Завдання екології

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ОСНОВНІ КОНЦЕПЦІЇ ЕКОЛОГІЇ

1.1. Визначення та основні поняття екології

1.2. Завдання екології

1.3. Людське суспільство та середовище його існування

1.3.1. Поняття про середовище існування

1.3.2. Уявлення давніх українців про природу

1.3.3. Еволюція взаємовідносин людини й природного середовища

1.4. Структура природного середовища

1.4.1. Географічна оболонка

1.4.2. Атмосфера

1.4.3. Літосфера

1.4.4. Гідросфера

1.4.5. Природні ресурси

1.5. Поняття про біосферу

1.5.1. Коло життя

1.5.2. Роль В.І. Вернадського у вивченні біосфери та ноосфери

1.5.3. Загальні властивості біосфери

1.5.4. Кругообіг речовин у біосфері

1.5.5. Трансформація енергії у біосфері

1.6. Екосистеми та їх місце в організації біосфери

1.6.1. Рівні організації органічного світу

1.6.2. Поняття про екосистеми

1.6.3. Ланцюги живлення та піраміди мас, чисел і енергії

1.6.4. Класифікація екосистем

1.6.5. Основні екосистеми світу

1.7. Екологія популяцій

1.7.1. Ознаки популяцій

1.7.2. Етологічна структура популяцій

1.7.3. Популяційні аспекти розвитку людства

1.8. Екологічні фактори та їхній вплив на життєдіяльність організмів

1.8.1. Поняття про екологічні фактори

1.8.2. Класифікація екологічних факторів

1.9. Основні екологічні закони

2. ВПЛИВ ДІЯЛЬНОСТІ людини НА ДОВКІЛЛЯ

2.1. Демографічні проблеми і можливості біосфери

2.1.1. Демографічні проблеми України

2.1.2. Урбанізація та її негативні наслідки

2.2. Основні джерела антропогенного забруднення довкілля

2.2.1. Радіоактивне забруднення

2.2.2. Шумове забруднення

2.2.3. Електромагнітне забруднення

2.2.4. Основні методи визначення забруднень

2.3. Соціоекологічні проблеми літосфери

2.3.1. Вплив діяльності людського суспільства на геологічне середовище

2.3.2. Ґрунт — важливий компонент біосфери

2.3.3. Вплив господарської діяльності на ґрунт

2.3.4. Сучасний стан ґрунтів України та шляхи його поліпшення

2.4. Вплив діяльності людини на гідросферу

2.4.1. Світові проблеми прісної води

2.4.2. Сталий розвиток і вода

2.4.3. Джерела забруднення гідросфери

2.4.4. Антропогенний вплив на води Світового океану

2.4.5. Забруднення природних вод України

2.5. Забруднення атмосфери

2.5.1. Джерела, масштаби і наслідки забруднення атмосфери

2.5.2. Стан повітряного середовища України

2.6. Правові та міжнародні аспекти охорони природи

2.6.1. Міжнародні природні ресурси та співробітництво в галузі охорони навколишнього природного середовища

2.6.1.1. Міжнародні природні ресурси

2.6.1.2. Міжнародне співробітництво в галузі охорони природи

3. ОХОРОНА НАВКОЛИШНЬОГО ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА

3.1. Контроль і моніторинг природного середовища в Україні

3.1.1. Стан навколишнього природного середовища в Україні

3.1.2. Правові аспекти охорони навколишнього природного середовища

3.1.3. Організація служб охорони навколишнього природного середовища

3.2. Види забруднення навколишнього природного середовища та напрямки його охорони

3.3 Природоохоронна діяльність підприємств

3.3.1. Інженерно-екологічна експертиза проектів підприємств

3.3.2. Екологічна паспортизація підприємств

3.4. Економічні аспекти охорони навколишнього природного середовища

3.4.1. Методи управління природоохоронною діяльністю

3.4.2. Економічний механізм охорони навколишнього природного середовища

3.4.3. Еколого-економічні показники оцінки виробничих процесів

3.4.4. Визначення збитків, що завдаються навколишньому середовищу господарською діяльністю промислових підприємств

3.4.5. Ефективність заходів з охорони навколишнього природного середовища

3.5. Оцінка забруднення земель та ґрунтів

3.5.1. Загальні положення

3.5.2. Вплив забруднення ґрунтів на здоров'я людей та його нормування

3.5.3. Порушення та рекультивація земель

3.6. Раціональне використання та охорона водних ресурсів

3.6.1. Загальні положення

3.6.2. Водокористування та водоспоживання

3.6.3. Джерела забруднення води

3.6.4. Контроль якості води

3.6.5. Умови скидання стічних вод в каналізацію та водоймища

3.6.6. Способи очищення стічних вод

3.7. Визначення антропогенного впливу на повітряне середовище

3.7.1. Вплив промислових викидів в атмосферу на здоров'я людей, рослинний та тваринний світ, ґрунт та водоймища

3.7.2. Визначення ступеня забрудненості атмосфери

3.7.3. Визначення категорії небезпечності підприємств залежно від маси, виду та складу забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу

3.7.4. Розрахунок викидів шкідливих речовин автомобільним транспортом

3.7.4.1. Розрахунок аерозольного виносу електроліту з акумуляторів

3.7.5. Розрахунок гранично допустимих викидів для одиночного джерела або близько розташованих одиночних джерел

3.7.6.1. Нагріті газоповітряні суміші

3.7.6.2. Холодна газоповітряна суміш

3.7.6.3. Джерела з прямокутним устям

3.7.6.4. Викиди з одиночного аераційного ліхтаря

3.7.6.5. Одиночне джерело, з котрого викидається суміш шкідливих речовин постійного складу з сумарною шкідливою дією

3.7.6.6. Група N одиночних джерел різної висоти, розташованих поряд

3.7.5.7. Багатоствольна труба

3.7.6. Визначення тимчасово погоджених викидів та розрахунок поля концентрації для випадку одиночного джерела

3.7.6.1. Величина максимальної приземної концентрації шкідливих речовин від одиночного (точкового) джерела з круглим устям

3.7.6.2. Максимальна приземна концентрація шкідливих речовин при викиданні холодної газоповітряної суміші з круглого устя одинарного джерела за несприятливих метеорологічних умов

3.7.6.3. Розрахунки характеристик приземного поля концентрацій від викидів нагрітої або холодної газоповітряної суміші з одиночних джерел з прямокутним устям

3.7.6.4. Максимальні приземні концентрації для близько розташованих точкових джерел з рівними висотами, діаметрами устів, швидкостями виходу та перегріванням газоповітряної суміші

3.7.6.5. Максимальна концентрація для аераційного ліхтаря

3.7.6.6. Визначення ГДВ та ТПВ для окремого джерела

8.7.6.7. Визначення максимальної концентрації суміші при викиді через багатоствольну трубу

3.7.7. Визначення висоти труби або висоти розташування витяжного каналу вентиляційної системи

3.7.8. Очищення викидів в атмосферу

3.7.8.1. Методи та засоби очищення викидів в атмосферу

3.7.8.2. Зниження забруднення атмосфери вихлопними газами від двигунів внутрішнього згоряння

ВСТУП

Термін екологія в наш час став широко відомим і загальновживаним. На початку століття його знали лише вчені-біологи, а в 60-х роках XX століття, коли розвинулася глобальна екологічна криза як криза у відносинах людини з середовищем існування, виник екологічний рух, що набуває все більшого розмаху. Екологію як навчальну дисципліну було введено в середній та вищій школі. На рубежі третього тисячоліття екологічні ідеї набули політичного звучання і екологічний імператив став визначати розвиток матеріального виробництва та культури суспільства в цілому. Екологія стала для всього людства не лише наукою, але й способом мислення, поведінки, реальністю дій. Вона стала однією зі сторін гуманізму, що включає в себе духовність, розуміння єдності людини з природою, високу культуру та інтелект.

Е. Геккель терміном екологія визначив біологічну науку, що вивчає взаємовідносини організмів з оточуючим їх середовищем. У наш час цей термін став звичним, і з ним пов'язується екологізація сучасних наукових дисциплін. Будь-яка зміна середовища існування є компетенцією екології.

Екологія, постійно збільшуючи набір факторів зовнішнього середовища, вивчає їх вплив на особини, популяції, на людину. Звідси — прямий зв'язок екології з господарською діяльністю людини, особливо з такими масштабними виробництвами, як енергетика, паливо- та ресурсовидобувні комплекси, хімія, транспорт, лісове та сільське господарство тощо.

Одним з найважливіших завдань екології є оптимізація взаємин між людиною, з одного боку, окремими видами та популяціями, екосистемами — з другого. При проведенні досліджень та реалізації практичних заходів у цьому напрямку важливим є врахування екологічної значущості та реальної господарської важливості кожного виду, популяції та екосистеми. У зв'язку з цим збереження всіх видів, популяцій та екосистем на нашій планеті вважається екологічно та економічно доцільним, а концепція альтернативно корисних та шкідливих (видів живих істот, популяцій, екосистем) є хибною. Оптимізація співіснування людини з природою повинна супроводжуватися мінімальними втратами врожаю, мінімальними збитками, що завдаються живим організмам та неживій природі, спорудам та пам'ятникам культури, недопущенням зникнення окремих видів тваринного та рослинного світу, запобіганням дискомфорту урбанізованого середовища та зростання захворюваності населення. Це може бути досягнуто екологічною регламентацією господарської діяльності людини, для здійснення котрої необхідні екологічні знання, переконаність у необхідності рішучих дій у галузі охорони природи та екологічне виховання всього населення. Виникнення на планеті локальних екологічних катастроф зумовлює необхідність розроблення дієвих заходів щодо зниження викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище та його забруднення, створення екологічно ощадних, ма-ловідходних і безвідходних технологій, економії ресурсів.

Характерною рисою екології є те, що вона не належить до наукових дисциплін з простою лінійною структурою, оскільки вона є міждисциплінарною. Водночас дуже важливим є вивчення основних екологічних законів якомога раніше. У процесі свого розвитку та освоєння людиною нових дисциплін екологічні знання потрібно безперервно поповнювати.

Екологія є базою співпраці фахівців усіх напрямів: натуралістів та інженерів, експериментаторів та вчених-теоретиків, біологів, математиків, медиків, метеорологів, для котрих екологічні знання є життєво необхідними. Набуття кожною людиною екологічних знань буде сприяти дбайливому ставленню до природи, збереженню її, зменшенню кількості й сили ударів з боку природи у відповідь на бездумне ставлення людини до неї. У наші дні все більше людей беруть участь у діяльності, спрямованій на охорону навколишнього природного середовища, а екологія стає все більш важливою для життя людини та її існування на планеті.

1. ОСНОВНІ КОНЦЕПЦІЇ ЕКОЛОГІЇ 1.1. Визначення та основні поняття екології Термін екологія вперше вжив у 1866 році німецький вчений Е. Геккель. Він походить від грецьких слів oikos, що означає дім, помешкання, місце перебування та logos — наука. Так Геккель назвав науку, що вивчає організацію та функціонування надорганізмових систем різних рівнів: видів, популяцій, біоценозів (спільнот), екосистем (біогеоценозів) та біосфери. Спочатку цей термін застосовувався тоді, коли йшлося про вивчення взаємозв'язків між рослинними та живими спільнотами, що входять до складу стійких та організованих систем, котрі склалися в процесі еволюції органічного світу та навколишнього середовища. Сучасна екологія інтенсивно вивчає також взаємодію людини та біосфери, суспільного виробництва з навколишнім середовищем та інші проблеми. Екологія є складовою частиною біології. Американський еколог Юджин Одум дав найбільш коротке і найменш спеціальне визначення екології — це біологія навколишнього середовища. Загальна екологія займається дослідженням усіх типів екосистем. Екологія рослин досліджує зв'язки рослинних організмів із середовищем. Екологія тварин досліджує динаміку та організацію тваринного світу. Важливу роль у диференціації екологічної науки мав III Ботанічний конгрес, який відбувся у 1910 році в Брюсселі. На ньому було вирішено поділити екологію рослин на екологію особин (аутекологію) та екологію угруповань (синекологію). Цей поділ поширився також на екологію тварин та загальну екологію. Крім того, існує екологія людини, тварин, рослин та екологія мікроорганізмів. З 70-х років XX століття складається соціальна екологія, що вивчає особливості взаємодії суспільства та оточуючого середовища і його охорони. Дуже широким є спектр підрозділів екології. До нього входять спеціалізовані екологічні науки, які розрізняються за об'єктом та предметом дослідження. Біоекологія — частина біології, що вивчає відносини організмів (особин, популяцій, біоценозів тощо) між собою та з навколишнім середовищем. До складу біоекології включається екологія особин (аутекологія), популяцій (популяційна екологія, демекологія) та спільнот (синекологія). Аутекологія вивчає взаємозв'язки представників виду з оточуючим середовищем. Вона, головним чином, вивчає межі стійкості виду і його взаємодію з різними екологічними факторами: теплом, світлом, вологою, родючістю та ін., а також досліджує вплив середовища на морфологію, фізіологію і поведінку організмів, розкриває загальні закономірності дії факторів середовища на живі організми. Синекологія аналізує стосунки між особинами, що належать до різних видів даного угруповання організмів, а також між ними і довкіллям. У тридцяті роки сформувалася популяційна екологія — демекологія, яка вивчає структуру виду: біологічну, статеву, вікову, етіологічну, описує коливання чисельності різних видів і встановлює їхні причини. У підсумку можна сказати, що екологія — це: — дисципліна, що вивчає загальні закони функціонування екосистем різного ієрархічного рівня; — комплексна наука, що досліджує середовище існування живих істот (включаючи людину); — галузь знань, що розглядає певну сукупність предметів та явищ з точки зору суб'єкта або об'єкта (живого або за участю живого), котрий є центральним у цій сукупності; — дослідження становища людини як виду та суспільства в екосфері планети, її зв'язків з екологічними системами та засобів впливу на них; — об'єднуючий елемент всієї розумової діяльності людини на планеті, що сприяє пошукам і прийняттю раціональних рішень в процесі господарської діяльності людини і при оцінці її досягнень та успіхів у суспільному житті; — наука про способи обмеження споживання ресурсів біосфери для задоволення потреб господарської діяльності людини або, іншими словами, наука про обмежувальні прогнози в господарській діяльності людини на Землі. Сучасна кризова ситуація вимагає екологізації всіх форм людської діяльності, врахування законів та вимог екології. Таким чином, екологія як біологічна наука вивчає організацію життя рослин та тварин, взаємодію живих організмів з оточенням, умовами існування, способом життя. У наш час спостерігається бурхлива екологізація різних технічних дисциплін, під котрою слід розуміти процес неухильного та послідовного впровадження технологічних, управлінських та інших рішень, які дозволяють підвищувати ефективність використання природних ресурсів поряд з поліпшенням або хоча б зі збереженням якості природного середовища (або життєвого середовища взагалі) на локальному, регіональному та глобальному рівнях. Існує і поняття екологізації технологій виробництва, сутність котрого полягає у вжитті заходів щодо попередження негативного впливу виробничих процесів на природне середовище. Екологізація технологій досягається шляхом розроблення сучасних технологій з мінімумом шкідливих речовин на виході. Останнім часом в усьому світі започатковують найрізноманітніші напрямки екологічних досліджень з метою забезпечення фахівців необхідною екологічною інформацією з усіх сфер людської діяльності. Нині сформувалося близько ста напрямів екологічних досліджень, які можна об'єднати за принципами галузевої належності, взаємозв'язків, взаємопідпорядкованості, пріоритетності, теоретичного та практичного значення (рис. 1.1). У зв'язку з цим екологія розпалася на ряд наукових галузей та дисциплін, котрі значно відійшли від початкового визначення екології як науки про відносини живих організмів з оточуючим середовищем. Але в основі всіх сучасних напрямків екології лежать фундаментальні ідеї біоекології. Екологію за розмірами об'єктів вивчення поділяють на географічну або ландшафтну, об'єктами вивчення котрої є великі геосистеми, географічні процеси, та на глобальну екологію — вчення про біосферу Землі. Стосовно предметів вивчення екологія поділяється на екологію мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин, людини, сільськогосподарську, прикладну, інженерну та загальну екологію — теоретичну й узагальнюючу дисципліну. Зa середовищами та компонентами розрізняють екологію суші, прісних водоймищ, морську, високогірну, хімічну тощо. За підходами до предмета вивчення виділяють аналітичну та динамічну екологію. У часовому аспекті розрізняють історичну та еволюційну екологію. У системі екології людини існує соціальна екологія, що вивчає взаємовідносини елементарних соціальних груп суспільства та людства загалом із життєвим середовищем. Прикладна екологія — дисципліна, що вивчає механізми руйнування біосфери людиною, способи запобігання цим процесам та розробляє принципи раціонального використання природних ресурсів без деградації життєвого середовища. Прикладна екологія базується на системі законів, правил та принципів екології та природокористування. Прикладна екологія як наука базується, перш за все, на знаннях у різних галузях біології — фізіології, генетиці, біофізиці, але вона також пов'язана з іншими природничими науками — фізикою, хімією, геологією, географією, математикою. Прикладна екологія, крім того, не може бути відділена від моралі, права, економіки, оскільки лише в союзі з ними може докорінно змінити ставлення людини до природи. Прикладну екологію за науковими напрямками поділяють на промислову екологію, екологію енергетики, сільськогосподарську, канцерогенезу тощо. У наш час інженерні дисципліни мають на меті лише розробку замкнених, безвідходних та інших екологічно чистих технологій, котрі дозволяють знизити ступінь шкідливого впливу на природне середовище. Однак проблему раціональної взаємодії виробництва з природним середовищем повністю неможливо розв'язати, оскільки в цьому випадку природа виключається з розгляду. Вивчення цієї проблеми вимагає не лише інженерних методів, але й екологічних, що привело до розвитку нового наукового напряму на межі технічних, природничих та соціальних наук, який називається інженерною екологією. Інженерна екологія вивчає вплив промисловості на природу і природи на промисловість, вплив умов природного середовища на функціонування підприємств та їх комплексів. Іншими словами, об'єктом дослідження інженерної екології є системи, що утворилися та тривалий час функціонують внаслідок взаємодії конкретного виду суспільного виробництва з навколишнім природним середовищем. Інженерна екологія, на відміну від усіх інших наукових напрямків, котрі вивчають взаємодію суспільства з природою, базується на повному та глибокому знанні технології виробництва. Вона використовує якісні та кількісні параметри технологічних процесів для оцінки їхнього впливу на природне середовище. Наслідком інженерно-екологічиого аналізу є визначення взаємозв'язків між параметрами технологічних процесів та змінами природного середовища. їх визначальною рисою є прикладний характер, оскільки їхні результати — це вихідні дані для розробки конкретних природоохоронних заходів певного виробництва. У даному випадку екологія є теоретичною базою, котра встановлює обмеження на параметри виробництва, а інженерні дисципліни — підґрунтям реалізації технічних рішень у певній виробничій сфері для дотримання екологічних обмежень. Отже, сучасне тлумачення терміна " екологія" як галузі знань полягає в розгляді та розкритті закономірностей розвитку організмів, предметів, компонентів спільнот та спільнот загалом у взаємодіях в системах біогеоценозів, нообіогеоце-нозів, біосфері з точки зору суб'єкта або об'єкта (живого або за участю живого), котрий є центральним в цій системі. У деяких випадках до екології відносять суміжні прикладні та напівприкладні галузі знань, головним чином пов'язані з енваронментологією — комплексною дисципліною про оточуюче людину середовище, головним чином природне, про його якість та його охорону. Термін " екологія" починають ототожнювати з дисципліною " Охорона природи" або " Охорона навколишнього природного середовища". Однак ці дисципліни традиційно базуються на введенні заборон та регламентацій, а не на загальній раціоналізації природокористування. Зараз активно ведуться дослідження щодо встановлення меж допустимих навантажень на природне середовище, відшукуються шляхи подолання об'єктивних лімітів природокористування. Ця галузь також не належить безпосередньо до екології, а до еконології — наукової дисципліни, котра досліджує еконол. Еконол (економіка -І- екологія) — позначення сукупності явищ, що включають суспільство як соціально-економічне ціле (але, перш за все, економіку та технологію) і природні ресурси, що перебувають у позитивному зворотному зв'язку при правильному розвитку і у негативному зворотному зв'язку при нераціональному природокористуванні. Наприклад, економіка швидко розвивається в регіоні за наявності великих природних ресурсів та хороших загальних екологічних умов, і навпаки, технологічно швидкий розвиток економіки без врахування екологічних обмежень призводить до вимушеного застою виробництва. У зв'язку з неоднозначністю терміна " екологія" висловлюються побоювання щодо повної девальвації сенсу екології як біологічної науки. Але такі побоювання не мають підстави, оскільки не назва науки визначає її зміст, а предмет дослідження. При функціонуванні промислових підприємств інженерно-технічним працівникам доводиться мати справу не з екологією, а з охороною навколишнього середовища. Охорона навколишнього природного середовища — система заходів, скерованих на підтримку взаємодії людини та навколишнього природного середовища, що забезпечують збереження та відновлення природних багатств, раціональне використання природних ресурсів, попередження безпосереднього або опосередкованого впливу результатів діяльності суспільства на природу та здоров'я людини. Державна політика в галузі охорони природи полягає у розробці необхідних заходів щодо охорони та науково обґрунтованого раціонального використання землі та її надр, водних ресурсів, рослинного та тваринного світу, збереження чистоти повітря та води, забезпечення відтворюваності природних ресурсів та поліпшення оточуючого людину середовища. Цей підхід до охорони навколишнього середовища підкріплено системою законодавчих актів та нормативно-технічних документів у галузі охорони природи.

Завдання екології

Предметом дослідження екології є детальне вивчення за допомогою кількісних методів основ структури та функціонування природних та створених людиною систем. Жива природа, що оточує нас, — це не безладне, випадкове поєднання живих істот. Вона є стійкою організованою системою органічного світу, що склалася в процесі його еволюції. Центральне місце в екології посідає проблема динаміки та чисельності популяції і механізмів її регулювання. Тут виявляється значимість участі популяційних (конкуренція за їжу) та біоценотичних (хижаків, паразитів, збудників захворювань) механізмів. Тому серед основних завдань екології можна виділити такі:

— дослідження особливостей організації життя, в тому числі в зв'язку з антропогенним, що є результатом людської діяльності, впливом на природні системи;

— створення наукової основи раціональної експлуатації біологічних ресурсів;

— прогнозування змін природи під впливом діяльності людини;

— збереження середовища існування людини.

Під екологічною системою розуміють сукупність елементів, утворених живими організмами та середовищем їх існування, пов'язаних між собою обміном речовин та енергією. При дослідженні регулювання чисельності ссавців велике значення надається аналізові взаємопов'язаних фізіологічних, гормональних та залежних від поведінки механізмів. У динаміці чисельності популяцій найглибше вивчається роль практично важливих видів: шкідників сільського та лісового господарства, носіїв та переносників збудників захворювань, об'єктів рибного та мисливського промислів.

Взаємовідносини людини з видами, популяціями, спільнотами в наш час є екологічно незбалансованими. Внаслідок цього мають місце значні втрати врожаїв через шкідників, значних збитків завдають живі організми сировині, матеріалам, техніці, будівлям та спорудам, пам'ятникам культури, скорочується чисельність та зникають окремі види, виникає екологічний дискомфорт урбанізованого середовища, що поглиблює стресові ситуації, зростає захворюваність людей.

Збалансованість взаємовідносин людини з видами, популяціями та спільнотами може бути досягнута за рахунок комплексних зусиль з боку людини шляхом екологічної регламентації господарської діяльності, цілеспрямованого, екологічно виправданого впливу на види, популяції та екосистеми, шляхом екологічного виховання зростаючих поколінь.

Завдяки цьому може бути розв'язано багато проблем господарської діяльності суспільства: інтенсифікація виробництв ряду галузей;

— збереження та заощадження сировини;

— охорона історичних та архітектурних пам'яток;

— збільшення часу експлуатації промислових та житлових комплексів;

— збільшення тривалості життя та зниження захворюваності людей в умовах урбанізованого середовища;

— вдосконалення механізмів взаємодії суспільства та природи.