«ЭКОЛОГИЯ БЕЗОПАСНОСТЬ И САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ В. И. Акселевич, Е. В. Торгунакова ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ Учебник Санкт-Петербург 2011 1 УДК 614 ББК 20.1+68.9 А 42 Учебник рекомендован ...»

При осуществлении круговорота соединений азота главную роль играют микроорганизмы: азотфиксаторы, нитрификаторы, денитрификаторы, которые способствуют биологической фиксации азота воздуха, т. е. переводят его в усвояемую для живых организмов форму.

Возвращение азота в атмосферу происходит вследствие денитрификации, которая осуществляется как при участии бактерий, так и в ходе химических реакций без участия организмов. Другие этапы круговорота также во многом зависят от деятельности бактерий, которые переводят азот из одних форм в другие. Важнейший из этапов — разложение тел отмерших организмов, в результате чего восполняется фонд неорганических соединений азота, доступных для использования растениями.

Круговорот кислорода является планетарным процессом, связывающим атмосферу и гидросферу с земной корой. Основными узловыми звеньями его являются: образование свободного кислорода при фотосинтезе, последующие затраты на дыхание, протекание реакций окисления органических остатков и неорганических веществ (например, сжигание топлива) и других химических преобразований.

Они способствуют образованию таких окисленных соединений, как диоксид углерода, вода, после чего указанные вещества вовлекаются в новый цикл фотосинтетических превращений. Подсчитано, что весь кислород атмосферы проходит через живое вещество Земли за 2 тыс. лет.

Круговорот кислорода есть ярко выраженная активная геохимическая деятельность живого вещества, его ведущая роль в этом циклическом процессе. Ежегодное продуцирование кислорода зеленой растительностью планеты составляет около 300109 т. При этом почти 3/4 этого количества выделяется растительностью суши и лишь немногим более четверти — фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Кислорода в газовой оболочке Земли около 1,21015 т; подсчитано, что такое количество фотосинтезирующие организмы могли бы выработать за 4 тыс. лет.

Помимо вышеупомянутых основных элементов, которые принимают участие в биологическом круговороте веществ, важную роль играют также калий, фосфор, сера, натрий и некоторые другие элементы, входящие в состав питания растений. В той или иной степени все элементы таблицы Д. И. Менделеева вовлечены в биологический круговорот.

Следует в то же время уточнить, что термин «круговорот веществ» употребляется в переносном смысле. Истинный круговорот совершают элементы: углерод, кислород, водород, азот и др. На каждом этапе круговорота они входят в состав различных соединений — простых (вода) или сложнейших (живой белок), а иногда выступают и в свободном состоянии. Поэтому более точно было бы говорить о круговороте элементов, а не о круговороте веществ.

Круговорот углерода. Одним из важнейших является круговорот углерода.

На рис. 2.2 приведен для примера круговорот углерода.

Диоксид углерода атмосферы ассимилируется наземными растениями в ходе фотосинтеза и включается в состав органических веществ. В процессе дыхания растений, животных и микроорганизмов углерод, содержащийся в организме, вновь переходит в атмосферу в виде СО2. Эти два процесса почти полностью уравновешены: лишь около 1% углерода, усвоенного растениями, откладывается в виде торфа и удаляется из круговорота. Всего за 7–8 лет живые организмы пропускают через свои тела весь углерод, содержащийся в атмосфере.

Подсчитано, что все зеленые растения Земли ежегодно извлекают из атмосферы до 300 млрд т диоксида углерода (86 млрд т углерода).

Круговорот фосфора. История «путешествий» фосфора на Земле, или, как говорят ученые-геохимики, его миграция очень интересна и поучительна. Атомы фосфора, как и всех других элементов, постоянно участвуют в великом природном круговороте веществ.

Фосфор (P) — относительно редкий элемент. По данным академика А. Е. Ферсмана, его весовой кларк (процентное содержание элемента в земле) равен всего 0,12%. В таблице распространенности химических элементов в земной коре он стоит на 13-м месте вслед за углеродом и хлором, перед серой. К тому же фосфор — элемент, редко накапливающийся в больших количествах, и потому его относят к числу рассеянных.

В свободном виде в природе по причине своей очень сильной окисляе-мости он не встречается, но входит в состав многих минералов (их насчитывается до 120) и множества органических веществ.

Большинство минералов, содержащих фосфор, являются редкими.

Наиболее важные минералы (природные фосфаты) — апатит, вивианит, а также осадочная горная порода фосфорит, состоящая из мелкокристаллического или аморфного фосфата кальция с примесью некоторых других веществ.

Несмотря на свою малую распространенность и разбросанность, фосфор, однако, имеет исключительно важное значение в жизни растительных и животных организмов. Он входит в состав большинства растительных и животных белков и протоплазмы. Фосфор — биогенный элемент. Академик Ферсман называл фосфор элементом жизни и мысли.

Источником всех фосфорных соединений в природе следует признать апатит — фосфат кальция, содержащий переменное количество фтора и хлора. В зависимости от преобладания в апатите фтора или хлора образуются минералы фторапатит Са5F(РO4)3 или хлорапатит Са5Сl(РO4)3. Они содержат от 5 до 36% P2O5.

В изверженных породах обычно всегда есть мелкие кристаллики апатита. Главнейшие его запасы находятся в зоне магмы, но он встречается и в тех местах, где изверженные породы образуют контакт с осадочными. Значительные запасы апатитов имеются в Норвегии и Бразилии. Подлинно мировое месторождение апатитов находится в России, на Кольском полуострове, в Хибинах, где оно было открыто в 1925 г.

Под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов, почвенных кислот, а также кислот, выделяемых корнями растений, апатиты постепенно подвергаются выветриванию и вовлекаются в биохимический круговорот, который в отличие от круговорота азота, углерода, кислорода и серы ограничивается лишь био-, гидро- и литосферой и не захватывает атмосферы.

Растениями фосфор поглощается только из растворенных фосфатов в виде анионов фосфорной кислоты. Поэтому питание фосфором растений возможно лишь при наличии в почвенном растворе солей фосфорной кислоты, например Са(Н2РО4)2, СаНРО4, К2НРО4 и др.

Скапливается он главным образом в продуктовых частях — семенах, плодах. Наиболее богаты фосфором бобовые растения, а бедны им овощи. Из растений фосфор вместе с пищей попадает в организм животных и человека.

В теле человека имеется свыше 1,5 кг фосфора (1,4 кг в костях, 130 г в мышечных и 12 г в нервных тканях). Ежесуточная потребность взрослого человека в фосфоре от 1 до 1,2 г. Дети больше нуждаются в фосфоре, чем взрослые. По подсчетам ученых, с каждым куском хлеба весом 100 г человек поглощает до 1022 атомов фосфора, т. е.

такое астрономическое число, которое не только невозможно представить, но даже и выразить обычными словами. Больше всего его содержится в костях (свыше 5%). Твердость скелету придает кальциевая соль фосфорной кислоты. Очень много фосфора в зубах (в дентине — 13%, а в зубной эмали — 17%). При недостатке фосфора у животных появляется заболевание костей.

Физиологические процессы, протекающие в животном организме, постоянно связаны с химическими превращениями фосфорсодержащих веществ (расщепление их в пищеварительных органах, синтез новых фосфорсодержащих органических соединений). Сложным изменениям подвергаются и минеральные фосфорные соединения в крови и печени.

При разложении богатых фосфором органических соединений могут образоваться газообразные и жидкие вещества. В частности, аналогично аммиаку может образоваться очень ядовитый бесцветный с чесночным запахом газ — фосфористый водород, или фосфин, РН3. Этот газ можно получить в лаборатории при кипячении белого фосфора с едким кали или при действии соляной кислотой на фосфид кальция:

Одновременно с фосфином при этой реакции часто образуется в небольшом количестве жидкий продукт соединения фосфора с водородом — дифосфин Р2Н4, пары которого сами собой воспламеняются при обычной температуре и поджигают газообразный фосфин.

Подобного рода процессы происходят и в природе, являясь причиной появления так называемых «блуждающих огней» на кладбищах. Вспышки фосфина днем, конечно, не бывают видны, но ночью они вызывают суеверный страх у многих людей, которые незнакомы с научным объяснением этого явления. Описание «блуждающих огней» дано в «Вечерах на хуторе близ Диканьки» Н. В. Гоголем в рассказе «Заколдованное место».

Жидкий дифосфин, выделяясь на болотах вместе с метаном, поджигает последний, и тогда возникает новое «чудо» — блуждающие болотные огни.

Роль подобных процессов в природе относительно незначительна. На-оборот, образование различного рода фосфатов происходит в очень больших масштабах.

Существует несколько объяснений, как могли образоваться громадные накопления фосфатов органического происхождения, поскольку причины, вызывающие этот процесс, различны.

Богатый фосфором птичий помет, известный под названием гуано, в условиях сухого климата скапливается иногда в огромных количествах. Так, например, на островах Тихого океана, в Чили и Перу имеются огромные толщи гуано (до 100 м). Гуано — одно из самых эффективных удобрений. Оно содержит до 9% азота и 3% фосфорной кислоты.

Большие скопления помета имеются и в пещерах, где обитают летучие мыши. В процессе различных химических превращений эти вещества постепенно образуют различные минералы (алюмофосфаты, монофосфаты и др.). Образование залежей подобных соединений может произойти и в результате различных геологических катастроф, приводящих к массовой гибели животного мира.

Значительным признанием пользуется так называемая биолитная гипотеза происхождения фосфоритов. Согласно ей их залежи могли образоваться в результате массовой гибели морской фауны при встрече теплого морского течения с холодным: быстрая смена температуры оказывает одинаково гибельное влияние на животных, населяющих воды того и другого течения и не приспособившихся к быстрой смене условий. Гибель животного мира может происходить и при встрече течений с различной степенью содержания солей в их водах, например в дельтах больших рек, впадающих в моря и океаны.

В 1934 г. русский ученый А. В. Казаков опубликовал химическую гипотезу происхождения фосфоритов в морских водах. По этой гипотезе фосфаты, растворенные в морской воде, начинают осаждаться, когда из глубин моря они выносятся на его поверхность. Происходит это вследствие уменьшения кислотности воды (в связи с удалением части углекислоты); растворимость фосфатов в этой среде уменьшается, и тогда избыток их выпадает на дно. Так и образовались мощные залежи фосфоритов, оказывающиеся затем на суше вследствие геологических катастроф или постепенного поднятия морского дна.

Фосфоритовые залежи есть во многих странах. Наиболее известны месторождения в Северной Африке (Египет, Тунис, Алжир, Марокко), в США (Флорида). В России месторождения фосфоритов распространены на Урале, в Поволжье, Московской, Кировской, Смоленской, Брянской, Ленинградской и других областях.

В процесс круговорота фосфора, как и в природный круговорот других элементов (кислорода, азота, серы, калия, кальция, алюминия, железа и др.), энергично вмешивается человек. Фосфор нужен человеку для многих целей: большое количество его поглощает спичечная отрасль промышленности. Лучшие сорта нержавеющей стали получаются благодаря процессу фосфатирования — покрытия тонким слоем фосфатов, стойких против атмосферной коррозии. Аналогичной обработке часто подвергаются изделия из цинка, алюминия и их сплавов. Соединения фосфора идут на изготовление многих лекарственных веществ.

Главный же потребитель фосфатов — сельское хозяйство. Со времени химика Ю. Либиха земледельцы, поняв значение фосфора для повышения урожая культурных растений, начали отыскивать природные фосфаты (апатиты, фосфориты), превращать их механическим или чаще всего химическим путем в удобрения и вносить в почву.

Надо заметить, что в 100 кг пшеницы находится около 1 кг фосфора (в виде Р2О5). Столько же фосфора содержится в 200 кг сена, 300 кг соломы, 1500 кг зеленых кормов. Можно себе представить, какие громадные количества фосфора уносятся с наших полей вместе с урожаем. Часть его, конечно, возвращается в почву, но фосфор, например, содержащийся в продуктовых частях растений, идущих на промышленную переработку, пропадает. Не обладая бесконечными запасами фосфора, почва вследствие этого процесса постепенно истощается, что приводит к сильному снижению урожая и необходимости восполнения потери фосфора. Культурные растения в большинстве случаев очень благоприятно отзываются на внесение в почву фосфорных удобрений в легкоусвояемой форме.

Фосфорное удобрение получается также в качестве побочного продукта при переработке богатого фосфором чугуна в сталь при томасовском процессе. Если «грушу», в которой получается сталь по методу Г. Бессемера, выстлать внутри известковой футеровкой, то известь поглотит фосфор из расплавленного чугуна. В этом и состоит сущность предложенного англичанином С. Дж. Томасом процесса, при котором сразу достигаются две цели: получение доброкачественной стали и ценного удобрения. Последнее достигается путем размалывания поглотившей фосфор известковой футеровки. Получаемый таким путем сухой темно-серый порошок, называемый томасшлаком, содержит от 11 до 24% Р2О5 и является высокоэффективным удобрением, особенно на кислых почвах.

Главнейшие процессы, характеризующие круговорот фосфора в природе, изображены на рис. 2.4. Лучшим объяснением этого рисунка могут служить следующие слова знаменитого русского геолога и минералога, профессора Я. В. Самойлова, которому принадлежит большая заслуга в деле изучения фосфоритов: «Фосфор наших фосфоритовых месторождений — биохимического происхождения. Из апатита — минерала, в котором первоначально заключен почти целиком весь фосфор литосферы, элемент этот переходит в тело растений, Рис. 2.3. Некоторые области применения фосфора и его соединений из растений — в тело животных, которые являются истинными концентраторами фосфора. Пройдя через ряд животных тел, фосфор, наконец, выпадает из биохимического цикла и вновь возвращается в мир минеральный. При определенных физико-географических условиях в море происходят массовая гибель животных организмов и скопление их тел на дне морском, а скопления эти приводят к образованию фосфоритовых месторождений в осадочных отложениях. НаРис. 2.4. Круговорот фосфора в природе ши фосфориты — биолиты, и если бы можно было шаг за шагом повернуть весь ход испытанных нашими фосфоритами перемещений в обратную сторону, то образцы, заполняющие наши музеи, зашевелились бы...».

Таков круговорот и значение фосфора в природе. Крайне ядовитое и реакционно способное вещество (в одной из его аллотропных форм — белом или желтом фосфоре) в своих соединениях является существенно необходимым элементом растительной и животной жизни.

Круговорот серы. На планете существуют организмы, которые, создавая органические вещества пищи, обходятся без солнечной энергии. Вероятно, первыми легкодоступными источниками энергии для древних анаэробных бактерий были окислительно-восстановительные процессы с участием соединений серы. Экзотический процесс, например, катализируют серобактерии, получая энергию при восстановлении сульфатов с помощью водорода:

Благодаря этому процессу в толщах морей и океанов формируются слои, содержащие сероводород в высоких концентрациях. Так, например, в Черном море «сероводородные» воды занимают около 90% объема моря. Получающийся сероводород выходит на поверхность в газообразном состоянии или растворяется в подземных водах. Подобные «серные» источники есть в Пятигорске, Мацесте, Тбилиси и в других местах.

Бактериальные микроорганизмы, участвующие в движении серы могут приносить как пользу, так и вред. Установлено, что эти организмы разрушают места, не устойчивые к воздействию сероводорода. Подсчитано, что 50% ущерба от коррозии подземных трубопроводов вызвано активной жизнедеятельностью этих бактерий. В то же время серосодержащие бактерии играют существенную роль на первом этапе геологического процесса образования месторождений серы и сульфидных руд. В ходе круговорота серы может образовываться серная кислота, которая, взаимодействуя с различными солями почвы и воды, переводит их в сульфаты:

Так образуются различные минералы, содержащие серу. Процесс восстановления сульфатов в сероводород протекает в меньшей степени. Залежи сульфатов в результате геологических смещений могут попасть в более глубокие слои Земли, где при высокой температуре реагируют с органическими веществами:

Первичное накопление сероводорода протекало в рамках анаэробных процессов. В атмосфере кислорода сероводород легко окисляется до свободной серы или оксида серы (IV):

В вулканических газах:

Избытком кислорода воздуха в водоемах сера переводится в серную кислоту:

Этот процесс осуществляют специальные микроорганизмы.

В воздухе среднее время жизни сероводорода около 2 суток.

Cероводород — сильный восстановитель, поэтому он не накапливается в воздухе. Образующийся при окислении оксид серы (VI) приводит к образованию аэрозолей и кислотных дождей. Время жизни SO2 в атмосфере составляет 4 суток. Основной вред окружающей среде наносит не столько сам оксид серы (VI), сколько продукт его окисления — оксид серы (IV) SO3. Он растворяется в капельках воды с образованием серной кислоты:

Образование в атмосферной влаге серной кислоты приводит к выпадению кислотных дождей. Из-за этого увеличивается кислотность пресных водоемов, что приводит к гибели рыб и других водных организмов. Под действием кислотных дождей ускоренно корродируют металлоконструкции, разрушаются здания и памятники архитектуры. В кислой среде возрастает растворимость гидроксида алюминия. Избыток ионов алюминия в воде токсичен для рыб, к тому же алюминий связывает фосфаты, что приводит к снижению питательных запасов в водоеме. Это создает опасность токсического загрязнения водных и почвенных экосистем. Кислотные дожди приводят к гибели растений, особенно хвойных пород. При закислении почв происходит выщелачивание кальция, магния и калия, возрастает подвижность токсичных металлов, меняется состав почвенных микроорганизмов.

При ассимиляции часть серы усваивается и фиксируется в организме:

Сера входит в состав трех аминокислот — метионина, цистеина и цистина; белков, алкалоидов, витамина В1 (тиамина), гормона инсулина. Она играет основную роль в образовании четвертичной структуры белков. Входит в состав хрящевой ткани, волос, ногтей. При недостатке серы в организме наблюдается хрупкость костей и выпадение волос. Сера необходима для обезвреживания в печени ядовитых веществ, поступающих из толстого кишечника в результате гниения.

В сутки человеку необходимо около 1 г серы и это удовлетворяется обычным рационом питания. Содержание серы в пищевых продуктах пропорционально содержанию в них белков. Серой богаты бобовые растения (горох, фасоль), овсяные хлопья, пшеница, яйца, мясо, рыба и молоко. Большая часть серы поступает в организм в составе аминокислот, а выводится в основном с мочой в виде сульфат-иона.

Аллицин — едкое соединение серы, выделяемое чесноком, — губительно влияет на бактерии, предотвращает раковые заболевания, замедляет старение и предохраняет от сердечных заболеваний. А среди растений уникальной способностью поглощать из почвы и накапливать серу обладают тысячелистник, корень хрена, горчица.

1 — анаэробное восстановление; 2 — аэробное окисление;

3 — анаэробное окисление; 4 — ассимиляция; 5 — минерализация В организме человека сероводород образуется в нижнем отделе кишечника в процессе распада серосодержащих аминокислот при действии микроорганизмов, после смерти организма или в процессе кулинарной обработки. Он имеет характерный запах тухлых яиц. Важно, что человек довольно быстро теряет способность ощущать запах сероводорода; это очень опасно, так как сероводород более ядовит, чем цианистый водород. В очень небольших концентрациях — приятный запах свежесваренных яиц; сероводород, действительно, образуется при разложении богатых серой молекул белка яичного альбумина. Другим признаком присутствия сероводорода является светло-желтая окраска на границе, разделяющей белок и желток вареного яйца; она обусловлена сульфидом железа (II), образующимся при взаимодействии сероводорода и железосодержащими белками желтка.

3. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

КАК СОСТАВЛЯЮЩАЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ

БЕЗОПАСНОСТИ РОССИИ

В самом общем виде в качестве одной из основных системных угроз безопасности России, жизненно важным интересам ее граждан можно рассматривать — обострение экологической ситуации в стране в результате усиления техногенного воздействия на окружающую среду и снижения качества продуктов питания, приближение к критическому уровню состояния земельных угодий и водоемов России.

В системе национальной безопасности России экологическая безопасность стала исключительно важным и необходимым компонентом. Это обусловлено тем, что ущерб для России по экологически вредному воздействию составляет многие миллиарды рублей и продолжает расти с каждым годом.

В ст. 1 Закона РФ «О безопасности» сказано, что безопасность — это состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз политического, экономического, социального, технологического, экологического, информационного и иного характера. Поэтому экологическую безопасность следует понимать, как состояние защищенности жизненно важных экологических интересов человека, прежде всего его прав на чистую, здоровую, благоприятную для жизни окружающую среду. Она является составной частью устойчивого развития России, обеспечение которого немыслимо без обеспечения ее национальной безопасности.

Одной из основных задач обеспечения экологической безопасности является защита окружающей природной среды от негативного воздействия опасных и вредных экологических факторов.

Другой, не менее важной задачей является защита населения от негативного воздействия природных объектов, естественные свойства которых изменены путем физического, химического или биологического загрязнения в результате различных видов деятельности.

Загрязнение природной среды может происходить как при штатном (нормальном) функционировании объектов различного назначения, так и при возникновении техногенных аварий, катастроф, природных явлений и стихийных бедствий, а также в результате преднамеренного воздействия на окружающую природную среду.

В настоящее время система мер по обеспечению безопасности России определяется исходя из основных положений «Концепции национальной безопасности Российской Федерации». Это «система взглядов на обеспечение в Российской Федерации безопасности личности, общества и государства от внешних и внутренних угроз во всех сферах жизнедеятельности. В этой Концепции сформулированы важнейшие направления государственной политики Российской Федерации».

В Концепции дано современное официальное определение национальной безопасности России: «...безопасность ее многонационального народа как носителя суверенитета и единственного источника власти в Российской Федерации».

Концепция представляет собой совокупность официально принятых взглядов на обеспечение в Российской Федерации безопасности личности, общества и государства от внешних и внутренних угроз во всех сферах жизнедеятельности. В ней сформулированы важнейшие направления государственной политики нашей страны.

12.05.2009 г. Указом Президента РФ № 537 утверждена «Стратегия национальной безопасности Российской Федерации до 2020 года».

Восьмой параграф IV раздела носит название «Экология живых систем и рациональное природопользование». Экологическим проблемам посвящены статьи 85–88.

«85. Стратегическими целями обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования являются:

сохранение окружающей природной среды и обеспечение ее защиты;

ликвидация экологических последствий хозяйственной деятельности в условиях возрастающей экономической активности и глобальных изменений климата.

86. На состояние национальной безопасности в экологической сфере негативное воздействие оказывают истощение мировых запасов минерально-сырьевых, водных и биологических ресурсов, а также наличие в Российской Федерации экологически неблагополучных регионов.

87. Состояние национальной безопасности в сфере экологии усугубляется сохранением значительного количества опасных производств, деятельность которых ведет к нарушению экологического баланса, включая нарушение санитарно-эпидемиологических и (или) санитарно-гигиенических стандартов потребляемой населением страны питьевой воды, вне нормативного правового регулирования и надзора остаются радиоактивные отходы неядерного топливного цикла. Нарастает стратегический риск исчерпания запасов важнейших минерально-сырьевых ресурсов страны, падает добыча многих стратегически важных полезных ископаемых.

88. Для противодействия угрозам в сфере экологической безопасности и рационального природопользования силы обеспечения национальной безопасности во взаимодействии с институтами гражданского общества создают условия для внедрения экологически безопасных производств, поиска перспективных источников энергии, формирования и реализации государственной программы по созданию стратегических запасов минерально-сырьевых ресурсов, достаточных для обеспечения мобилизационных нужд Российской Федерации и гарантированного удовлетворения потребностей населения и экономики в водных и биологических ресурсах».

Среди потенциально опасных в экологическом отношении обьектов атомные электростанции, заводы по производству ядерного топлива и оружия, предприятия химического комплекса, хранилища радиоактивных отходов, оружия массового поражения и горюче-смазочных материалов, взрывчатых веществ, крупнейшие плотины.

На этих объектах могут происходить аварии, приводящие к загрязнению окружающей среды, в т. ч. атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод, растительного и животного мира.

Однако вредное воздействие на окружающую среду оказывают не только экологически опасные объекты, но и все другие объекты, на которых эксплуатируется, хранится и утилизируется различная техника и оборудование, протекает жизнь и быт населения. Поэтому основной целью экологической безопасности является защита населения, предотвращение угрозы причинения вреда жизни, здоровью и имуществу граждан, а также окружающей среде.

Обоснованность и правильность решений по обеспечению эффективной управленческой деятельности и требуемых функциональных качеств определяется во многом экологической обстановкой в заданном районе.

Экологическая обстановка — это состояние экологической системы в определенный момент или интервал времени, характеризуемое совокупностью процессов и явлений природного и антропогенного характера, воздействующих на компоненты окружающей среды.

Неблагополучная экологическая обстановка — это состояние окружающей среды, характеризуемое совокупностью экологически неблагоприятных факторов, приводящих к снижению работоспособности и ухудшению здоровья населения.

Неблагополучная экологическая обстановка, усиление внимания международных экологических организаций к вопросам экологической безопасности, большие экономические потери, обусловленные штрафными санкциями органов экологического надзора, предопределяют необходимость комплексного, системного решения задач обеспечения экологической безопасности.

На государственном уровне разработан и принят Федеральный закон № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» (2002 г.), определяющий правовые основы государственной политики в области охраны окружающей среды, обеспечивающий сбалансированное решение социально-экономических задач, сохранения благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности. На федеральном уровне в области обеспечения экологической безопасности осуществлено такое важное мероприятие как разработка «Экологической доктрины Российской Федерации».

Система обеспечения экологической безопасности деятельности включает мероприятия превентивного и оперативного характера.

Превентивные (предупреждающие) мероприятия обеспечивают достижение требуемого уровня экологической безопасности. Оперативные мероприятия служат для поддержания режима экологической безопасности с учетом экологических нормативов, нормализации экологической обстановки, ликвидации экологических последствий происшествий на экологически опасных объектах. В качестве основных оперативных мероприятий обеспечения экологической безопасности следует выделить: выявление и оценку экологической обстановки с использованием технических средств мониторинга; экологический контроль, экологическую рекогносцировку и паспортизацию в местах размещения экологически опасных объектов, своевременное оповещение властных органов о возникновении отрицательных экологических нагрузок.

В качестве основных принципов обеспечения экологической безопасности определены:

– рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов, минимизация ущерба, наносимого окружающей среде в результате хозяйственной деятельности, в т. ч. при применении, эксплуатации и утилизации различных типов техники и экологически опасных объектов;

– приоритет охраны жизненно важных интересов населения от негативного воздействия окружающей среды, обеспечение благоприятных экологических условий для труда и отдыха при условии определения и реализации оптимального соотношения хозяйственных интересов и экологических требований;

– адекватность, оперативность и скоординированность реагирования на вредные экологические последствия ЧС природного и техногенного характера;

– научно-методическая обоснованность, преемственность, плановость, непрерывность и эффективность обеспечения экологической безопасности.

Основными направлениями обеспечения экологической безопасности являются:

планирование и практическое осуществление мероприятий по обеспечению экологической безопасности, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, внедрению ресурсов и энергосберегающих технологий;

контроль по обеспечению экологической безопасности, участие в осуществлении государственного экологического контроля на особо важных и особо режимных объектах;

постоянное совершенствование структуры и повышение эффективности деятельности по обеспечению экологической безопасности деятельности;

разработка и внедрение новых средств оценки экологической обстановки, технологий сохранения и восстановления окружающей среды, а также методов их реализации;

проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке нормативов, методик и средств обеспечения экологической безопасности, технологий предотвращения и ликвидации негативных последствий хозяйственной деятельности на окружающую среду;

закупка и поставка образцов и комплексов средств обеспечения экологической безопасности;

формирование и развитие функциональной системы предупреждения и ликвидации ЧС природно-техногенного характера;

совершенствование учета состояния и нормирования качества окружающей среды, ведения регистровой и кадастровой документации, ведомственной отчетности и государственной статистической отчетности по вопросам экологической безопасности;

разработка нормативов, государственных и отраслевых стандартов, нормативных и правовых документов по обеспечению экологической безопасности;

совершенствование системы подготовки специалистов по обеспечению экологической безопасности;

обеспечение эффективного взаимодействия со специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды по вопросам экологического контроля на экологически опасных объектах и вблизи них;

совершенствование взаимодействия федеральных, региональных и местных органов исполнительной власти с общественными, зарубежными и международными природоохранными органами и организациями в решении задач обеспечения экологической безопасности хозяйственной деятельности;

развитие международного сотрудничества с экологическими структурами государств-участников Содружества Независимых Государств и других зарубежных стран.

4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

СОВРЕМЕННОСТИ

Строго научная теория, воплощенная в системе понятий или исходная концептуальная схема, господствующая в течение определенного исторического периода в научном обществе, называется парадигмой (от греч. paradeigma — пример, образец).

нина, предпринимателя и предприятия до государства и международного сообщества).

Объектом управления в рассматриваемой системе выступают собственно природные объекты и ресурсы, а их специфика определят формирование управляющей и управляемой подсистем. В качестве критериев оценки адекватности систем управления на той или иной территории являются параметры природной среды, характеризующие условия экологической безопасности данной территории.

Управление в сфере обеспечения безопасности окружающей среды осуществляется по многоуровневой иерархии. Это прежде всего межгосударственное управление, осуществляемое на основе международных договоров и конвенций. Государственное управление осуществляется на федеральном уровне, региональное управление — находится как в совместном ведении государственных и региональных органов власти, так и в ведении региональных и местных органов власти субъектов федерации и, наконец, управление, которое осуществляют непосредственно предприниматели и граждане.

24.1. Информационные технологии в управлении средой обитания Информационная технология (ИТ) — это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение (транспортировку) и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования технологического ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Сегодня внедрение ИТ весьма актуально. Из всех видов технологий ИТ сферы управления предъявляют самые высокие требования к человеческому фактору, оказывая принципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физическую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень социальных отношений.

С появлением персональных компьютеров (ПК) на «гребне микро-процессорной революции» происходит принципиальная модернизация автоматизированных систем управления (АСУ) — от вычислительных цент-ров и централизации управления к распределенному вычислительному потенциалу, повышению однородности технологии обработки информации и децентрализации управления. Такой подход нашел свое воплощение в системах поддержки принятия решения (СППР) и экспертных системах (ЭС), которые характеризуют новый этап компьютеризации.

Системность — основной признак СППР и признание того, что самая совершенная ЭВМ не может заменить человека.

Оценка состояния и качества ОС в городе и промышленных зонах производится по множеству показателей, отражающих в той или иной степени ее пригодность для проживания человека и его трудовой деятельности. Обычно эти показатели формируются по средам: земля, вода, атмосфера. Повышение экологической напряженности в вышеназванных зонах требует более тщательных и массовых наблюдений за состоянием городской среды и социально-демографическими факторами.

Необходимо более активно внедрять ИТ по контролю за параметрами ОС и эффективному управлению природопользованием.

Очень часто оценка воздействия человека на ОС в городах и промышленных зонах при реализации сложных и крупномасштабных проектов требует привлечения большого числа специалистов-экологов, инженеров, экономистов, социологов и др., причем каждая из указанных групп, как правило, решает свои специфические задачи.

На завершающем этапе, когда требуется обобщить все суждения, междисциплинарная разобщенность в значительной степени затрудняет принятие окончательного решения. В этих условиях организаторам производства, авторам проектов, принимающим решения по различным вопросам, связанным с эксплуатацией природных ресурсов, загрязнением среды обитания, приходят на помощь информационные системы (СППР, ЭС), которые могут сыграть большую роль в обеспечении экологической безопасности больших городов и промышленных зон.

Информацию, собранную непосредственно с помощью каких-либо средств, можно определить как первичную. Обычно ее характеристики полностью зависят от особенностей средств сбора или измерения, от принципов их организации и т. д.

Поступив в систему обработки, первичная информация тем или иным образом преобразуется. В общем виде задача обработки первичной информации сводится к выявлению в той или иной форме отношений между переменными с целью получения эмпирических зависимостей, которые представляют собой вторичную информацию.

Наконец, информация переходит в блок подготовки ее для конечного потребления. Информация оценивается с позиций статистических гипотез или риска и представляет собой продукт локальной информационной системы. Она может быть определена как третичная.

В таком виде информация может быть использована для практических решений.

Для хранения, обработки первичной и вторичной информации, для трактовки полученных после обработки результатов существует несколько типов информационных систем, которые находят широкое применение в управлении охраной ОС.

Это различные базы данных (БД), математические модели (ММ), геоинформационные системы (ГИС), ЭС, представляющие собой системы искусственного интеллекта.

Геоинформационные системы можно рассматривать как информационную основу для изучения природных особенностей региона и как инструмент исследования динамики или прогноза явлений и процессов.

В качестве одного из наиболее перспективных путей использования ГИС предполагается их включение в получающие все более широкое распространение системы обеспечения принятия решений, что представляет собой следующий шаг к созданию ЭС — систем управления использованием природных ресурсов с элементами искусственного интеллекта.

Особенность ЭС заключается в том, что они работают не только с массивами данных, но и со знаниями. ЭС состоит из набора правил, которые не выполняются последовательно, а срабатывают только тогда, когда выполняются соответствующие условия.

Уже в скором времени различные типы информационных систем прочно займут свое место при оценке антропогенного воздействия на среду обитания, обеспечивая экологическую безопасность человека.

24.2. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды и устойчивое развитие Рассмотрим кратко состояние права окружающей среды в некоторых государствах — ближайших соседях России и в экономически развитых государствах.

1. Право окружающей среды стран — членов СНГ и других государств Центральной и Восточной Европы.

Как и в Российской Федерации, законодательство об ОС в государствах — бывших республиках СССР находится в стадии формирования. Ими приняты новые конституции и законы в сфере взаимоЗАКЛЮЧЕНИЕ Интенсивное загрязнение окружающей среды и ее деградация (разрушение) приводят к отрицательному влиянию на флору и фауну планеты, а также на здоровье человека. Требуется всесторонняя охрана окружающей среды повсеместно и на международном уровне.

В противном случае последующим поколениям достанется разрушенная природа. Появляются новые задачи по сохранению окружающей природной среды. Вопрос стоит так: либо человечество сумеет перейти на новую прогрессивную стратегию устойчивого развития и оно сохранится на планете, либо оно само себя уничтожит, в т. ч. и из-за загрязнения окружающей природной среды.

Кроме интенсивного загрязнения воды и воздуха различными жидкими и газообразными веществами, на поверхности суши скапливаются миллиарды тонн твердых бытовых отходов. С их утилизацией и уничтожением не справляются современные технологии.

Урбанизация планеты приводит к уменьшению сельскохозяйственных угодий, к ликвидации многих видов растений, рыб и животных. В итоге нарушаются непрерывная цепь превращений и переходов энергии и круговорот веществ в природе. В результате про процессы на планете даже в глобальном масштабе нельзя сказать, что в них используются безотходные технологии.

С большим трудом удается сохранить недеградированные экосистемы и естественно девственные районы, поскольку различные загрязнения с воздушными течениями и водотоками попадают в них из соседних загрязненных регионов. Этому способствуют кислотные и радиоактивные осадки.

Задача современного поколения в первой четверти ХХI столетия заключается в том, чтобы коренным образом изменить отношение человека к природе. В противном случае человечеству не избежать катастрофы. По мнению академика Н. И. Моисеева, во взаимоотношениях человечества и природы нельзя ни при каких условиях преступить определенной черты, иначе произойдут необратимые изменения в биосфере с самыми печальными последствиями для ее наиболее слабого элемента — человека.

Существует глубокое антагонистическое противоречие между защитой природы и современной индустриальной цивилизацией. Еще неизвестно, к каким последствиям приведет наше обращение с природными богатствами.

Нам до сих пор не известно:

– ожидается ли потепление климата, о чем говорят метеорологи или будет похолодание, на чем настаивают астрономы;

– в чем причина возникновения озоновых «дыр», хотя в 1970-х гг.

Нобелевская премия была присуждена за теорию, которая оказалась ошибочной;

– следует ли сокращать выброс СО2, так как в истории Земли были периоды с более высоким содержанием СО2 (об этом свидетельствуют керны льда из Антарктиды). Кроме того, его интенсивно поглощает океан;

– как избежать кислотных и радиоактивных осадков?

Существуют и многие другие факторы, действие которых нам еще не известно и непонятно. У природы множество тайн. К окружающей природной среде необходимо относиться очень осторожно.

ЛИТЕРАТУРА

1. Акимова Т. В., Хаскин В. В. Экология. Человек — экономика — биота — среда: учебник для студентов вузов. 2-е изд., перераб. и доп.

М.: ЮНИТИ, 2001. 556 с. — Рекомендован Минобрнауки РФ в качестве учебника для студентов вузов.

2. Акимова Т. В., Кузьмин А. П., Хаскин В. В. Экология. Природа — Человек — Техника: учебник для студентов вузов / под общ. ред. А. П.

Кузьмина. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. 343 с. — Рекомендован Минобрнауки РФ в качестве учебника для студентов вузов.

3. Акселевич В. И., Мазуров Г. И. Использование вычислительной техники и информационных технологий в науках о Земле. СПб.:

Инфо-да, 2010. 301 с.

4. Бродский А. К. Общая экология: учебник для студентов вузов.

М.: ИЦ «Академия», 2006. 256 с. — Рекомендован Минобрнауки РФ в качестве учебника для бакалавров, магистров и студентов вузов.

5. Володина Г. Б. Экология: материалы для подготовки к тестированию. Терминологический словарь. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2010. 80 с.

6.  Воронков Н. А. Экология: общая, социальная, прикладная:

учебник для студентов вузов. М.: Агар, 2006. 424 с. — Рекомендован Минобрнауки РФ в качестве учебника для студентов вузов.

7. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология: учебник для студентов вузов. 6-е изд., доп. и перераб. Ростон н/Д: Феникс, 2003. 575 с. — Рекомендовано Минобрнауки РФ в качестве учебника для студентов вузов.

8. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. Ростов н/Д: Феникс, 2007. 602 с.

9. Молчанова Я. П., Заика Е. А., Бабкина Э. И. [и др.]. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / под ред. Т. В. Гусева. М.: Форум: ИНФРА-М, 2010. 192 с.

10. Николайкин Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. Экорлогия: учебник для вузов. 2-е изд. М.: Дрофа, 2003. 624 с. — Рекомендован Минобрнауки РФ в качестве учебника для студентов технических вузов.

11. Стадницкий Г. В., Родионов А. И. Экология: учеб. пособие для вузов / под ред. В. А. Соловьева, Ю. А. Кротова. 4-е изд., испр. СПб.:

Химия, 1997. 238 с. — Рекомендован Минобрнауки РФ в качестве учебника для студентов вузов.

12. Одум Ю. Экология: в 2 т. М.: Мир,1986.

13.  Протасов В. Ф. Экологические основы природопользования:

учеб. пособие. М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2010. 304 с.

14. Тарасов В. В., Тихонова И. С., Кручинина Н. Е. Мониторинг атмосферного воздуха: учеб. пособие. М.: Форум, 2010. 128 с.

15. Трифонов К. И., Девисилов В. А. Физико-химические процессы в техносфере: учебник. М.: Форум: ИНФРА-М, 2010. 240 с.

16. Чернова Н. М., Былова А. М. Общая экология: учебник для студентов педагогических вузов. М.: Дрофа, 2004. 416 с. — Допущено Минобрнауки РФ в качестве учебника для студентов высших педагогических учебных заведений.

17. Экология: учебник / Л. И. Цветкова, М. И. Алексеев, Ф. В. Карамзинов [и др.]; под общ. ред. Л. И. Цветковой. М.: АСБВ; СПб.: Химиздат, 2001. 550 с.

18.  Экология / под ред. проф. В. В. Денисова. Ростов-н/Д.: ИКЦ «МарТ», 2006. 768 с.

19. Якунина И. В., Попов Н. С. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2009. 176 с.

20. http://www.iki.rssi.ru/earth/tes.pdf.

21. http://www.ocean.ru/index2.php?option=com_docman&task=doc_ view&gid= 307&Itemid=78.

22. http://www.infoeco.ru/index.php?id=339.

23. http://www.wmo.int/pages/publications/showcase/documents/WMO_ 1025_web_E.pdf.

24. http://optec-v.ru/atm_skat.html.

25. http://www.unep.org/geo/geo3/russian/index.htm.

26. http://www.unepcom.ru/.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Экология как наука

1.1. Основные понятия и определения экологии

1.2. Экологическая безопасность, основные понятия

2. Биосфера

2.1. Понятие биосферы, ее структура. Учение о биосфере............ 2.2. Живое вещество биосферы, его функции. Фундаментальная роль живого вещества

2.3. Круговороты веществ в биосфере

3. Экологическая безопасность как составляющая национальной безопасности России

4. Экологические проблемы современности

5. Экосистемы

5.1. Экосистема: состав, структура, разнообразие

5.2. Экосистемы и их классификация

5.3. Популяция и ее свойства. Популяции в экосистеме................ 5.4. Сукцессия экосистем

6. Связи между организмами

6.1. Биотические связи организмов в биоценозах

6.2. Трофические взаимодействия в экосистемах. Экологические пирамиды

7. Продукция и энергия в экосистемах

8. Динамика экосистем

9. Сообщества и популяции

9.1. Демэкология и синэкология

9.2. Структура сообществ

10. Организм и среда

10.1. Основные среды жизни

10.2. Экологические факторы среды

11. Основные закономерности действия экологических факторов на живые организмы

11.1. Адаптация организмов к факторам

11.2. Адаптация организмов к изменениям экологических факторов

12. Глобальные экологические проблемы

12.1. «Парниковый эффект»

12.2. «Озоновые дыры»

12.3. Проблема кислотных осадков

12.4. Энергетическая проблема

12.5. «Демографический взрыв». Проблемы народонаселения и продовольствия

12.6. Сокращение биоразнообразия

13. Антропогенное воздействие на окружающую среду............... 13.1. Источники и виды антропогенных воздействий на окружающую среду

13.2. Антропогенное воздействие на атмосферу. Загрязнение атмосферы

13.3. Антропогенное воздействие на гидросферу. Загрязнение гидросферы

13.4. Антропогенное изменение литосферы. Воздействие на литосферу и почву

14. Отходы и их влияние на окружающую среду

15. Источники и характеристики загрязнений различных сфер... 15.1. Основные источники и формы загрязнения окружающей среды

15.2. Физическое загрязнение окружающей среды

15.3. Влияние экологических факторов на состояние здоровья человека

16. Пути решения экологических проблем

16.1. Мониторинг среды обитания. Мониторинг окружающей среды и его виды

16.2. Экологическая оценка состояния региона

17. Рациональное природопользование и охрана окружающей среды

17.1. Экологические принципы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.............. 17.2. Водные ресурсы и их охрана

17.3. Охрана атмосферного воздуха, воды и почвы

18. Экологические нормативы и стандарты

19. Экозащитная техника и технологии

20. Особо охраняемые природные территории. Охрана животного и растительного мира

21. Социально-экономические аспекты экологии

21.1. Экология и здоровье человека

21.2. Основы экологического права и профессиональная ответственность

21.3. Основы экономики природопользования. Профессиональная ответственность

22. Экологический контроль и экспертиза

23. Экологическое образование и профессиональная ответственность

24. Средства и методы управления в сфере обеспечения безопасности окружающей среды

24.1. Информационные технологии в управлении средой обитания

24.2. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды и устойчивое развитие

Заключение

Литература

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УПРАВЛЕНИЯ И ЭКОНОМИКИ

Виталий Иосифович Акселевич Елена Владимировна Торгунакова Экология и безопасность Заведующий редакцией научной и учебно-методической литературы Издательства СПбУУиЭ Подписано в печать 25.11.2011 г.

Формат 6084 1/16. Уч.-изд. л. 17,54. Усл. печ. л. 21,0.

Издательство Санкт-Петербургского университета 198103, Санкт-Петербург, Лермонтовский пр. 44, л. А E-mail: [email protected], [email protected] Отпечатано в типографии «НП-Принт»

190005, Санкт-Петербург, Измайловский пр., д.

АКСЕЛЕВИЧ ВИТАЛИЙ ИОСИФОВИЧ

ТОРГУНАКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА

«Экологическая безопасность», «Природопользование», «Безопасность жизнеКандидат экономических ряда научных и учебнометодических работ.