, т.е. объективные показатели
(критерии) изложенной классификации природной среды, которая
классифицируется по следующим градациям:
благополучная зона (ситуация): Происходит устойчивый рост
продолжительности жизни, заболеваемость населения снижается;
зона напряженной экологической ситуации: ареал, в пределах которого
наблюдается переход состояния природы от кризисного к критическому.
Кроме того, выделяются: зона критической обстановки; зона чрезвычайной
экологической ситуации; зона экологического бедствия.
К основным принципам обеспечения экологической безопасности следует
отнести: социальное и экономическое развитие общества, в ходе которого
обеспечивается возрастающее качество жизни людей при сокращении или
стабилизации отрицательного воздействия на природу, соблюдаются законы
развития биосферы, природно-климатических зон;
соблюдение установленных государством, субъектами федерации
допустимых уровней воздействия на природную среду и человека;
рациональнрое природопользование, при котором ресурсное обеспечение
в равной мере удовлетворяет интересы ныне живущих и будущих поколений;
обязательность компенсации нанесенного здоровью человека и природе
ущерба и взаимная ответственность административно-территориальных
образований за состояние окружающей среды и трансграничный перенос
загрязнений;
своевременное выявление и восстановление нарушенных территорий
(акваторий), экосистем и природных комплексов;
сохранение биологического разнообразия;
Действие международного права, выполнение дву- и многосторонних
договоров, регламентирующих природопользование и качество жизни. Исходя
из логики жизнедеятельности, типологии источников опасности и угроз, перечня
предметов безопасности различают десятки, сотни видов (сфер, элементов)
безопасности. Важнейшими из них являются: политическая, экономическая,
технологическая,
государственная,
экологическая,
генетическая,
продовольственная,
медицинская, информационная, религиозная.
151
Такая классификация в известной мере является условной, так как в
чистом виде, вне связи с другими явлениями и факторами в природе ничего
не бывает.
7.6. Разновидности риска. Анализ риска
В современной научной литературе рассматривается несколько
разновидностей риска, каждая из которых имеет свои особенности. По мнению
Рао Коллуру, имеются пять таких разновидностей:
риски, угрожающие безопасности;
риски, угрожающие здоровью;
риски, угрожающие состоянию среды обитания;
риски, угрожающие общественному благосостоянию;
финансовые риски.
Риски, угрожающие безопасности, обычно характеризуются малыми
вероятностями, но тяжелыми последствиями; они проявляются быстро, к ним, в
частности, могут быть отнесены несчастные случаи на производстве.
Риски, угрожающие здоровью, напротив, обладают довольно высокой
вероятностью и часто не имеют тяжелых последствий, многие из них
проявляются с определенной задержкой. Под рисками угрозы состоянию
среды обитания Рао Коллуру понимает бесчисленное количество эффектов,
мириады взаимодействий между популяциями, сообществами, экосистемами на
микро- и макроуровнях, при наличии весьма существенных неопределенностей
как в самих эффектах, так и в их причинах. Риски, угрожающие
общественному благосостоянию, обусловлены тем, как общество
воспринимает и оценивает деятельность данного объекта (промышленного,
сельскохозяйственного, военного и т.д.), в какой степени эта деятельность
связана с рациональным использованием природных ресурсов, как она
отражается на состоянии окружающей среды; негативное восприятие
деятельности рассматриваемого объекта проявляется быстро и оказывается
устойчивым. Финансовые риски связаны с возможными потерями
собственности или доходов, неполучением страховой премии или прибыли от
инвестиций (включая инвестиций в природоохранные мероприятия).
По-видимому,
распределение
рисков
по
перечисленным
разновидностям является условным. Очень часто риски, сопряженные с угрозой
состоянию среды обитания, одновременно являются рисками для жизни и
здоровью людей.
Власта Молак полагает, что к настоящему времени сформировались шесть
типов анализа риска, они обладают следующими особенностями.
1.
Анализ
химического риска охватывает
риски, вызываемые не
канцерогенными
химическими
веществами.
Характерная
черта
химических рисков состоит в том, что они проявляются лишь в тех
случаях, когда доза токсиканта превосходит определенную величину,
называемую пороговой. Цель этого анализа - найти значения предельно
допустимых концентраций токсических веществ в воде, воздухе и почвах, для
чего служат эксперименты, проводимые на животных.
152
2. Анализ канцерогенного риска рассматривается отдельно от других типов в
силу важности и необходимости частого использования. Развитие
злокачественных образований (раковых опухолей) может быть вызвано
химическими
веществами
(канцерогенами)
или ионизирующими
излучениями. Канцерогенное действие ионизирующих излучений считается
беспороговым. Анализ канцерогенных рисков основан на использовании
вероятностно-статистических представлений.
3. Эпидемиологический анализ риска призван установить корреляции
(статистические зависимости) и причинные связи между свойствами
источников риска и количеством индуцированных заболеваний. Этот тип
анализа выполняется, как правило, при исследовании профзаболеваний
людей, но из-за нехватки данных допускает экстраполяцию результатов,
получаемых в процессе опытов с животными.
4. Вероятностный анализ риска предназначен для того, чтобы обеспечить
безопасность сложных и потенциально опасных технологических процессов,
прежде исторически первым типом анализа риска, после проведенных в.
США сложных расчетов вероятностей всевозможных аварий на реакторах
атомных электростанций.
Важная особенность
этого
типа анализа
заключается
в использовании
так называемого
метода
деревьев,
учитывающего все возможные отказы оборудования, технологических узлов
и крупных блоков, причем каждый отказ характеризуется собственной
вероятностью. Это позволяет не только рассчитать вероятности сложных
событий, но и оценить их конкретные последствия (например, выброс в
атмосферу определенного токсиканта или радионуклида).
5.
Апостериорный анализ риска, в сферу которого входят как
природные катастрофы (землетрясения, наводнения, оползни и т.д.), так и
сопряженная с опасностью деятельность людей (аварии на транспорте,
острые отравления пестицидами, заболевания раком в результате курения и
т.п.). Термин «апостериорный» означает, что данный тип анализа
использует результаты статистической обработки проявлений опасных
событий и процессов в прошлом.
6.
Качественный анализ риска приходится использовать в тех случаях, когда
количественное рассмотрение опасного события или процесса оказывается
практически невозможным. Например, очень трудно оценить количественным
образом риски, обусловленные кислотными дождями или глобальным
изменением климата.
Все перечисленные виды анализа риска имеют непосредственное отношение к
экологическому риску, под которым следует понимать совокупность рисков,
угрожающих здоровью и жизни людей, и рисков угрозы состоянию среды
обитания.
7.7. Особенности экологического риска
Агентство по защите окружающей среды США рассматривает
экологические риски отдельно от рисков, угрожающих здоровью людей. По
153
мнению экспертов Агентства в начале 1990-х гг. самыми серьезными
экологическими рисками были следующие:
глобальное изменение климата;
обеднение озонового слоя в стратосфере;
изменение компонентов среды обитания;
гибель популяций и потери в биологическом разнообразии.
Те же эксперты указали в качестве наиболее серьезных
перечисленные ниже риски угрозы здоровью людей:
загрязнение атмосферного воздуха (газами, аэрозолями);
накопление радиоактивного газа радона в помещениях;
загрязнение воздуха в помещениях;
загрязнение питьевой воды;
присутствие химических загрязнителей (токсикантов) на рабочих местах;
загрязнение почв и вод пестицидами;
обеднение озонового слоя в стратосфере.
Сопоставление этих перечней показывает, что разделение рисков на
экологические и риски угрозы здоровью является условным и
неоднозначным. Видно, что при этом обеднение озонового слоя
приходится включать в оба списка. Распространение пестицидов приняло такие
масштабы (их следы обнаружены даже в тканях обитающих в Антарктиде
пингвинов), что вызываемый пестицидами риск следует считать не только
риском угрозы здоровью, но и экологическим. То же можно сказать и о
загрязнении воздуха и воды, которое наблюдается повсеместно.
При проведении социологических опросов, направленных на
выявление приоритетов в обеспокоенности людей состоянием среды обитания,
экологические риски не отделяют от рисков, угрожающих здоровью. Ниже в
виде ранжированного по значимости позиций списка приводятся результаты
такого опроса, выполненного в 1990 г. в США (перечислены первые 20 рисков
из более длинного перечня; в скобках указан процент опрошенных,
отметивших соответствующий экологический риск как «очень серьезный»).
Действующие полигоны захоронения опасных отходов (67%).
Недействующие (старые) полигоны захоронения опасных отходов (65%).
Загрязнение воды стоками промышленных предприятий (63%).
Химические токсиканты на рабочих местах (63%).
Разливы нефти и нефтепродуктов (60%).
Разрушение озонового слоя (60%).
Аварии на атомных электростанциях (60%).
8. Аварии в промышленности,
приводящие
к выбросам загрязнителей
(58%).
9.
Излучение от радиоактивных отходов (58%).
Загрязнение воздуха промышленными предприятиями (56%).
Утечки из подземных хранилищ нефтепродуктов (55%).
Загрязнение прибрежных вод (54%).
Твердые отходы и мусор (53%).
Риск от пестицидов для фермеров (52%).
154
Загрязнение воды стоками сельскохозяйственных предприятий (51%).
Загрязнение воды очистными сооружениями (50%).
Загрязнение воздуха транспортными средствами (50%).
Остаточные пестициды в пищевых продуктах (49%).
Парниковый эффект (48%).
Загрязнение питьевой воды (46%).
Восприятием риска управляют сложные процессы, имеющие психологическую,
антропологическую и социально-психологическую природу. Накоплен
обширный материал, позволивший понять основы этих процессов и выявить их
закономерности. Прежде всего, целесообразно рассмотреть психологическую
базу восприятия риска.
7.8. Психологические аспекты восприятия риска. Факторы
восприятия риска
Согласно теории личности и личностного роста, разработанной одним из
основателей так называемой, гуманистической психологии А. Маслоу, всем
индивидуумам присущи не только физиологические, но и психологические
потребности. Последние, наряду с физиологическими потребностями, должны
удовлетворяться для сохранения здоровья. В число психологических
потребностей входит потребность в безопасности, ее роль и положение
относительно других потребностей играют важнейшую роль в понимании
психологической основы восприятия риска. В наборе основных потребностей
человека действует, по Маслоу, определенная иерархия приоритетов, которая
включает пять следующих уровней:
потребность в самоактуализации (в развитии способностей)
потребность в уважении (в самоуважении, признании)
потребность в любви и принадлежности (в семье, дружбе)
потребность в безопасности (в стабильности, порядке)
физиологические потребности (в пище, воде, сне и т. п.).
Низший
уровень
отвечает
примитивным
(физиологическим)
потребностям
человека,
которые
служат
фундаментом
для
психологических потребностей. Непосредственно на этом фундаменте
находится низший уровень психологических потребностей, занятый
потребностью в безопасности. Потребности низших уровней требуют
удовлетворения в первую очередь. Как только они удовлетворяются, сразу же
заявляют о себе потребности более высоких уровней. Высший уровень занят
потребностью в самоактуализации, которая представляет собой полное
использование талантов, способностей, возможностей и т.п.
Потребность в безопасности имеет собственную внутреннюю
структуру, включающую не только обеспечение физической безопасности, но
также достижение чувства защищенности от физических и эмоциональных
угроз. Чувство эмоциональной безопасности (комфорта) можно считать очень
близким к чувству защищенности от болезни. Потребность в эмоциональной
безопасности в весьма значительной степени определяет восприятие риска.
155
Маслоу подчеркивает, что как только данная потребность удовлетворяется,
она перестает быть мотиватором поведения. В то же время потребности не
статичны, для них существенны факторы времени и внешние обстоятельства.
Так, даже если потребности в безопасности уже удовлетворены, но появилась
угроза, подвергающая безопасность риску, то эти потребности вновь
активизируются в качестве мотиваторов поведения. Концепция Маслоу
особенно важна при изучении отношения людей к риску, поскольку она дает
основу для рассмотрения действий индивидуума в связанных с риском
ситуациях, когда такие факторы, как угроза смерти, боли, страдания не
проявляются непосредственным образом.
При исследовании психологических аспектов риска следует
учитывать изученный Маслоу феномен, названный им "комплексом Ионы".
Этот термин характеризует отказ человека от деятельности по полной
реализации своих способностей. Подобно библейскому пророку Ионе,
стремившемуся избежать ответственности пророчества, большинство
людей действительно не желают использовать свои способности в
максимальной степени. Вместо того чтобы преследовать цели, для достижения
которых требуется полнота собственного развития, они предпочитают
умеренность и ограниченность в целях. Умеренность дает им ощущение
безопасности, когда не нужны ни особые интеллектуальные усилия, ни
ответственность за принятие решений, ни попытки по преодолению соблазна
подмены собственных вкусов и суждений внешними (социальными)
стандартами. Комплекс Ионы приводит к тому, что средний человек,
предпочитая безопасность даже небольшому риску, является существом с
подавленными или заглушенными способностями и одаренностями.
Концепция Маслоу была развита в работах другого американского
психолога - У. Роу, который придавал особое значение последствиям действий
человека в сопряженных с риском ситуациях. Роу полагает, что при таком
подходе иерархия должна быть обратной, на верхний уровень последствий он
помещает преждевременную смерть. По сравнению с иерархией Маслоу,
предлагаемая Роу иерархия последствий насчитывает большее количество
уровней:
преждевременная смерть
болезнь, инвалидность
уязвимость основных факторов выживания
истощение ресурсов (плодородной земли, энергоносителей и т. д.)
угроза безопасности (гарантиям прав, защите собственности и т. п.)
потеря любви и принадлежности (семьи, друзей)
нарушение центрального положения (эгоцентризма)
подавление самоактуализации.
В данной иерархии присутствуют те же потребности, которые были
рассмотрены выше. Как только одна из потребностей удовлетворена,
доминирующим, становится более низкий уровень, хотя потребности, связанные
с вышележащими уровнями, могут вновь выходить на сцену. Риск, по Роу,
представляет собой угрозу удовлетворению одной из потребностей.
156
Следовательно, если появляется угроза уже удовлетворенной
потребности верхнего уровня, последняя вновь оказывается доминирующей
на данный момент. Ситуация осложняется тем, что вместе с этой потребностью
после возникшей угрозы могут активизироваться и другие потребности,
соответствующие более высоким уровням. Так, при угрозе безопасности могут
напомнить о себе угроза истощения ресурсов, обеднение комплекса факторов
выживания, возможность заболевания. Существенно, что риск истощения
ресурсов (включая энергоресурсы) характеризуется более высоким приоритетом,
нежели риск, ставящий под угрозу безопасность.
Выявлением и изучением факторов, определяющих восприятие риска,
занимаются психологи и социальные психологи. Важнейшая цель этих
исследований состоит в том, чтобы установить связь между двумя
процессами: восприятием риска и выработкой решений по приемлемости
(допустимости) риска. От восприятия риска зависит его оценка, управление
им (принятие мер по его предотвращению или снижению), а также выбор пути
информирования людей о том или ином риске. Психологи установили, что
уровень риска далеко не единственный фактор, влияющий на восприятие
риска. Специально ставившиеся опыты показали, что это восприятие зависит
от многочисленных факторов, с которыми приходится считаться. Основные из
них перечислены ниже.
Фактор катастрофичности означает, что события, в результате
которых появляются человеческие жертвы, сгруппированные во времени и
пространстве (например, взрыв на химическом комбинате), вызывают усиленное
восприятие риска по сравнению с событиями, жертвы которых рассеяны по
пространству и времени. Пример таких событий - аварии автомобильного
транспорта.
Влияние фактора знакомства приводит к тому, что риски,
вызванные мало или совсем незнакомыми явлениями или процессами,
воспринимаются с трудом. Так, большинство людей не знают, почему
использование некоторых веществ (фреона и других фтороводородов) влечет
за собой истощение озонового слоя Земли, зато они хорошо знакомы с
последствиями удара молнии.
Фактор понимания обусловлен тем, насколько данные явления или
процессы понятны простым людям. Чем меньше понимание, тем больше
внутренняя обеспокоенность и недоверие и, как следствие, меньшая
склонность воспринимать соответствующий риск. Например, степень
восприятия риска, связанного с воздействием радиации, существенно ниже,
нежели риска, которому подвергается переходящий улицу пешеход.
Фактор неопределенности в последствиях событий или процессов
вызывает обострение воспринимаемого риска. Чем меньшим объемом
имеющихся научных данных характеризуется событие или процесс, тем
интенсивнее восприятие обусловленного им риска. Примером могут служить
проекты создания хранилищ высокорадиоактивных отходов в геологических
формациях, в которых содержится целый ряд неопределенностей, связанных
157
прежде всего с необходимостью обеспечить экологическую безопасность в
течение исключительного большого срока -порядка 10 тыс. лет.
Фактор контролируемости действий или событий на восприятие риска
проявляется в виде осознаваемой индивидуумом возможности влиять на то
действие (событие), в которое он вовлечен. Если человек находится в ситуации,
развитие которой происходит независимо от его личного контроля, он склонен к
большему беспокойству за последствия этого развития, его восприятие риска
интенсифицировано. Исследования, в частности, показывают, что человек за
рулем автомобиля воспринимает риск попасть в аварию в меньшей степени, чем
его пассажир.
Фактор добровольности подвергнуться риску весьма существенно
действует на его восприятие. Люди гораздо меньше задумываются о риске, если
они идут на него по собственной воле. Увлечение альпинизмом или солнечным
загаром сопряжено с немалыми опасностями, однако в этих случаях проблем с
восприятием риска нет, поскольку действует пословица "охота пуще неволи".
Напротив, экологические риски, обусловленные, например, загрязнением
питьевой воды или воздуха, воспринимаются болезненно, так как они отнюдь не
являются добровольными.
Фактор воздействия на детей приводит к усиленному восприятию
риска, вызванного такими событиями или процессами, последствия которых
сказываются в первую очередь на детях. Примером может служить
опасность попадания пестицидов или иных токсикантов, в продукты,
предназначенные для детского питания. К этому фактору близок другой фактор,
зависящий от воздействий на будущие поколения. Люди склонны проявлять
тревогу не только за будущее детей, но и за судьбу отдаленных поколений.
Этим обусловлено повышенное восприятие риска
от таких процессов, как, например, генерация генетических дефектов,
индуцируемых ионизирующим излучением.
Фактор идентифицируемости жертв проявляется в различном
отношении людей к конкретным лицам, пострадавшим в опасных ситуациях,
и к так называемым статистическим (неидентифицируемым) жертвам. Риск
группы шахтеров, оказавшихся в завале на глубине, воспринимается
значительно острее, когда известно время и место катастрофы, по сравнению
с восприятием статистических сведений о среднем числе шахтеров,
погибающих под землей ежегодно.
Фактор устрашения означает, что риск воспринимается особым
образом, если вместе с его восприятием появляется чувство сильной тревоги,
страха и ужаса. Примером такой реакции является обостренное чувство
опасности от возможности повторения катастрофы типа чернобыльской.
Фактор обратимости опасных событий или процессов по-разному влияет
на восприятие вызванного ими риска в зависимости от того, обратимы они
или нет. Необратимые события (например, кислотный
дождь)
характеризуются усиленным восприятием риска, обратимые (например,
перелом ноги лыжника при неудачном спуске с горы) -ослабленным.
158
Под фактором доверия понимают доверие ответственным за
управление риском институтам. Этот фактор ослабляет восприятие риска при
достаточно высоком уровне этого доверия, и, напротив, усиливает
воспринимаемый риск в случае дефицита доверия к указанным
институтам. Исследования общественного мнения, проведенные в США,
показали, что Департамент энергетики, ответственный за эксплуатацию и
развитие атомных электростанций, перестал вызывать должное доверие.
Следствием этого оказался значительный рост сомнений в надежности ядерной
энергетики. Иными словами, стал больше воспринимаемый американцами риск,
обусловленный возможностью аварий на АЭС.
Фактор внимания средств массовой информации имеет особое значение
в связи быстрым развитием телевидения, средств коммуникации и
компьютерных сетей. Если средства массовой информации совсем не уделяют
внимания каким либо опасным событиям или информируют о них в
незначительной мере, то восприятие риска этих событий как бы
заторможено. Но стоит сведениям о таких событиях появиться в
заголовках новостей, как соответствующие риски переходят на значительно
более высокий уровень восприятия.
Влияние фактора предшествующей истории несчастных случаев
заключается в том, что риск деятельности, в ходе развития которой не было
ни крупных аварий (катастроф), ни даже сравнительно мелких несчастных
случаев, воспринимается как малосущественный. Наоборот, если в истории
производства или иной деятельности были как небольшие аварии, так и
катастрофы, то риск воспринимается как весьма серьезный. Так, новая
отрасль технологии - генная инженерия - имеет совсем
короткую историю, в ней еще нет никаких фатальных происшествий. Поэтому
люди не относят ее риск к разряду важных (хотя на самом деле это может быть
неверным). История ядерной энергетики включает, как известно, несколько
очень крупных аварий, следствием этого является подчеркнутое восприятие ее
риска.
Фактор справедливости приводит к различному отношению к
опасному событию или процессу в зависимости от того, как
распределяется соответствующий риск между членами общества. Если риск
распределен более или менее равномерно, то влияние этого фактора невелико,
однако оно резко увеличивается при явно неравномерном распределении риска.
Фактор выгоды зависит от того, насколько очевидна польза, которую
предполагается извлечь в результате воздействия риска. Если эта польза ясна, то
влияние фактора выгоды мало, в противном же случае - велико.
Фактор личной вовлеченности прямо пропорционален степени
подверженности риску отдельного (данного) индивидуума.
Фактор происхождения отражает различие в восприятии риска,
обусловленного антропогенными и иными опасностями. Чувствительность к
риску, вызываемому опасными действиями (или бездействием) людей, выше
чувствительности к риску, обусловленному явлениями природы или
проявлением высших сил (Бога).
159
Действие всех перечисленных факторов на восприятие риска можно
изучать количественно, так поступают при проведении исследований,
называемых
психометрическими.
Каждому
фактору
приписывают
взвешивающий коэффициент, который может принимать дискретные значения
(1, 2 и т.д.), соответствующие субъективным качественным оценкам влияния
фактора («очень слабое», «слабое», «среднее» и т. д.). Затем выполняется
анкетирование, в котором принимает участие несколько десятков или сотен
опрашиваемых. Данные анкетирования подвергаются обработке с помощью
одного из методов многомерной статистики (как правило, факторного анализа).
Иллюстрацией того, что люди склонны легко мириться с источниками
опасности, характеризуемыми относительно большим риском, и в то же время
часто переоценивают опасности, сопряженные со значительно меньшим
риском, служат результаты опроса, проведенного в США. Исследовалось
восприятие риска американцами, представляющими три социальные группы:
женщины (члены Лиги женщин-избирательниц), студенты высших учебных
заведений, бизнесмены. Им предлагалось расположить в порядке убывания 30
возможных источников повышенной опасности. Статистические показатели по
этим источникам сравнивались с усредненными результатами опроса. Данные
приведены в таблице. Видно, что ядерная энергетика, которую женщины и
студенты поставили на первое место, а бизнесмены - на восьмое место в
Таблица 7.1.
Рейтинги восприятия источников повышенной опасности представителями
трех социальных групп США в сравнении со статистическими данными
Женщины
1.Ядерная
энергетика
2.Автомобили
Студенты
1.Ядерная
энергетика
2.Огнестрельное
оружие
Бизнесмены
Статистика
1. Огнестрельное
1 . Курение
оружие
2. Мотоциклы
2. Алкоголь
3.Огнестрельное
3. Курение
оружие
3. Автомобили
3. Автомобили
4. Курение
4. Пестициды.
4. Курение
5. Мотоциклы
6. Алкоголь
5. Антибиотики
6. Мотоциклы
5. Алкоголь
6. Пожары
7. Авиация
7. Алкоголь
7. Работа в
полиции
7. Плавание
8. Работа в
полиции
8. Работа в
полиции
8. Ядерная
энергетика
8. Хирургические
операции
160
4. Огнестрельное
оружие
5. Электричество
6. Мотоциклы
9. Пестициды
9. Противозача- 9. Хирургические 9. Рентгеновское
точные средства операции
облучение
10. Хирургичес- 10. Пожары
кие операции
10. Охота
10. Железные
дороги
11. -19....
20. Ядерная
энергетика
последовательности убывания риска, занимает в действительности (по
статистическим данным) двадцатое место. Таким образом, между
предполагаемыми и реальными опасностями есть существенные различия,
обусловленные неадекватным восприятием риска людьми.
7.9. Понятие о социально-приемлемом риске
Взаимодействие человека с природой, так называемое «антропогенное
давление на экологию», многократно усилившееся и принявшее
разнообразные качественные формы с развитием научно-технического прогресса
(НТО), привело к тому, что одной из глобальных проблем настоящего времени
стала проблема экологической безопасности человека. Актуален вопрос: каким
образом предотвратить или свести к минимуму тяжелые последствия
чрезвычайных ситуаций, обусловленных авариями, загрязнением и
разрушением биосферы, стихийными бедствиями? Концепция абсолютной
безопасности до недавнего времени была фундаментом, на котором
строились нормативы безопасности во всем мире. Для предотвращения
аварий внедрялись дополнительные технические устройства —
инженерные системы безопасности, принимались организационные меры,
обеспечивающие высокий уровень дисциплины, строгий регламент работы.
Считалось, что такой детерминистский подход позволяет исключить любую
опасность для населения и окружающей среды.
До последних десятилетий этот подход был оправдан. Однако сегодня изза беспрецедентного усложнения производств и появления принципиально
новых технологий, возросшей сети транспортных и энергетических
коммуникаций, концепция абсолютной безопасности стала неадекватна
внутренним законам техносферы и биосферы.
Любая деятельность человека, направленная на создание
материальных
благ,
сопровождается
использованием
энергии,
взаимодействием его со сложными техническими системами. Уровень и
состояние защиты и окружающей среды в настоящее время оценивается, как
правило, не показателями, характеризующими состояние здоровья и качество
окружающей среды, а надежностью и эффективностью технических систем
безопасности, и, следовательно, носит чисто отраслевой, инженерный
характер. Да к тому же ресурсы любого общества ограничены. Если продолжать
вкладывать все больше и больше средств в технические системы
предотвращения аварий, то мы будем вынуждены урезать финансирование
161
социальных программ, чем сократим среднюю продолжительность жизни
человека и снизим ее качество.
Поэтому сообщество пришло к пониманию невозможности создания
«абсолютной
безопасности»
реальной
действительности.
Следует
стремиться к достижению такого низкого уровня риска от опасных факторов,
который можно рассматривать как «приемлемый». Его приемлемость должна
быть обоснована экономическими и социальными соображениями. Другими
словами, уровень риска от факторов опасности, обусловленных хозяйственной
деятельностью, является «приемлемым», если его величина (вероятность
реализации или возможный ущерб) настолько незначительна, что ради
получаемой при этом выгоды в виде материальных и социальных благ, человек
или общество в целом готово пойти на риск.
Во всех развитых в промышленном отношении странах
существует устойчивая тенденция применения концепции приемлемого риска, а
политика России основана на концепции абсолютной безопасности.
Поэтому, оценивая приемлемость различных уровней экономического риска на
первом этапе, можно ограничиться рассмотрением риска лишь тех вредных
последствий, которые, в конечном счете, приводят к смертельным исходам,
поскольку для этого показателя всегда имеются достаточно надежные
статистические данные. В данном случае понятие «экологический риск» может
быть сформулировано как отношение величины возможного ущерба,
выраженного в числе смертельных исходов от воздействия вредного
экологического фактора за определенный интервал времени к нормированной
величине этого фактора.
Таким образом, главное внимание при определении экологического риска
должно быть направлено на анализ соотношения вредных экологических
последствий, заканчивающихся смертельными исходами, и количественной
оценки, как суммарного экологического воздействия, так и его компонентов.
Общественная приемлемость экологического риска, связанного с различными
видами деятельности, определяется экономическими, социальными и
психологическими факторами.
7.10. Оценка риска. Принципы управления риском
В соответствии с концепцией безопасности населения и окружающей
среды практическая деятельность в области управления риском должна быть
построена так, чтобы общество в целом получало наибольшую доступную
сумму природных благ.
В принципах управления риском заложены стратегические и
тактические цели. В стратегических целях выражено стремление к
достижению максимально возможного уровня благосостояния общества в
целом, а в тактических — стремление к увеличению безопасности населения,
продолжительности жизни. В них оговариваются как интересы групп населения,
так и каждой личности в защите от чрезмерного риска.
Важнейшим принципом является положение о том, что в управление
риском должен быть включен весь совокупный спектр существующих в
162
обществе опасностей, и общий риск от них для любого человека и для общества
в целом не может превышать «приемлемый» для него уровень.
И, наконец, политика в области управления риском должна строиться в
рамках строгих ограничений на воздействие на природные экосистемы,
состоящих из требований о не превышении величин воздействий предельно
допустимых экологических нагрузок на экосистемы.
Внешне
неожиданную,
внезапно
возникающую
обстановку,
характеризующуюся
неопределенностью,
остроконфликтностью,
стрессовым состоянием населения, значительным социально экономическим и экологическим ущербом можно определить как
чрезвычайную ситуацию.
Риск для людей выражается двумя категориями:
индивидуальный риск, определяемый как вероятность того, что человек
испытывает определенное воздействие в ходе своей деятельности;
социальный риск, определяемый как соотношение между числом людей,
погибших от одной аварии, и вероятностью этой аварии.
Сегодня оценка риска является единственным аналитическим
инструментом, позволяющим определить факторы риска для здоровья
человека, их соотношение и на этой базе очертить приоритеты
деятельности по минимизации риска.
Оценка риска — это анализ происхождения (возникновения) и
масштабы риска в конкретной ситуации.
Управление риском — это анализ рисковой ситуации, разработка и
обоснование управленческого решения, нередко в форме правового акта,
направленного на минимизацию риска. В оценке риска можно обозначить
несколько этапов или элементов:
выявление опасности, установление источников и факторов риска, а также
объектов их потенциального воздействия, основные формы такого
взаимодействия;
оценка подверженности, т.е. реального воздействия фактора риска на
человека и окружающую среду;
анализ воздействия факторов риска на население и окружающую среду,
определение устойчивости человека и экосистемы к воздействию определенного
дестабилизирующего фактора;
полная характеристика риска с использованием качественных и
количественных параметров.
Заключительная фаза модели оценки риска, характеристика риска
одновременно является первым звеном процедуры управления им. Основная
цель управления риском состоит в определении путей уменьшения риска при
заданных ограничениях на ресурсы и время.
Модель управления риском состоит также из четырех частей и этапов.
Первый этап связан с характеристикой риска. На начальном этапе
проводится сравнительная характеристика рисков с целью установления
приоритетов. На завершающей фазе оценки риска устанавливается степень
опасности (вредности).
163
Второй этап — определение приемлемости риска. Риск
сопоставляется с рядом социально-экономических факторов:
выгоды от того или иного вида хозяйственной деятельности;
потери, обусловленные использованием вида деятельности;
наличие и возможности регулирующих мер с целью уменьшения негативного
влияния на среду и здоровье человека.
Процесс сравнения опирается на метод «затраты — выгоды».
В сопоставлении «нерисковых» факторов с «рисковыми» проявляется суть
процесса управления риском.
Возможны
три
варианта принимаемых решений:
риск приемлем полностью;
риск приемлем частично;
риск неприемлем полностью.
В настоящее время уровень пренебрежимого предела риска обычно
устанавливают как 1 % от максимально допустимого риска.
В двух последних случаях необходимо установить пропорции контроля, что
входит в задачу третьего этапа процедуры управления риском.
Третий этап — определение пропорций контроля — заключается в выборе
одной из «типовых» мер, способствующей уменьшению (в первом и во втором
случае) или устранению (в третьем случае) риска.
Четвертый этап — принятие регулирующего решения — определение
нормативных актов (законов, постановлений, инструкций) и их
положений, соответствующих реализации той «типовой» меры, которая была
установлена на предшествующей стадии. Данный элемент, завершая процесс
управления риском, одновременно увязывает все его стадии, а также стадии
оценки риска в единый процесс принятия решений, в единую концепцию риска.
Примерная последовательность оценки риска:
первичная идентификация опасности;
описание источника опасности и связанного с ним ущерба;
оценка риска в условиях нормальной работы;
оценка
риска
по
возможности
гипотетических
(момент
вероятности) аварий на производстве, при хранении и транспортировке
опасных веществ;
спектр возможных сценариев развития аварии;
статистические оценки и вероятностный анализ риска.
Вопросы для самопроверки:
1. Приведите формулировку определения «риск», «экологический риск»,
«опасность», «экологическая опасность», «безопасность».
2. Каковы основные факторы экологической опасности?
3. Каковы источники и последствия экологической опасности?
4. Каковы основные принципы обеспечения экологической безопасности?
5. Какие виды рисков и типы анализа рисков вам известны?
6. Перечислите основные принципы управления риском.
164
Глава 8. Международное сотрудничество в области охраны окружающей
среды
Первая международная конференция ООН по ООС состоялась в
Стокгольме в 1972 г. День открытия этой конференции — 5 июня —
отмечается как день ООС. Стокгольмская конференция стала поворотным
пунктом в международной экологической политике. Она приняла Декларацию
принципов из 26 пунктов. Главными из них являются:
право человека на благоприятную ОС;
o сохранение природных ресурсов на благо нынешнего и будущих поколений;
o суверенность прав государств на разработку собственных природных
ресурсов и ответственность государств за ущерб, причиненный окружающей
среде;
o избавление человечества и биосферы от опасности применения ядерного и
иных видов оружия массового уничтожения.
Конференция также приняла план мероприятий из 109 пунктов, содержащих
организационные, экономические и политические вопросы международной
ООС и взаимоотношений государств. По решению Конференции был создан
постоянно действующий орган ООН по ООС — ЮНЕП (программа ООН по
ОС) и создан Международный экологический Фонд. Решения Стокгольмской
конференции носили рекомендательный, во многом декларативный характер,
но они оказали большое влияние на активизацию международной
природоохранной деятельности.
o
2. Совещание по безопасности и сотрудничеству в Европе (СБСЕ,
Хельсинки, 1975 г.) с участием всех европейских стран, США и Канады
приняло Заключительный акт, в котором наряду с политическими
вопросами и проблемой безопасности рассматривалась и экологическая
безопасность (5-й раздел Заключительного акта). В нем обозначены цели,
формы и методы экологического сотрудничества, в частности, борьба с
загрязнением атмосферы, охрана вод, почв, заповедников, научное
сотрудничество в области экологии.
3. Венская встреча представителей государств-участников СБСЕ (1986 г.)
наряду с политическими вопросами рассмотрела результаты выполнения
хельсинских договоренностей по ООС. В Итоговом документе Венской
встречи содержатся следующие рекомендации:
o
сокращение выбросов соединений серы до 1995 г. на 30%;
o
разработка соответствующих методов альтернативных захоронений
отходов в море;
o
обмен информацией о потенциально опасных веществах, включая
оценку их риска для здоровья человека и ОС;
o
поощрение мер по сокращению производства озоноразрушающих
веществ;
165
o
укрепление и развитие международной программы наблюдения и
оценки распространения загрязнителей на большие расстояния в
Европе (ЕМЕП);
o
исследования явлений глобального потепления климата Земли и
роли в этом процессе выбросов углекислого газа и других
парниковых газов.
4. Главным событием в области ООС конца ХХ в. стала вторая
Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро,
1992 г.), организованная для подведения итогов двадцатилетней работы
по ООС. На этом форуме присутствовали 15 тысяч делегатов из 179
стран. Основными документами, принятыми этой Конференцией,
являются:
o
декларация «Принципы Рио», где сформулированы основные
принципы международной политики в области ООС;
o
«Повестка дня на ХХI в.» — обширная программа действий в
области ООС на предстоящее столетие;
o
«Концепция устойчивого экономического развития»;
o
«Заявление о принципах охраны и рационального использования
лесов всех климатических зон»;
o
«Конвенция по климату»;
o
«Конвенция по охране биологического разнообразия» — основы
устойчивости биосферы Земли.
Можно с уверенностью констатировать, что решения этой Конференции
затронули все мировое сообщество и во многом определили его
дальнейшую судьбу.
Международные организации по охране окружающей среды.
Главной из них является Программа ООН по окружающей среде
(ЮНЕП), созданная в соответствии с решением Стокгольмской Конференции
ООН по ОС и развитию и принятой резолюцией Генеральной Ассамблеи ООН
в 1972 г. Штаб-квартира ЮНЕП находится в Найроби (Кения). ЮНЕП имеет
Совет управляющих, Совет по координации ООС и Международный Фонд
ООС. Приоритетными направлениями деятельности ЮНЕП являются:
1. здоровье человека, санитария ОС, населенные пункты (включая
мегаполисы);
2. охрана земель, внутренних вод, лесов, предотвращение опустынивания;
3. охрана Мирового океана;
4. охрана диких животных, генетических ресурсов планеты;
5. решение мировых энергетических проблем;
6. образование, научные исследования, профессиональная подготовка
специалистов в области экологии;
166
7. технология (внедрение мало- и безотходных технологий, строительство
очистных сооружений), экономика (переход от ресурсопотребляющей к
ресурсосберегающей экономике), торговля.
Некоторые примеры деятельности ЮНЕП:
1.
Соглашение о контроле за международной перевозкой и удалением
опасных отходов (1989 г.).
2.
Борьба с «кислотными дождями». Под руководством ЮНЕП Европейская
экономическая комиссия и Всемирная метеорологическая организация
заключили Международный договор и создали исполнительный орган,
следящий за сокращением выбросов загрязняющих веществ, уничтожающих
леса.
3.
Под эгидой ЮНЕП созданы 10 региональных программ по сокращению
загрязнения прибрежных вод.
4.
В рамках своей региональной деятельности ЮНЕП помогла Тунису
создать план борьбы с опустыниванием и сокращением плодородных
площадей.
В тесной связи с ЮНЕП работает другая организация ООН — ЮНЕСКО,
созданная в 1948 г., со штаб-квартирой в Париже и занимающаяся вопросами
культуры, науки, образования. Эта организация осуществляет руководство
экологическими программами, охватывающими более 100 государств,
оказывает помощь в реализации экологического образования и подготовке
специалистов-экологов в развивающихся странах, ведет охрану объектов,
относящихся к всемирному наследию.
Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП),
созданный в 1948 г., является неправительственной международной
организацией и представляет более 100 стран. От России коллективными
членами МСОП являются Минприроды РФ, Всероссийское общество охраны
природы, Институт эволюционной морфологии и экологии животных РАН.
Основными направлениями деятельности МСОП являются: развитие
национальных парков, ведение международной «Красной книги», охрана
редких видов животных и растений, подготовка проектов ряда международных
конвенций («Об охране водно-болотных угодий», «Об ограничении
международной торговли исчезающими видами животных и растений»),
решение проблем международного экологического права. При МСОП создана
Комиссия экологического права и работает международный центр
экологического права, обладающий уникальным собранием эколого-правовых
материалов. В Комиссии работает около 300 юристов-экологов из 89 стран.
Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) основано в
1957 г. для обеспечения ядерной безопасности и охраны ОС от радиоактивного
загрязнения. МАГАТЭ разрабатывает правила строительства и эксплуатации
АС, проводит их экспертизу при проектировании и реконструкции, дает оценку
влияния радиации на ОС, устанавливает нормы радиационной безопасности и
проверяет их выполнение. Неподчинение отдельных государств этим
требованиям может вызвать по решению Совета Безопасности ООН
применение различных санкций со стороны мирового сообщества.
167
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), созданная в 1946 г.,
занимается вопросами охраны здоровья человека и влиянием на него
изменений ОС, осуществляет санитарно-эпидемиологический мониторинг и
санитарно-гигиеническую экспертизу ОС и дает оценку ее качества.
Сельскохозяйственная и продовольственная организация ООН (ФАО)
создана в 1945 г. и занимается мировыми продовольственными ресурсами и
сельскохозяйственными вопросами, охраной земель, животного мира и
биоресурсов Мирового океана.
Международная морская организация (ИМО) создана в 1948 г. и
действует в области морского судоходства и охраны морей от загрязнения,
принимает участие в разработке международных конвенций по борьбе с
загрязнением морей нефтью и другими опасными веществами.
Всемирная метеорологическая организация ООН (ВМО), созданная в
1947 г., занимается определением степени антропогенного воздействия на
погоду и климат планеты в целом и по отдельным регионам. Она действует в
рамках глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС). В
последние
годы
в
мире
появилось
большое
число
новых
межправительственных и неправительственных организаций экологического
направления, среди которых стоит отметить Комиссию ООН по устойчивому
развитию. Ее главная цель — координировать и контролировать претворение в
жизнь решений второй Конференции ООН в Рио-де-Жанейро, особенно
«Повестки дня на ХХI век».
Принципы, объекты, субъекты и источники МЭП
Международное экологическое право — это совокупность принципов и норм
международного права, регулирующих отношения его субъектов в области
ООС и рационального природопользования. Согласно Конституции РФ,
принципы и нормы международного права и международные конвенции и
договоры имеют приоритет перед законами РФ.
Принципы международного экологического права можно разделить на
две группы: основные и специальные.
К основным относятся общие принципы международного права, имеющие
косвенное отношение к экологии и только при определенных обстоятельствах
приобретающие экологический смысл. К ним относятся:
1. обобщающий принцип мирного сосуществования;
2. принцип поддержания мира и международной безопасности, из которого
вытекают принципы территориальной целостности и нерушимости
границ государств, запрещение применения силы и угрозы силы, мирное
разрешение международных споров, международная ответственность
стран;
3. принцип международного сотрудничества, из которого вытекает
суверенное равенство государств и уважение государственного
суверенитета, невмешательство во внутренние дела и добросовестное
выполнение международных обязательств;
168
4. принцип защиты прав человека, народов и наций, из которого следует
уважение прав человека и его основных свобод, самоопределение
народов и наций.
Специальные принципы международного экологического права имеют прямое
отношение к экологическим проблемам. К ним относятся:
1. принцип защиты ОС на благо нынешнего и будущего поколений, он
связан с обязанностью государств предпринимать все необходимые
действия по сохранению и поддержанию качества ОС;
2. общий принцип экологической безопасности отражает глобальный и
чрезвычайно острый характер международных проблем в области ООС;
3. принцип
недопустимости
нанесения
трансграничного
ущерба,
ограничивающий действия государств на своей территории, которые
могут нанести ущерб состоянию ОС соседней страны, и означающий
ответственность государств за нанесение экологического ущерба;
4. экологически обоснованное рациональное использование природных
ресурсов планеты; пока этот принцип в большей степени декларативен и
не имеет четкого единообразного толкования, но его постепенное
внедрение
соответствует
критериям
«Концепции
устойчивого
экономического развития», связанным с использованием возобновляемых
и невозобновляемых ресурсов;
5. принцип недопустимости радиоактивного заражения ОС. Этот принцип
касается как военной, так и мирной стороны использования ядерной
энергии;
6. принцип защиты экосистем Мирового океана обязывает страны
принимать все требуемые меры по предотвращению загрязнения морской
воды всеми возможными источниками;
7. принцип запрета военного или любого иного враждебного воздействия на
природную среду выражает обязанность государств принимать все
необходимые меры по запрещению использования таких видов оружия,
которые бы наносили необратимый вред природным экосистемам;
8. принцип контроля за соблюдением международных договоров по ООС
предусматривает создание разветвленной сети не только национальных,
но и международных органов мониторинга и контроля качества ОС; они
должны осуществляться на глобальном, региональном и национальном
уровнях на основе параметров и критериев, признанных на
международном уровне;
9. принцип международно-правовой ответственности государств за
нанесение ущерба ОС предусматривает ответственность стран за ущерб,
причиненный экосистемам за пределами национальной юрисдикции.
169
Объекты международно-правовой охраны ОС — это биосфера в целом и
составляющие ее отдельные элементы, которые подразделяются на
универсальные, находящиеся в общем пользовании всех государств (биосфера
планеты Земля, Мировой океан и его живые обитатели, морское дно за
пределами континентального шельфа, атмосфера Земли и околоземное
космическое пространство, Антарктида) и многонациональные. К последним
относятся:

водные ресурсы многонациональных рек и озер, принадлежащие двум
или более странам (например, река Дунай, Великие американские озера);

популяции животных, мигрирующих через государственные границы;

пограничные природные комплексы.
Субъектами международных экологических правоотношений являются,
главным образом, суверенные государства; к этим субъектам принадлежат
также борющиеся за свою независимость нации и народы; восставшая и
воюющие стороны; правительства в изгнании.
Несуверенными субъектами являются различные международные,
общественные и межправительственные организации (например, ЮНЕП,
МАГАТЭ и др.).
Источники международного экологического права подразделяются на две
категории:
1. источники, являющиеся носителями действующих правовых принципов и
норм и образующие «твердое», т.е. обязательное право в подлинном
смысле этого слова;
2. источники, содержащие рекомендательные правила, тем не менее,
оказывающие влияние на международные отношения своим авторитетом
(«мягкое», т.е. рекомендательное право).
К первой категории принадлежат международные конвенции, соглашения,
договоры, устанавливающие правила, признанные государствами в качестве
обязательных правовых норм, а также международные обычаи, т.е.
сложившиеся в международной практике правила поведения, за которыми
субъекты международного права признают юридически обязательный характер.
К «твердому» экологическому праву относят также общие принципы
международного права.
Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП) ведет учет международных
конвенций в области ООС и ежегодно публикует их список. В этом списке
значится уже более 1000 многосторонних конвенций, соглашений и договоров.
Кроме того, существует более 3000 двусторонних договоров и конвенций.
Тексты этих нормативных материалов содержатся в Международном центре по
праву окружающей среды в Бонне (ФРГ).
170
Примеры международных конвенций:

Лондонская Конвенция по предотвращению загрязнения моря сбросами
отходов и других материалов (дампингу) (ЛКД 1972 г.). Согласно этой
Конвенции, было установлено два списка веществ: «черный» содержит
вещества, сброс которых в море запрещен, и «серый», сброс которых
разрешен только в пределах ПДК;

Конвенция по предотвращению загрязнения моря с судов 1973 г.
(МАРПОЛ-73), запрещающая сброс и загрязнение Мирового океана с
любых судов, кроме военных кораблей и судов государственной
некоммерческой службы;

Конвенция по биоразнообразию 1992 г., провозгласившая биологическое
разнообразие непреходящей ценностью для сохранения благополучия
Земли.
Ко второй категории, т.е. к «мягкому» экологическому праву относят
решения международных организаций, съездов, симпозиумов и конференций, а
также доктрины ученых в области международного экологического права.
Особенности экологического законодательства стран СНГ.
Межправительственное соглашение о взаимодействии стран СНГ в
области экологии и ООС было заключено 8 февраля 1992 г. в Москве в
соответствии с ним в июле 1992 г. на совещании в Минске руководители
природоохранных ведомств государств-участников подписали Протокол о
создании и полномочиях межгосударственного экологического Совета. Этот
Совет состоит из руководителей природоохранных ведомств стран-участниц и
призван оказывать давление на правительства стран СНГ с целью
осуществления
ими
деятельности
по
ООС
и
рациональному
природопользованию. Совет должен проводить совещания не реже двух раз в
год поочередно в каждой стране. Постоянно действующим органом Совета
является Секретариат, финансируемый Межгосударственным экологическим
фондом за счет денежных взносов стран-участниц. Ежегодные взносы
участников Фонда составляют 0,05% валового национального дохода каждой из
стран. Центральный банк и штаб-квартира Фонда находятся в Минске. Совет
утвердил перечень самых экологически уязвимых природных зон на
территории СНГ: район Чернобыля, бассейны Аму-Дарьи и Сыр-Дарьи,
Приаралье, озера Балхаш и Байкал. Постановлением Межпарламентской
Ассамблеи государств СНГ 29 декабря 1992 г. принят законодательный акт «О
принципах экологической безопасности в государствах Содружества».
Во всех странах СНГ были приняты национальные законодательства по
ООС. Эти законодательства имеют немало общих черт и во многом (в силу
исторической инерции) сходны с российским. Так, во всех конституциях стран
СНГ провозглашено право граждан на благоприятную ОС и на возмещение
ущерба, причиненного нарушением этого права. В той или иной форме
отражена обязанность граждан беречь природу. Главным вопросом, по
171
которому имеются разногласия в экологических законодательствах стран СНГ,
является вопрос о собственности на землю и природные ресурсы. Так, в
Республике Казахстан, Кыргызской Республике, Республике Узбекистан
сохранена только государственная собственность на землю и другие природные
ресурсы. Некоторые страны СНГ (Туркменистан, Беларусь) оставили открытым
вопрос о собственности, указав лишь, что осуществление права собственности
не должно наносить вреда окружающей среде.
Международная эколого-правовая ответственность
Международная юридическая ответственность в области ООС и
рационального использования природных ресурсов является частью системы
ответственности по международному публичному праву. Ее можно определить
как возложение на субъект международного права, нарушившего
международные экологические требования, определенных взысканий и
ограничений, а также обязанностей по компенсации причиненного
экологического вреда. Как и во всем международном праве, ответственность в
международном экологическом праве не кодифицирована, а базируется на
обычаях, выраженных в международно-правовых актах по конкретным
вопросам ООС.
В международном экологическом праве не применяются такие категории,
как дисциплинарная, административная и уголовная ответственность, не
существует какого-либо перечня юридических санкций. Наиболее
распространенный вид ответственности за международное экологическое
правонарушение — это возмещение (компенсация) имущественного вреда.
Международное экологическое правонарушение имеет разнообразные формы
проявления — от противоправного присвоения природных ресурсов до
невыполнения экологических норм и требований, в результате чего создается
потенциальная угроза неблагоприятных изменений ОС.
Основанием возникновения экологической международно-правовой
ответственности субъекта международного права является совершение им
международного правонарушения (это деяние субъекта, нарушающее нормы
международного права и свои международные обязательства, наносящее
материальный или нематериальный ущерб другому субъекту или группе
субъектов или всему международному сообществу в целом). Важно
подчеркнуть, что никакие ссылки субъекта-правонарушителя на национальные
законы и правила в оправдание своего поведения недопустимы.
Международные экологические правонарушения подразделяются на
ординарные правонарушения и международные преступления, их
классификация во многом зависит от величины ущерба, причиненного ОС.
Предметом исследования эколого-правовой ответственности является характер
и объем такого ущерба, методика его исчисления и определение границ
материального возмещения.
172
Международная
эколого-правовая
ответственность
субъектов
международного права может наступать не только при нарушении норм
международного права или обязательств по договору, но и за вредные
последствия правомерной деятельности (например, нанесение материального
ущерба источником повышенной опасности, использование и применение
которого не запрещено международным правом, это так называемая
ответственность за риск).
В настоящее время существует два вида международной экологоправовой ответственности государств: политическая и материальная.
Политическая осуществляется в форме санкций и рестораций, материальная —
в форме репараций и реституций.
Наиболее распространенной формой политической экологической
ответственности являются санкции — принудительные меры военного или
невоенного характера, применяемые против агрессора в случаях угрозы миру
или международной безопасности. Они должны осуществляться только при
наличии резолюции Совета Безопасности ООН. Напомним, что бомбежки и
последующее вторжение американских и английских войск и Ирак было
проведено при отсутствии такой резолюции.
Другая форма политической ответственности — ресторация. Это
обязанность государства-нарушителя восстановить прежнее состояние ОС и
нести связанные с этим неблагоприятные последствия (например,
восстановление качества воды, загрязненной по его вине).
Материальная ответственность наступает при нарушении государством
своих международных обязательств и связанного с этим материального вреда.
Репарации — это возмещение причиненного материального ущерба денежными
платежами, ценностями и услугами. Реституции — это возвращение,
восстановление или замена в натуральном виде неправомерно изъятых,
поврежденных или уничтоженных материальных ценностей.
Порядок разрешения международных экологических споров обычно
предусматривается в соответствующей конвенции, договоре или соглашении.
Способы разрешения споров — переговоры, взаимные шаги к примирению
спорящих сторон, обращение в Международный суд ООН или в
Международный экологический суд.
Поскольку международные экологические споры стали довольно частым
явлением, возникла необходимость создания международных судебных
учреждений, специализирующихся в этих вопросах. В 1993 г. была учреждена
Экологическая палата в составе Международного суда ООН в Гааге, в которую
входят семь регулярных судей — членов Международного суда ООН. В 1994 г.
был учрежден Международный суд экологического арбитража и примирения
(Международный экологический суд), действующий как неправительственная
организация. В состав судей были включены 29 юристов-экологов из 24 стран,
включая Россию. Был принят Устав суда; местами постоянной дислокации его
173
руководящих органов были избраны города Мехико-Сити (Мексика и СанСебастьяно (Испания).
Спецификой международного экологического права является тот факт, что,
несмотря на различные формы международной ответственности, пока
отсутствует четкий механизм привлечения к ней.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы объекты международного экологического права?
2. На какие группы подразделяются субъекты международного
экологического права?
3. Что представляют собой источники международного экологического
права?
4. Каковы основные и специальные принципы международного
экологического права?
5. Что такое ЮНЕП и каковы ее функции?
6. Что такое «твердое» и «мягкое» экологическое право?
7. Каковы основные результаты второй Конференции ООН по ООС, где и
когда она состоялась?
8. Что такое МАГАТЭ и каковы ее основные функции?
9. Какие формы международной эколого-правовой ответственности
существуют сегодня в мире?
10.Что такое санкции, и при каких условиях они осуществляются?
11.Какие учреждения созданы для разрешения международных
экологических споров?
12.Что такое ресторации?
13.Что является основанием возникновения международно-правовой
ответственности, и кто может выступать в качестве субъекта этой
ответственности?
14.Что такое реституции?
15.В чем главное отличие экологических законодательств стран СНГ от
российского?
16.Какой смысл заключен в термине «репарации»?
17.Что такое ФАО, и каковы ее основные функции?
174
Глава 9. Практикум
Планы практических/ семинарских занятий
Тема 1. Влияние природной среды на организм человека
1. Атмосферный воздух как фактор внешней среды, его значение в
жизнеобеспечении человека.
2. Влияние физических свойств атмосферы на организм человека
(электромагнитные поля; атмосферное давление; влажность, температура и
подвижность воздуха).
3. Вода как фактор биосферы и необходимое условие существования
жизни на Земле.
4. Обеспеченность пресной водой населения Земли и РФ.
5. Почва как фактор окружающей среды. Роль почвы в жизнеобеспечении
человека.
Задание 1.
Приведите примеры взаимодействия экологических факторов.
Какие из экологических факторов на Ваш взгляд играют более
значительную роль в эволюции.
Объясните, почему в относительно простых условиях среды
наблюдается упрощение организации у населяющих ее видов. Приведите
примеры.
Задание 2.
Характеристика основных экологических факторов. Заполните таблицу 1.
Таблица 1.
Основные группы
Основные характеристики
экологических факторов
экологических факторов и примеры.
1.
32
..
Задание 3.
Проанализируйте таблицу 2 и ответьте на вопрос:
- Почему крупным животным требуется меньшее количество
кислорода, чем мелким?
Зависят ли затраты энергии от характера питания?
Таблица 2.
Потребление кислорода животными.
животное
масса, г. Температура Потребление кислорода на
среды,0С.
1 кг массы, см /ч.
1. лошадь
400000 220
2. баран
50000 284
3. кролик
3000 29
478
4. крыса
115,5 29
1800
5. мышь
12,9 29
4130
Задание 4.
Сумма эффективных температур определяется по формуле:
175
С = (t-t1) x n, где
t - наблюдаемая (реальная) температура
t1 - нижний порог развития
n - продолжительность развития в днях.
Вычислите сумму эффективных температур для следующих растений:
Таблица 3
Растение
1. Подсолнечник
2. Тыква
3. Томаты
Минимальная Реальная
Продолжительность
температура температура
развития
5-10
25
160
10-15
23
105
15-18
22
120
Тема 3 Биосфера, место и роль в ней человека
План занятия
1. Основные закономерности развития и динамика биосферы.
2. Биологический и геологический круговороты.
3.Экология и деятельность человека.
4.Общая характеристика антропических факторов.
6. Проблемы современной экологии.
7. Неисчерпаемые ресурсы как источники энергии.
Тема 4. Состояние окружающей среды и здоровье населения
План занятия
1. Понятие биотической и абиотической окружающей среды. Перечислить
биотические и абиотические факторы, влияющие на организм человека.
2. Макроклимат и микроклимат, их значение для здоровья и
жизнедеятельности человека.
3. Понятие метеолабильности и метеотолерантности, метеотропные
реакции организма.
4. Эндемическое значение воды.
5. Биогеохимические зоны и их значение для здоровья населения.
6. Экопаталогии и природно-очаговые заболевания, причины их
вызывающие.
Домашнее задание. Студенты выполняют практическую работу по
“Фитонцидные растения и возможности их использования в интерьере”.
Студентам предоставляется информация о наиболее изученных фитонцидных
растениях, их свойствах, внешнем виде, отношении к человека, сложившемся в
ходе исторического развития. Пользуясь литературными данными, студенты
составляют список из 10-20 комнатных растений с указанием их особенностей.
Рассматривания комнатные растения с фитонцидными свойствами как
биотический фактор, оказывающий влияние на микроклимат в помещении,
студенты составляют план интерьерного озеленения помещения в зависимости
от его функционального назначения (на выбор): вестибюля, административнослужебного помещения, коридора, лестничной клетки, больничной палаты.
176
Практическое занятие проводится в форме коллоквиума с обсуждение
докладов по заданной теме.
Тема 5. Воздействие антропогенных факторов окружающей среды на
организм человека
Цель: ознакомление с основными видами антропогенных загрязнений
окружающей среды и методами их экспрессного анализа. Определение способов
защиты.
План занятия
1. Понятие антропогенных факторов среды.
2.Токсические вещества, обладающие способностью накопления в
природной среде и в организме человека.
3. Токсические вещества, приводящие к высокой утомляемости человека,
понижению его физической и умственной работоспособности и повышенной
чувствительности к инфекциям.
4. Источники солей тяжелых металлов в организме человека.
5. Средства защиты организма человека от антропогенных экотоксикантов.
Студентами выполняется практическая работа “Изучение влияния
токсических металлов на организм человека”. В ходе выполнения работы
определяются источники свинца, ртути, кадмия и алюминия, их потенциальные
эффекты и защитные средства. Используя сведения о наиболее
распространенных токсических металлах, студенты составляют схемы 1)
взаимосвязи источников токсических веществ природной среды (воздух,
растения, животные, почва, вода) и человека; 2) переноса металлов между
природными средами (почва, воздух, реки, океан).
Тема 6. Экологические аспекты питания
План занятия
1. Экологические проблемы питания человека.
2. Понятие о “чужеродных веществах” и “пищевой цепи”.
3. Оценка загрязнения продуктов питания. Нормативные документы,
регламентирующие качество продуктов питания.
4. Химическое загрязнение продуктов питания. Загрязняющие вещества,
источники их поступления в продукты питания, влияние на организм человека,
методы профилактики.
5. Биологическое загрязнение продуктов питания. Микробное
загрязнение: источники, вызываемые заболевания, методы профилактики.
Загрязнение микотоксинами: источники, воздействие на организм человека;
наиболее распространенные и наиболее опасные для здоровья человека, методы
профилактики. Проблема генетически модифицированных продуктов питания.
Практическое занятие проводится в форме коллоквиума и обсуждения
докладов по рассматриваемым вопросам.
Тема 7 . Экология общественного здоровья
План занятия
1. Понятие общественного и индивидуального здоровья.
2. Уровни общественного здоровья.
177
3. Факторы, определяющие уровень общественного здоровья: образ
жизни и социально-экономические условия; генетика и биология человека;
качество внешней среды, природные условия; здравоохранение.
4. Общественное развитие и социально-исторические типы здоровья.
Характеристика примитивного, постпримитивного, квазиморного, модерного и
постмодерного типов здоровья, их приуроченность к различным историческим
периодам. Распространенность различных типов здоровья в современном мире
и их взаимосвязь с уровнем жизни населения.
Практическое занятие проводится в форме собеседования и обсуждения
докладов по рассматриваемым вопросам.
Тема 8. Урбанизация и экологические проблемы современного города
План занятия
1. Динамика урбанизации в РФ и других странах мира.
2. Факторы внутригородской среды, оказывающие неблагоприятное
воздействие на человека. Социальные и психоэмоциональные факторы: нервнопсихологические нагрузки и причины их обусловливающие; проблема
социальной адаптации, изолированность от природы. Меры профилактики
негативного воздействия социальных и психоэмоциональных факторов на
здоровье населения.
2. Химическое загрязнение атмосферного воздух, воздуха жилых и
служебных помещений, питьевой воды и воды водоемов, почвы. Источники
загрязнения. Влияние на здоровье населения. Меры профилактики.
3. Биологическое загрязнение городской среды. Естественно-природные
факторы
загрязнения,
источники,
вызываемые
ими
заболевания.
Индустриальные факторы биологического загрязнения, их источники,
вызываемые заболевания.
4. Факторы физического загрязнения городской среды (шум, вибрация,
электромагнитные поля), их источники, воздействие на организм человека,
меры профилактики.
Студентами проводится гигиеническая оценка микроклимата помещений
и теплового состояния человека путем субъективной и объективной оценки
микроклимата и объективной оценки фактического теплового самочувствия
человека. Также выполняется изучение теплового режима рабочего помещения
и дается его экологическая оценка.
Используемое оборудование: термометр для определения температуры
тела, термометр со штативом для определения температуры воздуха внутри
помещения, люксметр – для определения освещенности, психрометр, барометр.
Практическое занятие проводится в форме собеседования и обсуждения
докладов
по
рассматриваемым
вопросам,
а
также
выполняется
экспериментальная оценка микроклимата рабочего помещения.
Тема 9. Акклиматизация и адаптация
План занятия
1.Понятие адаптации и акклиматизации
окружающей среды.
178
организма
к
условиям
2. Адаптация человека к условиям окружающей среды как условие
расселения на планете.
2. Механизм образования адаптивных черт.
3. Биологическая характеристика адаптивных типов Арктики,
высокогорья, аридной, тропической, континентальной и умеренной зон, их
морфофизиологические параметры.
Практическое занятие проводится в форме коллоквиума и обсуждения
докладов по рассматриваемым вопросам.
179
Глава 10. Учебная практика «Экологическая безопасность»
Программа учебной практики
Цель: Формирование практических навыков организации экологического
мониторинга
Задачи:
 знакомство с организацией экологического мониторинга на
территории г. Новосибирска и НСО,
 знакомство с методами экологической оценки состояния региона,
 сбор информации и создание электронной базы данных состояния
среды обитания,
 составление экологического паспорта территории
Длительность: 6 дней
Количество часов: 36
Литература
1. Состояние окружающей природной среды в Новосибирской области в
2003 году: Доклад Государственного комитета по охране окружающей среды
Новосибирской области. - Новосибирск: , 2004 – 226 с.
2. Состояние окружающей природной среды в Сибири /А.И. Акулов, А.И.
Бабенко, Н.Ф. Герасименко, В.Н. Денисов; ]Под общ. ред. Труфакина В.А.,
Герасименко Н.Ф.; Межрегион. ассоц. "Здравоохранение Сибири, Рос. акад.
мед. наук. Сиб. отд-ние, Новосиб. гор. центр Госсанэпиднадзора. Новосибирск, 1996.- 112 с.
3. Экологический мониторинг: учеб. пособие для вузов /под ред. Т. Я.
Ашихминой; [Ашихмина Т. Я. и др.]. - Киров; М.: Константа; Акад. Проект,
2005.- 413 с.
4. Здоровье населения в Сибири /А.И. Акулов, О.В. Ботвиновская, Н.Ф.
Герасименко, Д.В. Демин; ]Под общ. ред. Никитина Ю.П., Герасименко Н.Ф.;
Межрегион. ассоц. "Здравоохранение Сибири". Сиб. отд-ние Рос. акад. мед.
наук. Ин-т терапии. - Новосибирск, 1995.- 128 с.
5. Акулов А.И. Состояние окружающей среды и заболеваемость населения в
Новосибирске /А.И. Акулов, И.Ф. Мингазов; Новосиб. гор. центр сан.эпидемиол. надзора. - Новосибирск: Наука, 1993.- 96 с
6. Постановление Правительства РФ от 31 марта 2003 г. №177 «Об
организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей
среды (государственного экологического мониторинга).
7. ГОСТ Р 17.0.0.06-2000.
Государственный
стандарт Российской
Федерации. Охрана природы. Экологический паспорт природопользователя.
Основные положения.
http://www.skonline.ru/doc/8112.html.
180
8. Методические рекомендации по программно-аппаратному обеспечению
ведения социально-гигиенического мониторинга.- М.: ФГУЗ «Федеральный
центр гигиены и эпидемиологии» Роспотребнадзора, 2006. – 22 с.
http://www.fcgsen.ru/28/documents/Site-FIF-SGM/Method.htm
http://www.ocsen.ru/old/docs/gosdoklad/reg2002/srob.html
ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ
1 день
1. Система государственного экологического мониторинга в Российской
федерации.
2. Организация экологического мониторинга на территории г. Новосибирска и
НСО.
2 день
1. Знакомство с организацией мониторинга качества питьевой воды.
2. Экскурсия в ФГУ «Верхнеобьрыбвод».
3 день
1. Организация мониторинга атмосферного воздуха.
2. Экскурсия в Гидрометцентр Западно-Сибирской метеослужбы.
4 день
1. Организация мониторинга почв.
2. Экскурсия в Центр мониторинга окружающей среды.
5 день
1. Использование ГИС в организации мониторинга влияния состояния среды
обитания на здоровье населения.
2. Экскурсия в отдел социально гигиенического мониторинга ФГУЗ Центра
гигиены и эпидемиологии.
6 день
1. Составление отчета о практике в виде «Экологического паспорта
территории».
2. Заключительная конференция по итогам учебной практики.
Тема: Система экологического мониторинга
Цель: Познакомиться с организацией системы экологического мониторинга и
системой управления в сфере обеспечения безопасности окружающей среды
региона..
Задание 1. Выявить основные принципы организации экологического
мониторинга в Российской федерации. Материалы оформить в тезисной форме.
Задание 2. Познакомиться с
основными нормативными документами,
регламентирующими организацию государственного экологического мониторинга
в Российской Федерации. Материалы оформить в виде списка документов.
Задание 3. Установить ведущие организации, осуществляющие экологический
мониторинг и функции, которые выполняет система экологического мониторинга
181
на территории г. Новосибирска и НСО. Составить схему организации
экологического мониторинга на территории региона.
Задание 4. Выявить основные направления деятельности мониторинг
окружающей среды. Результаты представить в виде таблицы или схемы.
Задание 5. Установить средства и методы управления в сфере обеспечения
безопасности окружающей среды г. Новосибирска и НСО. Материалы оформить в
тезисной форме.
Тема: Мониторинг качества питьевой воды
Цель: Познакомиться с организацией и методами мониторинга качества
питьевой воды и вод Новосибирского водохранилища.
Задание 1. Выявить показатели, которые используются при организации базы
данных в управлении качеством питьевой воды и вод Новосибирского
водохранилища. Материалы оформить в виде перечня.
Задание 2. Выявить основные источники водоснабжения на территории
региона. Данные занести в таблицу 1. Анализ табличных данных оформить в
тезисной форме.
Т а б л и ц а 10.1 Источники водоотбора и использование воды на
хозяйственно-питьевые нужды
Регион
Использование воды на хозяйственные нужды
Отобрано воды, %
подземной
поверхностный
% от общего
количества забранной
воды
потребление на душу
населения, л/сут
Задание 3. Установить качество питьевой воды на территории региона.
Материалы оформить в таблице 5.2. Провести экспертную оценку качества
питьевой воды и результаты оформить в тезисной форме.
Т а б л и ц а 10. 2.
Регион
Качество питьевой воды региона
Санитарно-химические
исследования
182
Микробиологические
показатели
Всего
проб
Из них не
отвечает
требованиям, %
Всего
проб
Из них не отвечает
требованиям, %
Неведомственные
водопроводы
Коммунальные
водопроводы
Задание 4. Выявить основные загрязнители и факторы, влияющие на качество
питьевой воды. Материалы оформить в тезисной форме.
Задание 5. Установить возможный риск, связанный с качеством питьевой воды.
Результаты оформить в тезисной форме.
Задание 6. Установить уровень загрязнения вод Новосибирского
водохранилища. Материалы оформить в виде таблицы 5.3. Дать характеристику
качества воды Новосибирского водохранилища в тезисной форме.
Т а б л и ц а 10.3. Характеристика загрязненности вод Новосибирского
водохранилища
Загрязняющие Концентрация загрязняющих веществ Величина Класс
вещества
(доли ПДК)
ИЗВ*
качества
вод
*ИЗВ – индекс загрязнения воды
Задание 7. Установить возможный риск, связанный с загрязнением питьевой
вод и вод Новосибирского водохранилища. Материалы оформить в тезисной
форме.
Тема: Мониторинг атмосферного воздуха
Цель: Познакомиться с организацией и методами мониторинга атмосферного
воздуха.
Задание 1. Установить параметры, которые используются при организации
базы данных в управлении качеством атмосферного воздуха. Материалы оформить
в виде перечня показателей.
183
Задание 2. Составить перечень методов контроля качества атмосферного
воздуха и почв, используемых в системе мониторинга на территории г.
Новосибирска и НСО.
Задание 3. Выявить перечень и установить иерархический ряд веществ, в
наибольшей степени загрязняющих атмосферу в регионе. Материалы представить
в таблице 5.4.
Т а б л и ц а 10. 4. Перечень веществ, в наибольшей степени загрязняющих
атмосферу
№ п/п
Загрязняющие вещества
Выбросы в
атмосферу, т/год
КОВ*
1
2
3
4
5
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
*КОВ – критерий опасности вещества
Задание 4. Установить динамику уровня загрязнения воздуха основными
полютантами за последние 5 лет. Материалы оформить в таблице 5. 5.
Т а б л и ц а 10.5.
атмосфере
Среднегодовое содержание загрязняющих веществ в
Вещества в
долях ПДК
Годы
184
Задание 5. Провести анализ и дать оценку качества атмосферного воздуха в
регионе. Результаты представить в тезисной форме.
Задание 6. Выявить основные негативные процессы, ухудшающие
качественное состояние земель на территории региона. Материалы оформить в
тезисной форме.
Задание 7. Установить перечень веществ, загрязняющих почвы региона, и
уровень загрязнения. Результаты представить в тезисной форме.
Задание 8. Установить возможный риск, связанный с загрязнением
атмосферного воздуха и почв. Материалы оформить в тезисной форме.
Тема: Мониторинг почв и загрязнения окружающей среды особоопасными
веществами.
Цель: Познакомиться с организацией и методами мониторинга почв и
загрязнения окружающей среды особоопасными веществами на территории
региона
Задание 1. Установить параметры, которые используются при организации
базы данных в мониторинге почв. Материалы оформить в виде перечня
показателей.
Задание 2. Выявить основные негативные процессы, ухудшающих
качественное состояние земель на территории региона. Материалы оформить в
тезисной форме.
Задание 3. Установить перечень веществ, загрязняющих почвы региона, и
уровень загрязнения. Результаты представить в тезисной форме.
Задание 4. Установить возможный риск, связанный с загрязнением почв.
Материалы оформить в тезисной форме.
185
Задание 5. Установить перечень потенциально опасных химических и
биологических веществ в объектах окружающей среды г. Новосибирска и НСО.
Материалы оформить в таблице 5.6.
Т а б л и ц а 10.6. Чрезвычайно опасные вещества в объектах окружающей
среды
Класс
опасности
Объекты окружающей среды
Атмосферный
Почвы
Водные
воздух
объекты
Питьевые
воды
1–
чрезвычайно
опасные
вещества
2 – опасные
вещества
Задание 6. Дать характеристику влияния каждого особоопасного вещества на
здоровье населения. Материалы оформить в тезисной форме.
Тема: Состояние среды обитания и здоровье населения
Цель: Познакомиться с организацией системы социально-гигиенического
мониторинга на территории региона
Задание 1. Выявить основные цели социально-гигиенического мониторинга в
регионе. Материалы оформить в тезисной форме.
Задание 2. Установить перечень факторов среды региона, которые имеют
значение при формировании заболеваемости населения. Материалы оформить в
тезисной форме.
Задание 3.
Выявить наиболее распространенные патологии здоровья
взрослого населения, детей и подростков. Материалы оформить в виде перечня
патологий.
Задание 4. Установить тенденции
отклонений в состоянии здоровья
населения за последние 10 лет. Результаты представить в тезисной форме.
Тема: Отчет по учебной практике
Цель: Оформить собранный во время учебной практики материал в виде
экологического паспорта региона и сделать его презентацию на
заключительной конференции.
Форма отчета
1. Титульный лист
2. Содержание
3. Цель и задачи учебной практики
186
4. Место проведения учебной практики
5. Организация экологического мониторинга
5.1. Основные принципы организации экологического мониторинга.
5.2. Нормативные документы, регламентирующие организацию
экологического мониторинга.
5.3. Организация экологического мониторинга на территории региона.
6. Методы мониторинга:
 питьевой воды
 атмосферного воздуха
 почв
 радиационной обстановки
7. Состояние среды обитания населения региона и состояние здоровья
населения региона
8. Меры по снижению повреждающего влияния техногенных факторов
среды.
Экологический паспорт территории
1. Административный район
2. Границы территории
3. Общая площадь территории
4. Какие реки протекают (название, протяженность в границах
территории)
5. Родники (количество, название)
6. Общее количество зданий (построек), в том числе:
жилые 9-этажные и выше
жилые 5-этажные
жилые 2-этажные
индивидуальные жилые дома
здания административного и социального назначения (школы,
детские сады, вокзалы и т.д.)
коммуникационные и хозяйственные сооружения и строения
другие (обозначить)
7. Какие промышленные предприятия расположены на данной
территории
8. Количество гаражных формирований и гаражей в них
9. Количество торговых точек (магазинов, киосков, павильонов)
10. Рынки и торговые дворики
11. Детские площадки
12. Общее количество деревьев, в том числе:
Береза
черемуха
липа
рябина
тополь
ель
ясень
сосна
187
клен ясенелистный
туйя
дуб
лиственница
ивы
другие (какие)
яблоня
13. Протяженность посадок кустарников, в том числе:
Шиповник
арония черноплодная
снежнеягодник
барбарис
бирючина
другие (какие)
14. Количество, название и площадь озелененной территории общего
пользования (лесопарки, парки, сады, скверы, бульвары, городские леса)
15. Количество остановочных пунктов общественного транспорта: всего
____, в т.ч. оборудованные павильонами ______, без павильонов.
16. Количество контейнеров для мусора: всего ____, в т.ч. на дорогах
________, на дворовых территориях ______.
17. Количество урн: всего ____, в т.ч. возле остановок общественного
транспорта ____, у входа в здания ____, в других местах _____.
18. Количество автостоянок и АЗС
19. Несанкционированные свалки
20. Общая протяженность автомобильных дорог
21. Общая протяженность «козьих» троп
22. Протяженность железнодорожных путей
23. Количество мостов, в т.ч. автомобильных, пешеходных
24. Количество «лежащих полицейских»
25. Количество светофоров
Приложение: карта территории с указанием масштаба и условных
обозначений.
188
Тестовый контроль.
Выберите правильный ответ:
I. Введение. Экологическая безопасность, основные понятия
1. Термин «экология» в науку ввел:
Э. Геккель.
А. Тенсли.
Г. Гаузе.
В. Шелфорд.
2. Учение о биосфере создал:
К. Циолковский.
А. Н. Моисеев.
А. Чижевский.
В. Вернадский
3. Основоположником концепция коэволюции является:
В. Шелфорд.
А. Тенсли.
Г. Гаузе.
А. Н. Моисеев.
II.
Экологическая безопасность как составляющая национальной
безопасности России.
1. Среднегодовые
уровни
загрязнения
атмосферного
превышают санитарно-гигиенические нормы:
воздуха
в более чем в 500 городах и поселках РФ
в более чем в 150 городах и поселках РФ
в более чем в 200 городах и поселках РФ
в более чем в 50 городах и поселках РФ
2. Для обеспечения экологической безопасности подъем экономики РФ
должен сопровождаться:
повышением показателей энергоемкости и ресурсоемкости
производства.
стабилизацией показателей энергоемкости и ресурсоемкости
производства.
снижением показателей энергоемкости и ресурсоемкости
производства.
III.
Источники и характеристики загрязнений биосферы.
1. Чрезвычайные ситуации экологического характера подразделяются на
…… основные группы:
2
3
4
5
2. Экологические изменения суши не включают:
опустынивание
189
эрозия почв
кислотные дожди
заболачивание
3. Озоновые дыры относятся к экологическим изменениям ……
суши
гидросферы
биосферы
атмосферы
4. Шумы являются экологическим нарушением ………
суши
биосферы
воздушной среды
гидросферы
5. Почва представляет собой поверхностный плодородный слой земной
коры, ………
лишенный органических и минеральных частиц
обогащенный минеральными удобрениями
заселенный огромным количеством микроорганизмов
состоящий из песка и воды
6. Процессы самоочищения почвы не зависят от:
влажности
температуры
активности биоценозов
содержания солей
7. В почве длительно выживают следующие патогенные микроорганизмы:
столбняка
холеры
ботулизма
чумы
8. Основными загрязнителями почвы являются:
минеральные удобрения
органические отходы
животные и растения
металлы и их соединения
9. Основными причинами опустынивания являются:
кислотные дожди
деятельность человека
ветры
радиоактивное загрязнение почвы
10. Опустынивание легче возникает в ……………. климатических
условиях
тропических
аридных
субтропических
полярных
190
11. Основные источники загрязнения атмосферы:
космос
сельское хозяйство
промышленность
растения
12. Парниковый эффект возникает в результате избытка в атмосфере…..
серного ангидрида
оксида азота
оксида углерода
соединений хлора
13. Основной причиной кислотных дождей является ………
серный ангидрид
оксид азота
оксид углерода
соединения хлора
14. Фотохимический туман, или смог, образуется из ……….
водяных паров
аэрозольных частиц
электромагнитных волн
солей тяжелых металлов
15. Озоновые дыры возникают под влиянием
загрязнения атмосферы автотранспортом
загрязнения стратосферы от самолетов и космических кораблей
ультрафиолетовой радиации
аэрозольных частиц
16. Безвредным для человека является уровень шума (в дБ)
20 – 30
40 – 50
80 – 90
100 – 110
17. С гемоглобином эритроцитов легко соединяется
диоксид серы
оксид углерода
оксид азота
серный ангидрид
18. Загрязнения атмосферы нередко являются причиной
аллергических заболеваний
болезней крови
болезней глаз
заболеваний пищеварительной системы
19. Наибольшую долю радиоактивного фона среды создают
природные источники
медицинские приборы
атомные электростанции
люди
191
20. Наибольшей проникающей способностью обладают
альфа-частицы
бета-частицы
гамма-лучи
электроны
21. Наибольшей радиочувствительностью обладают
нервные клетки
кроветворные клетки
половые клетки
клетки соединительной ткани
18. Основная причина обострения проблемы водных ресурсов
увеличение народонаселения
увеличение водопотребления
загрязнения водоисточников
дефицит пресной воды
22. Полную уверенность в обеззараживании питьевой воды дает её ………..
обеззараживание хлором
облучение ультрафиолетовыми лучами
кипячение
очищение с помощью водных фильтров
23. Тепловое загрязнение водных источников происходит в результате
теплых течений
таяния льдов
использования воды в качестве охладителя
озоновых дыр
24. К основным загрязнителям воды не относятся
СПАВ
нефть
цинк
ртуть
25. Дампинг – это……..
очищение воды
захоронения отходов
тепловое излучение
изменение биосферы
25. Биосфера в последние десятилетия характеризуется ….
увеличением количества живых объектов
исчезновением растительных и животных видов
генетическими преобразованиями
расширением зоны обитания живого
27. Основные экологические проблемы большого города связаны с:
потреблением чистой воды
радиацией
загрязнением атмосферы
избыточным количеством людей
192
28. Ксенобиотиками являются вещества, ……
к которым организм адаптировался в процессе эволюции
чужеродные для организма
полезные для организма
физической природы
IV. Характеристика факторов внешней среды, воздействующих на
организм человека.
1. Все факторы среды можно разделить на:
искусственные
биотические
техногенные
абиотические
2. Наиболее активная в биологическом отношении часть спектра
солнечной радиации
видимая
инфракрасная
ультрафиолетовая
радиоволны
3. Наиболее высокий коэффициент отражения имеют
пески пустынь
вода морей
свежевыпавший снег
кожа человека
4. К факторам формирования погоды не относятся:
климат
фронт
температура
влажность
5. Ветер со скоростью 25 м/сек называется
ураганом
штормом
штилем
свежим
6. В условиях холода легкий ветер ……………. ощущение холода
ослабляет
не изменяет
усиливает
7. Относительная влажность воздуха зависит от:
скорости ветра
температуры
атмосферного давления
отражения солнечной радиации
8. Высокая влажность при низкой температуре ………….. ощущение
холода
193
уменьшает
не изменяет
усиливает
9. Высокая влажность при высокой температуре ………… ощущение жары
уменьшает
не изменяет
усиливает
10. Относительная влажность – это:
количество воды в единице объема воздуха
упругость пара при насыщении данного объема воздуха
отношение абсолютной влажности к упругости пара независимо от
температуры
отношение абсолютной влажности к упругости пара при данной
температуре
11. Благоприятное воздействие на организм оказывают
положительные аэроионы
нейтральные частицы
отрицательные аэроионы
никакие заряженные частицы
12. Основное количество………. поступает в организм с водой
кобальта
фтора
цинка
брома
13. К микроэлементам относятся
натрий
калий
марганец
кальций
14. Наибольшее относительное количество воды в теле человека
содержится в:
сердце
почках
головном мозге
мышцах
15. Уменьшение содержания кислорода в воздухе может привести к
развитию…………. гипоксии
циркуляторной
гемической
нормобарической
гистотоксической
16. Срочная реакция организма на гипоксию включает
уменьшение объема циркулирующей жидкости
понижение системного артериального давления
учащение дыхания
194
активацию нервной системы
17. При долговременной адаптации к гипоксии происходит
учащение дыхания
синтез новых капилляров
уменьшение мышечной массы
повышение аппетита
18. Основоположником учения о гомеостазе является
И.М.Сеченов
Клод Бернар
Д. Кэннон
А.Д.Слоним
19. Основоположником теории взаимосвязи организма и среды является
И.М.Сеченов
Клод Бернар
Д. Кэннон
А.Д.Слоним
20. Видовая адаптация относится к типу …………… адаптаций
срочных
долговременных
наследственных
фенотипических
21. Активные механизмы срочной адаптации включают
избегание
подчинение
физиологические изменения
морфологические изменения
22. Механизмы долговременной биологической адаптации не включают
психологические изменения
морфологические изменения
социальные изменения
физиологические изменения
23. В морфологическую триаду стресса, по Г. Селье, входит
уменьшение массы почек
увеличение размеров вилочковой железы
увеличение массы надпочечников
разрастание слизистой пищеварительного тракта
24. В реализации стресса участвуют следующие гормоны:
АКТГ
кортизол
адреналин
тестостерон
25. Основным эффектом гормональных перестроек при стрессе является
понижение артериального давления
повышение содержания сахара в крови
разрастание скелетной мускулатуры
195
отложение жира в тканях
26. В реализации общего адаптивного синдрома можно выделить ……
стадии
2
3
4
5
27. К негативным последствиям стресса можно отнести
снижение иммунитета
понижение артериального давления
повышение антиоксидантных систем организма
активацию симпатической нервной системы
28. Стресс-реакции являются ………….этапом адаптации
пусковым
промежуточным
последним
постоянным
29. Стресс-лимитирующая система организма включает
симпатическую нервную систему
парасимпатическую нервную систему
АКТГ
альдостерон
30. Антистрессорным действием не обладают
сон
умеренная физическая нагрузка
жиры
витамины
V.
Пути решения экологических проблем.
1.
Отличие техногенного круговорота веществ от природного
круговорота заключается в следующем:
в большей замкнутости.
в большей пластичности.
в большей незамкнутости.
в меньшей открытости.
2. Теория безотходных технологических процессов в рамках основных
законов природопользования базируется на двух предпосылках:
Исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех
возможных продуктов, создаваемые продукты после использования должны
относительно легко превращаться в исходные элементы нового производства.
Исходные природные ресурсы должны добываться каждый раз для
отдельных продуктов, а создаваемые продукты после использования должны
относительно легко превращаться в исходные элементы нового производства.
Исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех
возможных продуктов.
196
Создаваемые продукты после использования должны относительно легко
превращаться в исходные элементы нового производства.
3. Приведите аналоги терминов «безотходные технологии» и
«малоотходные технологии» в англоязычных странах:
«зеленая технология» (green technology»).
«чистая или более чистая технология» («pure or more pure technology»).
«гринпис технологии» greenpeace technology»
более чистая технология» «more pure technology»
VI. Мониторинг среды обитания.
1. Дайте определение физического мониторинга:
мониторинг, базирующийся на оценке химической и биологической
составляющих окружающей среды.
система наблюдений за влиянием физических процессов и явлений на
окружающую среду.
мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо
опасных зонах и местах.
слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без
наложения на них региональных антропогенных влияний.
2. Для более полной оценки качества среды используют следующий
критерий:
ПДЭ - предельно допустимая экологическая нагрузка.
ПДК - предельно допустимая концентрация вредных веществ.
ПДКПР (ДОК) – предельно допустимая концентрация (допустимое
остаточное количество) вещества в продуктах питания.
ПДКВ – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема
хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.
3. Главным достоинством аэроснимков, космических снимков и цифровых
данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования является:
их большая обзорность и одномоментностъ.
повторяемость съемок.
фиксация состояния объектов в разные моменты времени и возможность
прослеживания их динамики.
их большая обзорность и одномоментностъ, повторяемость съемок.
4. Система дистанционного мониторинга окружающей среды включает:
самолеты, вертолеты и других летательные аппараты (включая парящие
воздушные шары и т. п.), не поднимающихся на космические высоты.
мониторинг с помощью космических средств наблюдения.
совокупность авиационного и космического мониторингов. Иногда в это
понятие включают слежение за средой с помощью приборов, установленных в
труднодоступных местах Земли (в горах, на Крайнем Севере), показания
которых передаются в центры наблюдения с помощью методов дальней
передачи информации (по радио, проводам, через спутники и т. п.).
с помощью приборов, установленных в труднодоступных местах Земли (в
горах, на Крайнем Севере), показания которых передаются в центры
197
наблюдения с помощью методов дальней передачи информации (по радио,
проводам, через спутники и т. п.).
5. Серьезными трудностями всех проектов распределенных баз данных
являются:
трудности в языковой совместимости.
трудности в вопросах стандартизации метаданных и совместимости
отдельных ГИС и проектов.
трудности в аппаратной совместимости.
трудности из-за нехватки аэрокосмических ресурсов.
6. Особенностями ГИМС-технологий является:
обеспечивает обработку географических данных, связь с базами данных и
символическое представление топологии изучаемых территорий.
применение математического моделирования единой сети данных,
сопряженной с моделью системы «общество-природа».
обеспечивает обработку географических данных, связь с базами данных и
символическое представление топологии изучаемых территорий включая
прогнозные оценки на основе априорных сценариев изменения условий
функционирования подсистем окружающей среды.
VII. Средства и методы управления в сфере обеспечения безопасности
окружающей среды.
1.
Социально-экономическими факторами являются:
факторы,
обусловленные
хозяйственной
деятельностью
людей
(чрезмерными выбросами и сбросами в окружающую среду отходов
хозяйственной деятельности в условиях ее нормального функционирования
и в аварийных ситуациях.
факторы,
обусловленные
работой
военной
промышленности
(транспортировкой военных материалов и оборудования, испытанием образцов
оружия и его уничтожением, функционированием военных объектов, и всего
комплекса военных средств в случае военных действий).
факторы, обусловленные причинами социального, экономического,
психологического характера.
2. Основными причинами экологической опасности являются:
Технологический и экологический кризис.
Социально-экономический кризис.
Кризис международных отношений.
Финансово-экономический кризис.
3. Система экологической безопасности называется:
процесс обеспечения защищенности жизненно важных интересов личности,
общества, природы и государства от реальных и потенциальных угроз,
создаваемых антропогенными или естественными воздействиями на
окружающую среду.
совокупность законодательных, технических, медицинских и
биологических мероприятий, направленных на поддержание равновесия между
биосферой и антропогенными, а также естественными внешними нагрузками.
198
жизненно важные интересы субъектов безопасности: права, материальные и
духовные потребности личности, природные ресурсы и природная среда как
материальная основа государственного и общественного развития.
4. Глобальным объектом экологической безопасности является:
человек.
биосфера.
ноосфера.
биоценоз.
5. В настоящее время уровень пренебрежимого предела риска составляет:
5 % от максимально допустимого риска.
1 % от максимально допустимого риска.
0,5 % от максимально допустимого риска.
такого критерия не существует.
VIII. Международное сотрудничество в области охраны окружающей
среды.
1. Штаб-квартира ЮНЕП главного органа Организации Объединенных
наций в области окружающей среды располагается:
в Париже.
в Брюсселе.
в Найроби.
в Рио-де-Жанейро.
2. Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП)
был создан:
1948 г.
1972 г..
1975 г.
1992 г.
3. Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) было
основано:
1957 г.
1962 г.
1975 г.
1992 г.
199
Словарь терминов
АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ [гр. а... отриц. частица + bios
жизнь] — совокупность условий неорганической среды, влияющих на
организм; к А. ф. с. относятся; радиация (космическая, солнечная) с ее исковой,
годовой, суточной цикличностью; зональные, высотные и глубинные факторы
распределения тепла и света с градиентами и закономерностями циркуляции
воздушных масс; факторы литосферы с ее рельефом, различным минеральным
составом и гранулометрией, тепло- и влагоемкостью; факторы гидросферы с
градиентами ее состава, закономерностями подо- и газообмена.
АДАПТАЦИОННЫЙ СИНДРОМ
(общий адаптационный синдром) — совокупность общих защитных реакций,
возникающих в организме человека и животных под действием различных
раздражителей, способствующих восстановлению нарушенного равновесия и
направленных на поддержание постоянства внутренней среды организма —
гомеостаза.
АДАПТАЦИЯ [лат. adaptatio приспособлять] — выработанное в
процессе эволюционного развития приспособление биологической системы к
условиям среды обитания. В медицине под А. понимают все виды врожденной
и приобретенной приспособительной деятельности человека к общеприродным,
производственным и социальным условиям, в т. ч. климато-географичес-ким
(см. акклиматизация), к недостатку кислорода (см. адаптация высотная,
гипоксия).
АККЛИМАТИЗАЦИЯ [лат. ad к, при + гр. klima (klimatos) наклон] —
приспособление животных и растений к новым, непривычным климато-географическим условиям среды. А. человека — сложный социальнобиологический процесс, в котором (в отличие от А., животных и растений)
кроме развития в организме различных физиологических приспособлений
большую роль играет обстановка труда и быта, соответствующая
климатическим условиям. А. принято рассматривать как частный случай
адаптации.
АККЛИМАЦИЯ — экспериментальная адаптация, приспособление
организма к искусственно созданным условиям.
АНТРОПОГЕННАЯ НАГРУЗКА — степень прямого и косвенного
воздействия людей и их хозяйственной деятельности на природу в целом или
на ее отдельные экологические компоненты и элементы (ландшафты,
природные ресурсы, виды живого и т. д.).
АНТРОПОГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА — изменения местного
климата и микроклимата, связанные с хозяйственной деятельностью человека.
Являются результатом изменения свойств земной поверхности (вырубка или
насаждение лесов, распашка земель, осушение, орошение, застройка
территории и др.) или свойств самой атмосферы (нагревание воздуха
индустриальными тепловыми установками, увеличение концентрации
углекислого газа и т. п.). В современную эпоху А. и. к. начинают приобретать
глобальный характер.
200
АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТО-РЫ — совокупность факторов окружающей
среды, обусловленных случайной или преднамеренной деятельностью
человечества за период его существования. А. ф. оказывают влияние на
структуры экосистем, изменение химического состава и режима атмосферы,
рек, океанов, а также почв при загрязнении продуктами технологии и
радиоактивными веществами.
АНТРОПОГЕННЫЙ — обусловленный деятельностью человека
(человечества).
«БЕЗОТХОДНАЯ» ТЕХНОЛОГИЯ — 1) технология, дающая технически
достигнутый минимальный объем твердых, жидких, газообразных и тепловых
отходов и выбросов. Достижение полной безотходности нереально, так как
противоречит второму началу термодинамики; 2) технология, дающая
теоретически достижимый минимум отходов всех видов. В глобальной
совокупности энергетическая эффективность технологий, видимо, не может
быть выше достигнутой биосферой — около 1% от вовлекаемой; 3) цепь
технологических процессов, где отходы одного производства становятся
сырьем для другого.
БИОЛОГИЧЕСКИЙ РИСК -1) вероятность серьезного нарушения
здоровья или гибели индивидуума (критической группы людей); 2) вероятность
тех или иных изменений у различных объектов биосферы от воздействия
неблагоприятного экологического фактора.
БИОСРЕДА — среда, созданная или видоизмененная сообществом
организмов. Как правило, определяется небольшим числом видовдетерминантов. Б. включает как биоклиматические, так и химические
показатели — наличие биолинов, фитонцидов, повышенное или пониженное
содержание отдельных газов атмосферы (CO2, O2), а также воздействие (в т. ч.
информационное) одних организмов на другие. Б. создает благоприятные
условия для тех видов, которые входят в данный биогеоценоз или более
крупную экосистему.
БИОСФЕРА [био + гр. sphair шар] — область существования и
функционирования ныне живущих организмов, охватывающая нижнюю часть
атмосферы (аэробиосфера), всю гидросферу (гидробиосфера), поверхность
суши (террабиосфера) и верхние слои литосферы (лшпобиосфера). Б. —
активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых
организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Термин и понятие «Б» включает в себя как живые организмы (живое вещество),
так и среду их обитания. При этом организмы, сложно взаимодействуя друг с
другом, представляют органически целостную и динамическую систему,
составляющую единое целое с абиотическими сферами (атмосферой,
литосферой, гидросферой). Б. — сложная функциональная структура. Над и под
собственно Б. (эубиосферой) лежат слои, куда живое попадает лишь случайно
(парабиосфера и метабиосфера), за их пределами жизнь невозможна. Общая
толща эубио-сферы, по последним данным, оценивается в 12—17 км (иногда
несколько больше или меньше): максимально до 5—6 (как правило 2—3) км в
201
глубь лито-сферы, до дна Мирового океана и до 6—7 км над поверхностью
Земли. Б. — самая крупная экосистема земного шара; помимо
морфологических структур, она делится на подсистемы более низкого
иерархического уровня: экосистемы суши, океана, верхнего слоя литосферы и
нижнего слоя атмосферы. Экосистема суши делится в свою очередь на
биогеографические области, они — на природные пояса, те — на биомы и т. д.
Б. характеризуется большим кругом биотического обмена веществ. Термин «Б»,
введен австрийским геологом Э. Зюссом (1831—1914) в 1875 г. Учение о Б. как
об активной оболочке Земли создал В. И. Вернадский (1926).
БИОТА [гр. biote жизнь] — 1) исторически сложившаяся совокупность
живых организмов, обитающих на к.-л. крупной территории, нередко
изолированной любыми (напр., биогеографическими) барьерами. В отличие от
понятий «биоценоз», «биом» Б. не подразумевает экологических связей между
видами; 2) совокупность организмов, населяющих к.-л. произвольно
выбранный регион (напр., Б. административного подразделения — государства,
области, района и т. д.); 3) любая совокупность живых организмов ( Б. скал, Б.
леса и др.).
ВЕТЕР — метеорологический элемент, характеризующий перемещение
воздуха относительно земной поверхности. Наряду с горизонтальными
имеются и вертикальные составляющие В., величина которых в сотни раз
меньше горизонтальных. Лишь внутри кучево-дождевых облаков и в горных
районах вертикальные составляющие В. могут достигать 10—20 м/сек и более.
В. у поверхности земли измеряют флюгером, анемометром, а на высоте —
резиновыми шарами, наполненными водородом, за полетом которых
наблюдают с помощью угломерных приборов — оптических или
радиотеодолитов — и аэронавигационных, установленных на самолетах.
Непосредственной причиной возникновения В. является неравномерное
распределение давления воздуха, которое определяется неравномерным
распределением температуры в атмосфере. С увеличением высоты скорость В.
возрастает и на высоте 500 м она почти вдвое больше, чем у земли.
Максимальные скорости ветра при шквалах и в тропических циклонах могут
достигать 50—100 м/сек, а в струйных течениях — 200 м/сек и более. В. горнодолинный — воздушное течение в горах, возникающее в результате
неравномерного нагревания и охлаждения воздуха. Ночью ветер дует со
склонов в долины (горный), днем, наоборот, — из долин по склонам гор и
вдоль самих долин (долинный). Зонами ветров называются зоны в системе
общей циркуляции атмосферы с различными режимами ветров. Различают
зоны: с переменными ветрами близ экватора, пассатов, субтропического
затишья; западных ветров и циклонических изменчивых ветров умеренных
широт; приполярных восточных воздушных течений.
ВОЗОБНОВЛЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ — самовосстановление
ресурсов в результате интенсивного кругооборота веществ (напр.,
возобновление растительного покрова, пресных вод и т. д.).
202
ВОСПОЛНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ — выявление новых их
запасов и источников в ходе геологоразведочных и иных поисковых и
исследовательских работ.
ВОСПРОИЗВОДСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ — комплекс
мероприятий, направленных на искусственное поддержание природных
ресурсов и сохранение экосистем в продуктивном состоянии. Одними из
наиболее распространенных примеров В. п. р. могут служить рыборазведение и
увеличение продуктивности полей с помощью лесомелиорации.
ВСЕМИРНАЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ (ВМО) межправительственное учреждение Организации Объединенных Наций,
существующее с 1947 г. Штаб-квартира — в Женеве (Швейцария). В ВМО
входит Всемирная служба погоды (ВСП) с тремя мировыми центрами — в
Москве, Вашингтоне и Мельбурне.
ВСЕМИРНАЯ СТРАТЕГИЯ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ (ВСОП) — стратегия
охраны живой природы, разработанная Международным союзом охраны
природы и природных ресурсов (МСОП) при поддержке Программы ООН по
окружающей среде (ЮНЕП), содействии Всемирного фонда охраны дикой
природы (ВВФ) и других международных организаций. Цели ВСОП:
определение приоритетов в деле охраны природы, выявление доступных для
этого путей и методов, информирование и просвещение общественности.
Объявлена 5 марта 1980 г. и поддержана большинством стран мира.
ВСЕМИРНАЯ ХАРТИЯ ПРИРОДЫ — международный природоохранный
документ, принятый Генеральной Ассамблеей ООН в 1982 г. Возлагает на все
государства ответственность за сохранение нашей планеты и ее богатств.
ВСЕМИРНЫЙ ФОНД ОХРАНЫ ДИКОЙ ПРИРОДЫ - международная
общественная организация, субсидирующая действия по охране и изучению
редких и исчезающих видов животных и растений. Основан в 1961 г.
ГАЛАКТИЧЕСКОЕ
КОСМИЧЕСКОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ
(ГКИ)
максимальный уровень ГКИ наблюдается на высотах 20—25 км. С
уменьшением и увеличением этой высоты уровень излучения снижается.
Максимальная мощность дозы облучения пилотов и пассажиров на высоте 20
км составляет около 2 мбэр/ч, на высоте 10 км —0,2 мбэр/ч. Экипаж самолета,
регулярно совершающий рейсы из Европы в Америку и обратно, может
накапливать дозу облучения до 0,5 бэр в год, пассажир за один рейс получает
около 5 мбэр.
ГЕРБИЦИДЫ [лат. herba трава, растение + caedere убивать] — вещества,
применяемые для уничтожения сорняков путем опрыскивания, опыления или
внесения в почву. Употребление ядовитых (напр., пентахлорфенолета натрия)
или очень стойких Г. (напр., производных триазинов) может привести к
нежелательным последствиям, поэтому их использование должно строго
контролироваться.
ГИПОКСИЯ [гр. hypo внизу + лат. oxygenium кислород] — кислородное
голодание, понижение содержания кислорода в тканях или крови (гипоксемия). Возникает при недостаточном снабжении тканей организма кислородом
или нарушении его утилизации в процессе биологического окисления. По
203
характеру действия различают Г. острую и хроническую. Г. острая возможна
при восхождении на горы, «подъеме» в барокамере и высотных полетах в
случае нарушения герметичности кабины, неисправности кислородных
приборов и вдыхании газовых смесей, бедных кислородом. Г. острая
проявляется в первую очередь расстройством функций высших отделов ЦНС.
При уменьшении насыщения артериальной крови кислородом ниже 75%
наступает потеря сознания. Г. хроническая возникает при хронической
недостаточности кровообращения и (или) дыхания, болезнях крови и других
состояниях, приводящих к стойкому нарушению тканевого дыхания;
проявляется повышенной утомляемостью, нарушением деятельности ЦНС,
одышкой и сердцебиением при небольшой физической нагрузке, снижением
иммунной реактивности.
ГОМЕОСТАЗ(ИС) [гр. homios подобный + stasis стояние] — состояние
динамического равновесия природной системы, поддерживаемое регулярным
возобновлением основных ее структур, вещественно-энергетического состава и
состояния и постоянной функциональной саморегуляцией во всех ее звеньях. Г.
характерен и необходим для всех природных систем — от космических до
организма и атома. Чаще всего термин употребляется для организменно-го
уровня организации.
ГЛОБАЛЬНЫЙ [фр. global всеобщий < лат. globus шар] — 1) относящийся
к территории всего земного шара, охватывающий весь земной шар, всемирный;
2) всесторонний, полный, всеобщий, универсальный.
ГОМОЙОТЕРМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ [гр. homoisos одинаковый + ther-me
теплота, жар] — животные с постоянной, устойчивой температурой тела, почти
не зависящей от температуры окружающей среды; к ним относятся птицы и
млекопитающие. Ср. пойки-лотермные животные.
ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА — давление, оказываемое атмосферой на все
находящееся в ней предметы и равное весу столба воздуха, простирающегося
от данной горизонтальной поверхности до пределов атмосферы. Д. в.
измеряется барометром в мм рт. ст. или мб. Нормальное (стандартное) Д. в.
называют также физической атмосферой, оно близко к среднему Д. в. на уровне
моря, измеряемому весом рт. ст. высотой 760 мм и основанием 1 см2 при
температуре 0°С на широте 45°32'40", где ускорение силы тяжести равно
980,665 см/сек2. 760 мм рт. ст. соответствует 1013,25 мб, или 1 013 250 дин/ см 2,
а 1 мб = 0,750062 мм рт. ст. = = 100 н/м2. Д. в. убывает с высотой, на земной
поверхности изменяется в пространстве и во времени, обнаруживая
периодические и непериодические колебания. К наиболее значительным
периодическим колебаниям относится суточный и годовой ход Д. в.,
обусловленный гл. обр. суточным и годовым ходом температуры.
ДЕМОГРАФИЯ [гр. demos народ + grapho пишу] — общественная наука,
изучающая население и закономерности его развития в общественноисторической обусловленности. Центральное место в Д. занимает исследование
воспроизводства населения, т. е. процесса смены одних групп людей другими.
Воспроизводство происходит прежде всего вследствие естественной смены
поколений (естественного движения населения). Социальная гигиена и
204
здравоохранение используют методы Д. для комплексной оценки состояния
здоровья населения и в целях планирования работы органов здравоохранения.
ДЕПОПУЛЯЦИЯ [лат. de... удаление, снижение + популяция) —
уменьшение численности людей или животных.
ДЕСИНХРОНОЗ — неблагополучное состояние организма, обусловленное
нарушением его циркадных ритмов (см. биологический ритм). Как правило,
возникает при относительно быстром пересечении нескольких временных
поясов.
ДЕЦИБЕЛ [лат. decem десять + англ. Bell имя амер. изобретателя А. Г.
Белла] — единица измерения шумового загрязнения, интенсивности
(мощности) звука. Условное обозначение дБ. Интервал комфорта — не выше
30—40 дБ, болевой порог — 120 дБ. Шкала силы звука строится на логарифмах
отношения данной величины звука к порогу слышимости, принимаемому за
ноль. Интенсивность звука в 10 дБ превышает порог слышимости в 10 раз, в 20
дБ — в 100 раз.
ДИСТРЕСС — отрицательная неспецифическая реакция организма
животного (включая человека) на любое внешнее воздействие, «плохой
стресс». См. стресс; ср. эвстресс.
ДОЖДЬ КИСЛОТНЫЙ (КИСЛОТНЫЕ, КИСЛЫЕ ОСАДКИ) — дождь
(и снег), подкисленный (число рН ниже 5,6) из-за растворения в атмосферной
влаге промышленных выбросов (SO2, NOх, HCl и др.). В свою очередь
кислотные осадки подкисляют водоемы и почву, что приводит к гибели рыбы,
других водных организмов, резкому снижению прироста лесов и их усыханию.
В Российской Федерации площадь существенного закисления от дождей и
снега достигла 46 млн. га.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ — существующий всегда, в
любой точке земной поверхности фон радиоволн. В разных частотных
диапазонах его происхождение вызвано различными причинами. Наиболее
важными являются электромагнитные колебания свехниз-ких частот. Это уже
не обычные радиоволны, а колебания (пульсации) магнитного поля Земли.
Геомагнитные микропульсации имеют электрическую составляющую большой
амплитуды (до сотен вольт на метр). Интенсивность этих колебаний очень
сильно зависит от вариаций параметров солнечного ветра. Живые организмы
обладают высокой чувствительностью к низкочастотным электромагнитным
полям.
ЕСТЕСТВЕННЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ ФОН — эквивалентная доза
ионизирующего излучения, создаваемая космическим излучением и
излучением естественно распределенных природных радионуклидов в
поверхностных слоях Земли, приземной атмосфере, продуктах питания, воде и
организме человека.
ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЕ — совокупность мероприятий, необходимых
для создания условий сохранения жизни, здоровья и работоспособности людей
в определенных обстоятельствах. Имеют значение: барометрическое давление,
температура, состав атмосферы, влажность, питание и др. факторы.
205
ЗАГРЯЗНЕНИЕ — привнесение в среду или возникновение в ней новых,
обычно нехарактерных для нее физических, химических, информационных или
биологических агентов, а также превышение в рассматриваемое время
естественного среднемноголетнего уровня (в пределах его крайних колебаний)
концентрации перечисленных агентов в среде, что нередко приводит к
негативным последствиям.
ЗАГРЯЗНИТЕЛЬ(И) - 1) любой природный и антропогенный физический
или информационный агент, химическое вещество и биологический вид
(главным образом микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или
возникающие в ней в количествах, выходящих за рамки естественного фона; 2)
объект, служащий источником загрязнения среды (предприятие и т.д.). 3.
первичные — загрязнители, непосредственно поступающие в среду или
выбрасываемые из источников загрязнения. Способствуют образованию и
накоплению вторичных загрязнителей. 3. стойкие — загрязнители, с трудом
входящие или совсем не входящие в цикл естественного кругооборота веществ
и вследствие этого длительное время сохраняющиеся в окружающей среде,
(напр., некоторые виды пластмасс и другие чуждые природе материалы,
изотопы радиоактивных материалов).
ЗДОРОВЬЕ — объективное состояние и субъективное чувство полного
физического, психического и социального благополучия (формулировка
Всемирной организации здравоохранения — ВОЗ). Термин «здоровье»
чрезвычайно многопланов, медицинские критерии дополняются понятиями
оптимальной трудоспособности и социальной активности.
ЗЕЛЁНЫЕ» — политическое течение (в ряде стран оформлено в
политические партии), выступающее за сохранение среды жизни, против
испытаний ядерного оружия, за чистоту атмосферы, океанов и т. п. Наиболее
известная международная организация 3. — «ГРИНПИС». В России «КЕДР».
ЗЕМНОЙ МАГНЕТИЗМ - [гр. Magnetis Lithos камень из Магнезии
(древний город в Малой Азии)] — геомагнетизм, магнитное поле Земли,
существование которого обусловлено действием постоянных источников,
расположенных внутри Земли и создающих основную компоненту поля (ок.
99%), а также переменных источников в магнитосфере и ионосфере.
ИЗМЕНЕНИЕ
СРЕДЫ
НЕОБРАТИМОЕ
—
перемена
в
средообразующих компонентах или в их сочетаниях, которая не
компенсируется в ходе природных восстановительных процессов. Может
возникать как в результате естественных причин, так и вследствие
человеческой деятельности.
ИНДЕКС(Ы) ЗАГРЯЗНЕНИЯ [лат. indes указатель, список] —
качественная и количественная характеристики загрязнителя (вещества,
излучения и т. п.). Многозначный термин, включающий понятия объема
(количества) вещества-загрязнителя в среде и степени его воздействия на
объекты, организмы, в том числе человека, соотнесенные со временем или
интенсивностью процессов.
206
ИНДЕКС КАЧЕСТВА ВОДЫ [лат. indes указатель, список] —
обобщенная числовая оценка качества воды по совокупности основных
показателей и видам водопользования.
ИНДЕКС КАЧЕСТВА СРЕДЫ [лат. indes указатель, список] — 1)
числовой показатель состояния окружающей человека среды, различно
выражаемый в зависимости от поставленных целей и контролируемых
объектов (или здоровья человека); в ряде случаев бывает субъективным. И. к.
с. может быть выражен в баллах или в абсолютных показателях (в том числе в
ПДК и других единицах степени загрязнения к.-л. веществом, их группой и т.
п.), а также качественными показателями (хорошо, плохо, лучше, хуже и т. п.)
предпочтения субъектов; 2) показатель, отражающий пригодность среды для
жизни организма (в том числе и человека); выражается степенью
заболеваемости (смертности), интенсивностью размножения (рождаемости).
ИНСОЛЯЦИЯ [лат. insolatio выставлять на солнце] — облучение земной
поверхности солнечной радиацией всех видов. Измеряется числом единиц
энергии на 1 см2 горизонтальной поверхности за единицу времени. Зависит от
высоты стояния Солнца над горизонтом.
ИОНОСФЕРА — верхние слои атмосферы (80—400 км, а по некоторым
данным, и выше), содержащие значительное количество ионов и электронов,
образующихся гл. обр. под воздействием ультрафиолетового и корпускулярного
излучения Солнца. И. играет исключительно важную роль в распространении
радиоволн, которые здесь преломляются, отражаются, поглощаются и
поляризуются. Свойство И. отражать радиоволны позволяет широко
использовать для радиопередач на большие расстояния короткие радиоволны.
Процессы, происходящие в И., определяются гл. обр. солнечной активностью,
изменения которой вызывают магнитные бури и другие возмущения,
приводящие к резким нарушениям радиосвязи. В И. наблюдаются оптические
явления — полярные сияния и свечения ночного неба.
ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ — несоответствие между безопасными
нормами изъятия природного ресурса из естественных систем или недр и
потребностями человечества (страны, региона, предприятия и т. д.).
КАНЦЕРОГЕН [лат. cancer рак + гр. genesis происхождение] — вещество
или физический агент, способный вызвать развитие злокачественных
новообразований или способствующий их возникновению. Большинство К.
антропогенного происхождения. К канцерогенным веществам относят
различные химические соединения: полициклические углеводороды,
азотокрасители, ароматические амины, нитрозамины, асбест и др.
Канцерогенны стероидные гормоны и некоторые другие биологические
агенты, в т.ч. онкогенные вирусы (напр., аденовирусы). Процесс возникновения
и развития злокачественной опухоли называется канцерогенезом, или
онкогенезом, а вещества, вызывающие раковые новообразования, —
канцерогенными, или онкогенными.
ПРИРОДНАЯ
-ареал,
в
пределах
которого
наблюдался
экстраординарный или сверхнормативный экономический ущерб или страдали
люди (как правило, с летальным исходом) от мощных кратковременных или
207
нараставших геофизических, физико-химических, биологических и(или)
экологических (экосистемных) естественных или природно-антропогенных
(изначальная причина которых — человеческая деятельность, но характер
процесса — природный) аномалий.
КАТАСТРОФА ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ — 1) аномалия, возникающая в
природе (длительная засуха, массовый мор скота и т. п.), нередко связанная с
прямым или косвенным воздействием человека на природные процессы и
приводящая к особо неблагоприятным экономическим последствиям или
массовым болезням населения определенного региона; 2) авария технического
устройства (атомной электростанции, танкера и т. п.), в результате которой
происходят крайне неблагоприятные изменения в среде, массовая гибель
живых организмов, наносится большой экономический ущерб.
КАЧЕСТВО ЖИЗНИ — 1) совокупность природных и социальных
условий, обеспечивающих (или не обеспечивающих) комплекс здоровья
человека, т. е. соответствие среды жизни потребностям людей, интегрально
отражаемое средней продолжительностью жизни, мерой здоровья и уровнем
заболеваемости (физической и психической), стандартизованными для данной
группы населения; 2) соответствие среды жизни социально-психологическим
установкам личности. К. ж. представляет собой системное медико-социальное
явление, охватывающее психофизиологическое и соматическое здоровье
человека, его духовные, культурные и все жизненные ценности, уровень
цивилизованности и экономического развития общества. В социальном смысле
понятие выражает такие стороны, как степень социальной и духовной свободы,
политические отношения, характер собственности, особенности экономики,
идеологии, отношение индивидуума к труду и т. д. Систематизирующим
фактором К. ж. является здоровье (индивидуальное, общественное, семейное,
профессиональное), которое определяется шестью основными составляющими:
заболеваемость и связанная с ней продолжительность жизни (смертность),
потребление (с ним связаны геоэкология и гигиена производства), риск как
социально-биологическое явление, потомство (семья), медико-санитарное
состояние здравоохранение) и, наконец, информационное обеспечение
человека (печать, радио, телевидение, общение). Потребление и
здравоохранение
—
это
социально-экономические
индикаторы,
продолжительность жизни и потомство — биологические, риск и
информационное обеспечение — социально-биологические показатели. К. ж.
не может быть глобальным усредненным понятием, оно различно для разных
социальных слоев, стран, регионов. Точнее говорить о К. ж. для конкретного
индивида и социального строя и крайне осторожно переносить данное понятие
на более крупные популяции.
КАЧЕСТВО СРЕДЫ — степень соответствия природных условий
потребностям людей или других живых организмов.
КВОТА [ср.-лат. quota часть, приходящаяся на каждого] —
законодательно или в результате международного соглашения установленная
степень использования (количества) природного ресурса или норма любого
воздействия (загрязнения определенным веществом, наплыва туристов и др.).
208
определяемая как доля от общей суммы такого использования или
воздействия, оказываемого всеми странами, промышленными предприятиями
и т.
КЛИМАТ — характерный режим погоды за большой период времени,
присущий к.-л. местности и складывающийся под влиянием географических
условий, циркуляции атмосферы, притока солнечной энергии и излучения
Земли. К. является результатом физических (климатообразующих) процессов,
непрерывно протекающих в атмосфере и в деятельном слое (приток,
преобразование, отдача и перенос тепловой, кинетической и других форм
энергии, испарение, конденсация и перенос влаги и т. д.).
КОНТРОЛЬ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ — наблюдение за уровнем
соответствия ее физико-химических параметров, насыщенностью веществами,
необходимыми для жизнедеятельности человека (составная часть
мониторинга природной среды). В К. п. с. входит контроль радиоактивности,
загазованности, вибрации и т. п.; контроль содержания вредных веществ
(загрязнителей) в воде, воздухе, почве, пищевых продуктах.
ЛУЧИ КОСМИЧЕСКИЕ — поток атомных ядер, беспрерывно
падающих на Землю из мирового пространства. За пределами земной
атмосферы потоки Л. к. состоят в основном из ядер атомов водорода —
протонов. Столкновения этих ядер с атомами и молекулами газов в верхних
слоях атмосферы Земли порождают т. н. вторичные Л. к. — элементарные,
различных типов частицы высоких энергий. Изучение Л. к. сыграло
существенную роль в развитии представлений о строении вещества и является
одним из важнейших разделов современной физики.
ЛУЧИ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ — невидимые лучи с длинами волн от
4 х10-5 до 10-6 см, прилегающие к фиолетовому концу спектра. Л. у. убивают
бактерии, вызывают сильное покраснение кожи, даже ожоги, вредны для глаз;
пропускаются тонким слоем воздуха, но задерживаются обыкновенным
стеклом. Главный их источник на Земле — солнечный свет. Искусственные
источники — кварцевая ртутная лампа, дуга Петрова и электрические
лампочки из специального стекла. Л. у. вызывают люминесценцию (свечение).
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СОЮЗ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ И ПРИРОДНЫХ
РЕСУРСОВ (МСОП) - неправительственная международная организация,
ведущая исследования и пропаганду охраны природы и рационального
использования природных ресурсов. Создана в 1948 г. по инициативе
ЮНЕСКО. Издает международные «Красные книги». Штаб-квартира в г.
Морж (Швейцария).
МЕТЕОРОЛОГИЯ [гр. meteora атмосферные и небесные явления + logos
учение] — наука о строении и свойствах земной атмосферы и совершающихся
в ней физических процессах.
МЕТЕОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ — зависимость физиологического
состояния организма (человека, животного, растения) от погоды и отдельных
метеорологических факторов (давления, напряженности магнитного поля и т.
п.). Организмы с высокой чувствительностью к изменению метеофакторов
называются метеочувствительными, с низкой — метеорезистентными.
209
МОНИТОРИНГ [лат. monitor предостерегающий] — 1) система
долгосрочных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния и
изменения объектов. Принято делить М. на базовый (фоновый), глобальный,
региональный и импактный (в особо опасных зонах и местах), а также по
методам ведения и объектам наблюдения (авиационный, космический,
окружающей человека среды); 2) в наиболее полном виде М. — многоцелевая
информационная система, основные задачи которой — наблюдение, оценка и
прогноз состояния природной среды под влиянием антропогенного
воздействия с целью предупреждения о создающихся критических ситуациях,
вредных или опасных для здоровья людей, благополучия других живых
существ, их сообществ, природных и созданных человеком объектов и т. д.
Контроль за загрязнением водной и воздушной сред осуществляют
гидрометеорологическая, медико-санитарная и другие службы.
НАРУШЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ (ЧЕЛОВЕКА) СРЕДЫ — любое
изменение природных, природно-антро-погенных или социальных условий,
превышающее или не превышающее биологические или социальноэкономические способности человека к адаптации (с ухудшением или без
нарушения здоровья). В первом случае часто говорят о разрушении
окружающей (человека) среды.
НООСФЕРА [гр. noos разум + sphaira шар] — «мыслящая оболочка,
сфера разума, качественно новая фаза; высшая стадия развития биосферы,
связанная с возникновением и развитием в ней цивилизованного человечества.
Период, когда разумная человеческая деятельность становится главным,
определяющим фактором развития на Земле.
НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА СРЕДЫ (ВОДЫ, ВОЗДУХА, ПОЧВ)
— установление пределов, в которых допускается изменение естественных
свойств среды. Обычно норма определяется по реакции самого чуткого к
изменениям вида организмов (организма-индикатора), но могут применяться
также санитарно-гигиенические и экономически целесообразные нормативы.
ОБЪЕКТ РЕКРЕАЦИОННЫЙ [лат. recreatio восстановление] — любое
ограниченное по площади место, обладающее особо привлекательными для
отдыха свойствами: пруд, озеро, лесная поляна, памятник природы, видовая
площадка. Наличие достаточного числа О. р. определяет рекреационную
емкость территории или акватории.
ОЗОН [гр. ozon пахнущий] — газ синего цвета с резким запахом, tкип.
— 111,9 °С, сильный окислитель. При больших концентрациях разлагается со
взрывом. Образуется из O2 при электрическом разряде (напр., во время грозы)
и под действием УФ излучения (напр., в стратосфере под действием УФ
излучения Солнца). Основная масса О3 в атмосфере расположена в виде слоя
— озоносферы — на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации на
высоте 20—25 км. Этот слой предохраняет живые организмы на Земле от
вредного влияния коротковолновой УФ радиации Солнца. В промышленности
О3 получают действием на воздух электрического разряда. Используют для
обеззараживания воды и воздуха.
210
ОЗОНОВАЯ (ОЗОННАЯ) «ДЫРА» — значительное пространство в
озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50%) содержанием озона.
Зарегистрирована от года к году расширяющаяся (темпы расширения — 4% в
год) О. д. над Антарктикой, выходящая за контуры материка, и менее
значительное аналогичное образование в Арктике.
ОЗОНОСФЕРА (ОЗОНОВЫЙ ЭКРАН) — находящаяся на высоте 10—
50 км атмосферная зона с максимальным количеством озона, которая
образовалась благодаря выделению фотосинтезирующими растениями
кислорода (О2) и действию на него ультрафиолетовых лучей Солнца: 3O2 +
285 кДж = 2O3. Защищает все живое на Земле от губительного действия
ультрафиолетового излучения.
ОКРУЖАЮЩЕЙ
СРЕДЫ
—
комплекс
международных,
государственных,
региональных
и
локальных
административнохозяйственных, технологических, политических и общественных мероприятий
по обеспечению социально-экономического, культурно-исторического,
физического, химического и биологического комфорта, необходимого для
сохранения здоровья человека (включая городскую, производственную и
другие среды).
ОХРАНА ПРИРОДЫ — 1) совокупность международных,
государственных, региональных и локальных (местных) административнохозяйственных, технологических, политических, юридических и общественных
мероприятий, направленных на сохранение, рациональное использование и
воспроизводство природы Земли и ближайшего к ней космического
пространства в интересах существующих и будущих поколений людей. В РФ
предусмотрена Конституцией (основным законом) и рядом специальных
законов об охране природы; 2) для целей планирования — система мер,
направленных на наиболее полное изъятие природных ресурсов и
использование природных условий при минимальном их удельном
потреблении (включая любые возмущения — загрязнение среды и т. п.) на
единицу готовой продукции; 3) комплексная межотраслевая дисциплина,
разрабатывающая общие принципы и методы сохранения и воспроизводства
природных ресурсов. Включает разделы: охрана земель, вод, атмосферы,
растительного и животного мира, экосистем в целом и др. Разница между
понятиями «О. п.» и «охрана окружающей среды» заключается в том, что в
центре внимания О. п. лежат вопросы сохранения биосферы того
эволюционного типа, в котором возник, обитает и может жить человек (см.
ноосфера); а цель охраны окружающей среды — прежде всего создание
локальных и региональных условий существования человека, в т. ч. не
имеющих прямого отношения к природе как таковой, например, среды города,
квартиры, предприятия, где работают люди, т. е. удовлетворение
экологических потребностей человека.
ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ [лат. effectus действие, результат] — 1)
постепенное потепление климата на планете в результате накопления в
атмосфере углекислого и других газов (метана, фтор- и хлоруглеродов),
которые аккумулируют инфракрасное тепловое излучение с поверхности
211
Земли, аналогично покрытию теплицы, пропуская коротковолновые солнечные
лучи, препятствует длинноволновому тепловому излучению с поверхности
Земли; 2) свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но
задерживать земное излучение, способствуя аккумуляции тепла нашей
планетой.
ПЕСТИЦИД [лат. petis зараза + caedere убивать] — химическое
соединение, используемое для защиты растений, сельскохозяйственных
продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлопка, кожи, для уничтожения
эктопаразитов животных и борьбы с переносчиками опасных заболеваний. К
П. относятся также вещества, используемые для регуляции роста и развития
растений: ауксины, гибериллины, ретарданты; удаления листьев—
дефолианты; уничтожения растений на корню — десиканты, удаления цветов
и завязей — дефлоранты; отпугивания животных — реелленты; их
привлечения — аттрактанты — и стерилизации — хемостерилизаторы.
Использование П. неизбежно отрицательно влияет на экосистемы любого
уровня и на здоровье человека. Средняя норма использования П. на 1 га
обработанной пашни в СССР составляла в 1986 г. 2 кг (1,4 кг на душу
населения).
ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ ДОЗА (ПДД) — 1) максимальное
количество вредного агента, проникновение которого в организм (через
дыхательные пути, пищу и т. п.) не оказывает на них пагубного влияния; 2)
основной дозовый предел для категории А облучаемых лиц. ПДД — такое
наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за календарный
год, при котором равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в
состоянии
здоровья
неблагоприятных
изменений;
обнаруживаемых
современными методами.
ПРИРОДНАЯ СИСТЕМА — совокупность элементов живой и (или)
неживой природы, находящихся в определенной связи и отношениях между
собой и образующих относительно устойчивое единство и целостность.
Различают П. с. живые и неживые, простые и сложные.
ПРИРОДНАЯ СРЕДА — совокупность объектов и условий природы, в
окружении которых протекает деятельность к.-л. субъекта.
ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ [фр. resssources средства, запасы, источники]
— часть всей совокупности природных условий и важнейших компонентов
природной среды, которые используются или могут быть использованы для
удовлетворения разнообразных потребностей общества и общественного
производства.
РАДИКАЛЫ СВОБОДНЫЕ [лат. radicalis коренной] — электрически
нейтральные неустойчивые осколки молекул, представляющие собой группы
атомов или отдельные атомы, обладающие свободной валентностью (напр., не
соединенные в молекулы атомы водорода Н, кислорода О, азота N. группы
атомов СН3, С2Н5). Р. с. образуются при диссоциации (распаде) молекул,
происходящей под воздействием высоких температур, некоторых видов излучения и других причин; процесс, как правило, сопровождается значительным
212
поглощением энергии извне. При воссоединении Р. с. в молекулы эта энергия
выделяется.
РЕАККЛИМАТИЗАЦИЯ — 1) искусственное возвращение в к.-л.
местность ранее исчезнувшего там вида живого; 2) процесс приспособления
организма к непривычным условиям, ранее бывшим для него естественными.
СВЕТ — поток лучистой энергии, воспринимаемый глазом в виде
различных яркостей и цветов. Распространяется электромагнитными
колебаниями, излучается и поглощается отдельными порциями энергии —
квантами (фотонами). Скорость распространения С. — 300000 км/сек. В
общем спектре электромагнитных колебаний видимый С. занимает
незначительный участок — от 400 до 800 ммк. Примыкающие к этому участку
инфракрасные и ультрафиолетовые лучи невидимы, но обладают всеми
свойствами С. Видимый С. кажется белым, хотя спектр его состоит из семи
основных цветов. В однородной среде С. распространяется прямолинейно, па
границе сред различной плотности отражается или преломляется. Действие С.
при поглощении его прямо пропорционально частоте колебаний.
СКРИНИНГ [англ. screening просеивание] — 1) биологическая или
химическая
экспресс-оценка
и
контроль
потенциально
вредных
промышленных выбросов и отходов; 2) отбор и анализ комплексных проб
отходов и выбросов промышленных предприятий для целей мониторинга; 3)
медико-биологическая оценка состояния здоровья населения, проживающего
на потенциально опасной территории (вблизи крупных промышленных
объектов, полигонов и т. д.); 4) обследование больших гупп людей с целью
выявления лиц с определенным заболеванием.
СМОГ — 1) сочетание пылевых частиц и капель тумана; 2) видимое
загрязнение воздуха любого характера, часто опасное для здоровья, напр.,
вызывающее болезни дыхательных путей, открытых кожных покровов и
слизистых оболочек. С. влажный (лондонского типа) — сочетание
газообразных загрязнителей (в основном сернистого ангидрида), пылевых
частиц и капель тумана. С. фотохимический (сухой, лосанжелесского типа) —
вторичное кумулятивное загрязнение воздуха, возникающее в результате
разложения
загрязняющих
веществ
солнечным
светом,
особенно
ультрафиолетовой частью спектра. Главный ядовитый компонент — озон.
Другие компоненты — СО, азота (в т. ч. азотная кислота), возможно наличие
соединений серы.
АКТИВНОСТЬ — регулярное возникновение на Солнце особых
образований (солнечных пятен и др.), которое сопровождается усилением
корпускулярного излучения Солнца, влияющим на многие процессы,
происходящие на Земле.
ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА — степень нагретости (теплового состояния)
воздуха. На метеостанциях Т. в. измеряется ртутными и спиртовыми
термометрами. В ряде метеорологических и аэрологических приборов, а также
на самолетах Т. в. измеряется термометрами сопротивления. Т. в. непрерывно
изменяется и зависит от количества тепла, поступающего от Солнца, характера
подстилающей поверхности и атмосферных процессов, развивающихся под
213
действием этих факторов. Т. в. имеет важное значение для авиации, так как
является одним из основных физических параметров, характеризующих
атмосферу как среду, в которой происходят полеты. Данные о Т. п. важны для
выбора наиболее экономичного режима работы двигателей, определения
условий обледенения, расчета длины разбега при взлете и т. д.
ТЕХНОСФЕРА - 1) часть биосферы, коренным образом
преобразованная человеком в технические и техногенные объекты; 2) часть
биосферы, преобразованная людьми с помощью прямого или косвенного
воздействия технических средств в целях наилучшего соответствия социальноэкономическим потребностям человечества; 3) практически замкнутая
регионально-глобальная будущая технологическая система утилизации и
реутилизации вовлекаемых в хозяйственный оборот природных ресурсов,
рассчитанная на изоляцию производственных циклов от природного обмена
веществ и потока энергии.
ТОКСИКАНТЫ [гр. toxikon яд] — химические вещества, ядовитые для
живых организмов. К числу Т. относятся многие поступающие в природную
среду загрязнители, пестициды.
ТОКСИЧНОСТЬ [гр. toxikon яд] — ядовитость, способность некоторых
химических элементов, соединений и биогенных веществ оказывать вредное
действие на организмы — человека, животных, растения, грибы,
микроорганизмы.
УРБАНИЗАЦИЯ [лат. urbanus городской] — 1) рост и развитие
городов; 2) приобретение сельской местностью внешних и социальных черт,
характерных для города; 3) повышение значения городов в развитии
общества. У. территории — процесс преобразования естественных
ландшафтов в искусственные (антропогенные), развивающийся под
влиянием городской застройки.
УСТОЙЧИВОСТЬ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ —
способность популяции, сообщества или экосистемы сохранять свою
структуру и функциональные особенности при воздействии внешних факторов.
УЩЕРБ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ — фактические и возможные
убытки народного хозяйства, связанные с загрязнением среды жизни (включая
прямые и косвенные воздействия, дополнительные затраты на ликвидацию
отрицательных последствий загрязнения). Учитываются также потери,
связанные с ухудшением здоровья населения, сокращением длительности
трудового периода и жизни людей.
ФАКТОР [лат. factor делающий, производящий] — движущая сила
совершающихся процессов или влияющее на процессы условие.
ХРОМОСФЕРНАЯ ВСПЫШКА [гр. chroma цвет + sphaira шар] —
наиболее грозное проявление солнечной активности. Это взрывоподобное
явление наблюдается в оптическом диапазоне как усиление яркости в
некоторых спектральных линиях. Места повышенной светимости
располагаются в активной области вблизи солнечных пятен. Одновременно
регистрируются всплески рентгеновского и радиоизлучения. Ударная волна от
такого взрыва и облако выброшенной плазмы достигают Земли спустя 1,5—2
214
суток, вызывая магнитную бурю с внезапным началом, которая, как правило,
сопровождается ионосферным возмущением и полярным сиянием. Число
регистрируемых вспышек возрастает с увеличением уровня солнечной
активности и снижается в годы минимума активности. X. в. влияют на
функциональное состояние организма, снижая его функциональные резервы,
увеличивают риск возникновения различных заболеваний.
ХРОНОБИОЛОГИЯ [гр. chronos
время + био + logos учение] — наука, которая изучает закономерности
ритмической
организации
процессов
жизнедеятельности
различных
организмов и их сообществ.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР — 1) характеристики человека или группы
людей и машины (или технической проявляющиеся в конкретных условиях их
взаимодействия в системе «человек—машина», функционирование которой
определяется
достижением
поставленной
цели;
2)
совокупность
психофизиологических возможностей и ограничений человека, характерных
для данного профессионального контингента в целом, неучет которых в
конструкции техники, в условиях и организации деятельности может
приводить к ошибочным действиям.
ШОК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ — относительно внезапное осознание
обществом в его социально-экономическом развитии стоящих перед ним
экологических проблем.
ШУМ — фактор окружающей среды, определяемый как совокупность
нежелательных с гигиенической точки зрения звуков различной интенсивности
и частоты, изменяющихся во времени и вызывающих у людей неприятные
субъективные ощущения, а при длительном воздействии — нарушения
слуховой функции.
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКТРИНА — концентрированное выражение
системы официальных взглядов и положений, вырабатываемых политическим
руководством государства и провозглашающих основные цели, принципы,
направления и формы его деятельности по обеспечению рационального
взаимодействия между обществом и природой, сохранению надлежащего
качества среды обитания живых существ, включая человека.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СИТУАЦИИ ОПАСНЫЕ — ситуации в
природной среде, представляющие угрозу для сохранения экологического
равновесия и экологических ресурсов территории, а также для дальнейшего
существования эволюционно сформировавшихся биогеоценозов.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
КРИЗИС
-напряженное
состояние
взаимоотношений между человечеством и природой, характеризующееся
несоответствием развития производительных сил и производственных
отношений в человеческом обществе ресурсно-экологическим возможностям
биосферы.
ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА — часть экологии человека, изучающая город как
искусственно созданную среду обитания человека и других живых существ.
Из-за высокой плотности населения в городах сильно изменены естественная
среда, климат, ритм жизни, чрезмерно высок уровень различных
215
антропогенных загрязнений (химических, физических, биологических). Все
это неблагоприятно сказывается на физическом, психическом, социальном и
нравственном здоровье людей. Э. г. исследует особенности заболеваемости
городского населения, проблемы физического и психического развития
человека, изучает возможности оптимизации жизненной среды, разрабатывает
проекты «городов-садов» и «экополисов», для которых характерна
планировка, сохраняющая не менее 50% не занятой постройками площади.
ЭТАЛОНЫ ПРИРОДЫ [фр. eta-lon образец] — участок пространства
(поверхностные слои литосферы, территория и акватория), отражающий
состояние природы, принимаемое за естественное. Отличают собственно
естественное, «девственное», доантропоген-ное состояние природы, т. е. в фазе
экологического климакса, условно развивающегося в рамках чисто природноэволюционной (вековой) динамики, и естественнно-техногенное состояние
природы, сложившееся в ходе исторического взаимодействия природы и
общества.
ЯВЛЕНИЕ АНТРОПОГЕННОЕ — событие, прямо или косвенно
вызванное хозяйственной деятельностью человека или его поведением.
ЯВЛЕНИЕ ПРИРОДНОАНТРО ПОГЕННОЕ — явление, вызванное
суммарным воздействием человека и природных факторов. Человеческая
деятельность может стать пусковым механизмом природного явления (напр.,
наведенные,
или
«рукотворные»,
землетрясения,
обусловленные
дополнительным давлением на земную кору наполненного водохранилища
216
Список используемой литературы
1. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Основы экоразвития. М., 1999.
2. Безопасность жизнедеятельности /Под ред. С.В. Белова. - М.: Высшая
школа, 1999. - 448 с.
3. Боголюбов С.А. Экологическое право. Учебник для ВУЗов. М., 1998, 2000.
4. Бринчук М.М. Экологическое право (право окружающей среды). Учебник
для юридических ВУЗов. М., 1998, 2000.
5. Г. Селье. На уровне целого организма. - М., Наука, 1972.
6. Данилов-Данильян В.И. Устойчивое развитие и проблемы экологической
политики / В.И. Данилов-Данильян // ЭКОС-ИНФОРМ, 1999.-№ 5.-С. 3-21.
7. Дубовик О.Л. Экологическое право в вопросах и ответах. М., 2003.
8. Информатика, 10-11 / Л.З. Шауцукова. – М.: Просвещение. 2004 – 420с.: ил.
9. Информационные системы экологического мониторинга / В.Ф. Крапивин и
др. // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Обзорная
информация / ВИНИТИ. – 2003 - №12 с. 2-11
10. К. Шмидт-Нильсен. Как работает организм животного. – М., Мир, 1976.
11. Космическая биология и медицина (руководство по физиологии). – М.,
Наука, 1987.
12. Лосев А. В., Провадкин Г.Г. Социальная экология. М.: Владос, 1998. -312с.
13. Можно ли оцифровать Землю? ГИС в науках о Земле // Новости науки и
техники. Информационный сборник / ЦСКБ «Прогресс». – 2004. - №20-21 –
с.75-77. [Инженер. – 2004. -№9]
14. Моисеев Н.Н. Человек и биосфера. М., Юнисам, 1995; 1999.
15. Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности:
Учеб. для студентов хим. спец. Вузов /А. С. Бобков, А. А. Блинов, И. А. Роздин и
др. - 2-е изд., - М.: Химия, 1998. - 398 с.
16. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды/ Под ред. А.Ф.
Порядина, А.Д. Хованского. - М.: Издательский Дом «Прибой», 1996.-350 с.
17. Природопользование /Под ред. Э.А. Арустамова - М.: Издательский Дом
«Дашков и К°», 1999. - 252 с.
18. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и природопользование / В.Ф Протасов.
А.В. Молчанов. - М.: Финансы и статистика. - 1995. - 526 с.
19. Разумова Е.Р. Экологическое право. Курс лекций. М.: МИЭМП, 2005.
20. Разумова Е.Р. Экология. Курс лекций. М., МИЭМП, 2006.
21. Реймерс Н.Ф. Надежды на выживание человечества. Концептуальная экология /
Н.Ф. Реймерс. - 1992. - 367 с.
22. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды. Словарьсправочник. М., 1992.
23. Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды. Словарьсправочник. М., 1992.
24. Реймерс Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. -М.:
Мысль, 1990. -638 с.
25. Реймерс Н.Ф. Экология. М., 1994.
26. Селье. Очерки об адаптационном синдроме. – М., Медгиз, 1960.
217
27. Серов Г.П. Экологическая безопасность населения и территорий Российской
Федерации: Правовые основы. Экологическое страхование. Экологический
аудит: учебное пособие / Г.П.Серов. - М.: Анкил, 1998. -206с.
28. Слоним А.Д. Экологическая физиология животных. – М., Высшая школа,
1971.
29. Создание комплексов программно-алгоритмических средств для анализа и
прогноза состояния окружающей среды / В.А. Бабешенко, О.М. Бабешенко,
М.В. Зарецкая и др. // Записки Горного института Т. 149.
30. Список используемых источников
31. Т. А. Акимова, В. В. Хаскин. Экология. - М., Изд. объединение «Юнити»,
1998. - 455 с.
32. учебное пособие / А.Н. Никитин, С.А. Степанов, Ю.М. Забродин и др.; Общ. ред.
В.И. Данилова-Данильяна. - М.: МНЭПУ. - Кн. 2, 1997. - С. 425 -741.
33. Физиологические основы здоровья. - Новосибирск, Изд. «Лада», 2001. -524
с.
34. Физиология адаптационных процессов (руководство про физиологии). - М.,
Наука, 1986.
35. Физиология человека в условиях высокогорья. – М., Наука, 1987.
36. Хмелев К.Ф. Стратегия и принципы обеспечения экологической безопасности
Российской федерации / Хмелев К.Ф. // Проблема интродукции и экологии
Центрального Черноземья. - Воронеж, 1997 - С. 94-100.
37. Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность. - М., Изд. Центр
«Академия». – 2002. - 479 с.
38. Шилов И.А. Экология. М., 2001
39. Экологическая безопасность: Указатель литературы (1990 - 1996)/ Сост. и автор
вступ. статьи А.В. Золотова; науч. ред. проф. О.П. Негробов. -Воронеж, 1997. -62
с.
40. Экологическая физиология животных (руководство по физиологии). ч 1. Л., Наука, 1979.
41. Экологическая физиология животных. ч 2. – Л., Наука, 1981.
42. Экологическая физиология человека. Адаптация к различным
климатогеографическим условиям (руководство по физиологии). – Л.,
Наука, 1980.
43. Экология и рациональное природопользование. – СПб, - 2001 – с. 49-51
44. Экология, охрана природы и экологическая безопасность
45. Экология, охрана природы и экологическая безопасность учебное пособие /
А.Н. Никитин, С.А. Степанов, Ю.М. Забродин и др.; Общ. ред. В.И.
Данилова-Данильяна. - М.: МНЭПУ. - Кн. 1. - 1997. - 424 с.
46. Экономическая роль информационных технологий в экологии / Д.А.
Кузьмина // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов: Обзорная
информация / ВИНИТИ. – 2003 - №9 с. 7-12
47. Яблоков А.В. Экологический риск и национальная безопасность / Яблоков А.В. //
Экономика. Предпринимательство. Окружающая среда. -1994. -№1.-С. 19-23.
48. www.altaim.e-burg.ru Комплекс "РОФЭС" (Регистратор Оценки
Функционально-Эмоционального Состояния )
218
49. www.ecoline.ru Экологическая информация и принципы работы с ней / Под
ред. В.Н.Виниченко
50. www.gisa.ru Проект системы медико-экологического мониторинга
окружающей среды на базе ГИС. Д.Р. Струков. 10.03 2005
51. www.gisa.ru Съемка Земли из космоса: краткие итоги запусков спутников
ДЗЗ в 2005г. и прогнозы на 2006г
219